第1章 基础入门

第1章基础入门1.1MATLAB概述1.2MATLAB的安装及启动1.3MATLAB操作桌面1.4MATLAB工作空间浏览器1.5MATLAB操作命令1.6综合实例1.1MATLAB概述1.1.1MATLAB发展历程MATLAB是MATrixLABoratory（矩阵实验室）的缩写，它是在20世纪七十年代后期，时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的克里夫·莫勒尔（CleveMoler）教授出于减轻学生编程负担的动机，为学生用FORTRAN语言编写了的线性代数软件包（Linpack）和特征值计算软件包（Eispack），这作为第一版本的MATLAB。首页MATLAB是一种开放型程序设计语言，拥有集数值与符号运算、数据可视化图形表示与图形用户界面设计、编程和仿真等多种功能于一体的集成软件。1.1.2MATLAB系统结构MATLAB系统由MATAB开发环境、MATLAB数学函数库、MATLAB语言、MATLAB图形处理系统和MATLAB应用程序接口（API）五大部分构成。数学、统计与优化控制系统设计和分析信号处理和通讯图像处理与计算机视觉计算金融计算生物并行计算测试与测量数据库访问与报告代码生成和验证1.1.3MATLAB工具箱类型MATLAB的功能非常强大，其主要功能如下：具有数值计算、符号计算、工程计算等各种计算功能。具有绘制二维和三维图形等数据可视化功能。具有创建函数文件、数据管理等编程的开发环境。具有使用线性代数、统计、优化、插值、拟合等方法的数据处理能力。具有利用工具箱处理各应用领域内特定类型问题的扩展功能。具有基于Simulink工具的系统建模、仿真和分析功能。具有构建自定义的图形用户界面的各种工具等应用软件开发功能。具有将MATLAB的算法与外部应用程序和语言（如C、Fortran、Java以及MicrosoftExcel）的集成功能。1.1.4MATLAB主要功能1.1.5MATLAB的特点1．直译式的编程语言2．代码短小高效3．强大的科学计算与数据处理能力4．先进绘图和数据可视化功能5．可扩展性能6．友好的工作平台和编程环境首页1.2MATLAB的安装及启动1.2.1MATLAB的安装与激活（1）将MATLAB安装光盘插入光驱后，会自动启动“安装向导”。若没有自动启动，这时从“我的电脑”中打开MATLAB安装光盘根目录下的“setup.exe”应用程序，启动“安装向导”。首页（2）启动安装程序后显示如图所示的“MathWorks安装程序”对话框。这里我们选择“不使用Internet安装”单选按钮，单击“下一步”按钮。（3）弹出如图所示的“许可协议”对话框，若同意该许可协议，在“是否接受许可协议的条款？”处，选中“是”选项，再单击“下一步”按钮，安装过程才可继续。首页（4）弹出如图所示“文件安装密钥”对话框，在空白的文本框中输入软件安装序列号，单击“下一步”按钮。（5）若序列号合法，会出现如图所示的“安装类型”对话框。该界面上有两个选项：“典型”和“自定义”。如果电脑配置较高，可直接选择“典型”即可。用户亦可选择“自定义”，自己对所需的组件进行定制，这可以节约电脑空间以及安装MATLAB所需的时间。选择之后再单击“下一步”按钮，安装过程才可继续。首页（6）系统出现“安装类型”对话框，系统默认的安装路径为C:\ProgramFiles\MATLAB\R2012a，如图所示。用户可以通过单击“浏览”按钮选择其它的安装文件夹。如果用户指定的文件夹不存在，系统会自动新建相应的文件夹。用户也可以单击“还原默认文件夹”按钮恢复系统默认的安装路径。首页（7）我们采用默认路径安装，不做修改。单击“下一步”后，弹出对话框提示该目录不存在，询问是否创建新目录，如图所示，单击“是”按钮。首页（8）系统将弹出如图所示的“确认”对话框，可以看到用户刚刚选择的安装路径和即将安装的MATLAB组件等信息，确认无误后，单击“安装”按钮开始安装过程。（9）安装开始，提示剩余时间（如大约需要25分钟），当安装快结束时出现如图对话框，提示“产品配置说明”，用户可以在全部安装结束后按其步骤进行配置。首页（10）安装结束后出现“安装完成”对话框，如图所示，点击“完成”。首页（11）安装完成后，系统会弹出如图所示的“MathWorks软件激活”对话框，包括“使用Internet自动激活（推荐）”和“不使用Internet手动激活”方式，我们选择“不使用Internet手动激活”，再单击“下一步”按钮。（12）弹出“离线激活”对话框，如图所示，点击“浏览”选择自己的离线激活文件，单击“下一步”按钮。首页（13）系统弹出“激活完成”对话框提示激活成功，如图所示，再单击“完成”按钮，MATLAB的整个安装和激活过程就完成了。1.2.2MATLAB的启动和退出1．MATLAB的启动当MATLAB安装到硬盘上以后，一般会在Windows桌面上自动生成MATLAB程序图标，这时只要直接双击该图标即可启动；或者点击桌面左下角的“开始”按钮，在“程序”中找到“MATLAB2012a”即可打开MATLAB操作桌面，如图所示。2．MATLAB的退出在MATLAB操作桌面中的菜单栏中选择菜单“File”→“ExitMATLAB”命令；或在命令窗口中输入命令quit或者exit；或直接单击窗口右上角的关闭按钮，都可关闭MATLAB窗口。首页1.2.3MATLAB的当前文件夹1．当前文件夹2．应把当前文件夹设置成自定义目录3．把当前文件夹设置成自定义目录的方法1.2.4MATLAB的搜索路径MATLAB在工作时需要按照一定的顺序从各个目录中寻找所需要的文件、变量、函数和数据，这个顺序叫做搜索路径。MATLAB事先把需要的目录按照优先级设计成搜索路径上的节点，去搜索和识别.我们可以利用菜单设置搜索路径：选择菜单“File”→“SetPath”命令，打开“SetPath”路径设置对话框，设置搜索路径。1.3MATLAB操作桌面MATLABR2012a版的操作桌面（Desktop），是一个高度集成的MATLAB工作界面。该桌面上包括主菜单、工具栏以及常用的界面窗口，其默认形式如图所示。图中我们标出了各个窗口、工具栏图标的名称及含义。1.3.1主界面窗口MATLAB主窗口包括：命令窗口“CommandWindow”、当前文件夹浏览器“CurrentFolder”、文件概况窗“Details”、工作空间浏览器“Workspace”、历史命令窗口“CommandHistory”和捷径键“Start”等部分。1.3.2主菜单及功能MATLAB的主菜单包括“File”、“Edit”、“Debug”、“Parallel”、“Desktop”、“Window”和“Help”等。1.3.3M文件编辑器窗口1．建立新的脚本M文件编辑器窗口单击MATLAB界面工具栏上的图标，或者选择菜单“File”→“New”→“M-File”命令，可打开空白的脚本M-文件编辑器；也可在命令窗口键入edit来打开新建编辑器窗口，如图所示。在此窗口可以编写程序，并将程序进行保存。譬如保存名为“abc”，则在命令窗口中直接输入abc，回车即可运行该程序。也可直接点击本窗口工具栏图标保存并运行该程序。2．建立新的的函数M文件编辑器窗口在MATLAB命令窗口中，选择菜单“Fine”→“New”→“Function”命令，即可打开函数M文件编辑窗口，如图所示。3．打开已存在的M文件编辑器窗口单击MATLAB界面工具栏上的图标，或者单击“File”→“Open”，打开“Open”对话框，填写所选文件名，单击“打开”按钮，就可出现相应的M-文件编辑器。1.4MATLAB工作空间浏览器工作空间浏览器（Workspace）默认地放置于MATLAB操作桌面的左上侧后台。点击桌面左上侧框下方外露的“Workspace”窗标，可使工作空间浏览器出现在桌面的前台。只需单击该窗口右上角的按钮，就可出现浮动的工作空间浏览器窗口。“Workspace“窗口及工具栏图标功能如图所示。1.4.1Workspace工具栏功能例如，在命令窗口中输入变量：x=1:10;y=[3469131724253036];回车后，则在“Workspace”中显示内存变量x和y，选中变量x和y，点击“绘图类型菜单引出键”按钮，选择“pie”命令（如图1-20所示），即可显示图形，如图1-21所示。图1-20Workspace绘图选择图1-21显示饼形图1.4.2Workspace中的变量保存当退出MATLAB时，工作空间浏览器中变量就会随之清除。若以后想继续使用这些变量，就需要对这些变量进行保存操作。1．保存工作空间所有变量2．保存工作空间部分变量1.4.3数组编辑器窗口在工作空间浏览器（Workspace）中选择要打开的变量，点击工具栏表格图标，或者双击该变量，即可打开数组编辑器窗口；也可在命令窗口使用“openvar('变量名')”打开此“变量名”的数组编辑窗口。此窗口可以内嵌在Workspace空间，也可以浮动在主窗口上。它可以像Excel那样实现数据的复制、剪切、粘贴等操作，也可以进行快速绘图。例如，在命令窗口中输入命令：M=[123;456]回车后，则变量M就进入工作空间中。双击M，则出现“ArrayEditor”数组编辑器窗口，图1-22所示的窗口是从主窗口分离出来的浮动数组编辑窗口，是点击窗口“ArrayEditor”右上角的箭头（undockArrayEditor）所得到的图形。图1-22数组编辑器窗口若选中图1-22中的全部数据，点击“绘图类型菜单引出键”，并选择“bar”项，即可显示出条形图，如图1-23所示。图1-23显示条形图1.5MATLAB操作命令1.5.1命令窗口的显示1．运算结果的显示指令含义举例说明formatformatshort默认显示格式，小数点后四位有效；对大于1000的实数，用5位有效数字的科学记数形式显示314.159被显示为314.1590；3141.59被显示为3.1416e+003formatlong小数点后15位数字表示3.141592653589793formatshorte5位科学记数表示3.1416e+00formatlonge15位科学记数表示3.14159265358979e+00formatshortg从formatshort和formatshorte中自动选择最佳记数方式3.1416formatlongg从formatlong和formatlonge中自动选择最佳记数方式3.14159265358979formatrat近似有理数表示，显示分式355/113formatbank（银行）元、角、分表示3.141.5.2标点符号的作用名称标点作用空格用作输入量之间的分隔符；数组元素的分隔符逗号,用作输入量之间的分隔符；用作数组元素分隔符；用作要显示计算结果的命令点.数值表示中，用作小数点；用于运算符号前，构成数组运算符；结构数组中，结构变量名与元素名的连接分号;用作矩阵（数组）的行间分隔符；用作不显示计算结果的命令冒号:用以生成一维数值数组（间隔）；用作单下标援引时，表示全部元素构成的长列；用做多下标援引时，表示那维上的全部元素注释号%用作注释；非执行语句单引号对''用作“字符串”符圆括号()改变运算次序；在数组援引时用；函数命令输入用方括号[]输入数组时用；函数命令输出时用花括号{}生成单元（细胞）数组时用；图形中被控特殊字符括号续行号...三个点用以构成一个“较长”的完整数组或命令，续行惊叹号！调用dos操作系统命令“At”号@匿名函数前导符；放在函数名前，形成函数句柄；放在目录名前，形成“用户对象”类目录1.5.3通用操作命令指令含义指令含义ans计算结果的默认变量名edit打开M文件编辑器cd设置当前工作目录exit/quit关闭/退出MATLABclf清除图形窗help在命令窗口中显示帮助信息clc清除命令窗口中显示内容more使其后的显示内容分页