MATLAB-速成教程

1Matlab速成21Matlab操作基础2变量与函数3数组4矩阵6Matlab编程7Matlab绘图5多项式3第1章MATLAB操作基础1.1MATLAB概述1.2MATLAB的运行环境与安装1.3MATLAB集成环境1.4MATLAB帮助系统41.1MATLAB概述1.1.1MATLAB的发展1984年，MATLAB第1版(DOS版)1992年，MATLAB4.0版1997年，MATLAB5.0版1999年，MATLAB5.3版2000年，MATLAB6.0版2002年，MATLAB6.5版2004年，MATLAB7.0版2005年，MATLAB7.1版2006年(上半年)，MATLAB2006a(7.2版)2006年(下半年)，MATLAB2006b(7.3版)2007年(上半年)，MATLAB2007a(7.4版)2007年(下半年)，MATLAB2007b(7.5版)2008年(上半年)，MATLAB2008a(7.6版)2008年(下半年)，MATLAB2008b(7.7版)2009年(上半年)，MATLAB2009a(7.8版)2009年(下半年)，MATLAB2009b(7.9版)•1.1.2MATLAB的主要功能1．数值计算和符号计算功能MATLAB以矩阵作为数据操作的基本单位，还提供了十分丰富的数值计算函数。MATLAB和著名的符号计算语言Maple相结合，使得MATLAB具有符号计算功能。51.1.2MATLAB的主要特点（1）具有丰富的数学功能包括矩阵各种运算。如：正交变换、三角分解、特征值、常见的特殊矩阵等。包括各种数学运算功能。如：数值微分、数值积分、插值、求极值、方程求根、FFT、常微分方程的数值解等。包括各种特殊函数。如：贝塞尔函数、勒让德函数、伽码函数、贝塔函数、椭圆函数等。6（2）具有很好的图视系统可方便地画出两维和三维图形。图形用户界面GUI制作工具，可以制作用户菜单和控件。使用者可以根据自己的需求编写出满意的图形界面。高级图形处理。如：色彩控制、句柄图形、动画等。7（3）可以直接处理声言和图形文件。（4）具有若干功能强大的应用工具箱。声音文件。如：WAV文件（例：wavread，sound等）。图形文件。如：bmp、gif、pcx、tif、jpeg等文件。如：SIMULINK、COMM、DSP、SIGNAL等16种工具箱。8（5）使用方便，具有很好的扩张功能。（6）具有很好的帮助功能可以M文件转变为独立于平台的EXE可执行文件。使用MATLAB语言编写的程序可以直接运行，无需编译。提供十分详细的帮助文件（PDF、HTML、demo文件）。联机查询指令：help指令（例：helpelfun，helpexp，helpsimulink），lookfor关键词（例：lookforfourier）。MATLAB的应用接口程序API是MATLAB提供的十分重要的组件，由一系列接口指令组成。用户就可在FORTRAN或C中，把MATLAB当作计算引擎使用。91.1.3初识MATLAB例1-1绘制正弦曲线和余弦曲线。x=[0:0.5:360]*pi/180;plot(x,sin(x),x,cos(x));例1-2求方程3x4+7x3+9x2-23=0的全部根。p=[3,7,9,0,-23];%建立多项式系数向量x=roots(p)%求根•例1-3求积分quad(‘x.*log(1+x)’,0,1)；•例1-4求解线性方程组。a=[2,-3,1;8,3,2;45,1,-9];b=[4;2;17];x=inv(a)*b101.2MATLAB的运行环境与安装1.2.1MATLAB的运行环境硬件环境：(1)CPU(2)内存(3)硬盘(4)CD-ROM驱动器和鼠标。软件环境：(1)Windows98/NT/2000或WindowsXP(2)其他软件根据需要选用111.2.2MATLAB的安装安装MATLAB6.5系统，需运行系统自带的安装程序setup.exe，可以按照安装提示依次操作。121.3MATLAB集成环境1.3.1启动与退出MATLAB集成环境1．MATLAB系统的启动与一般的Windows程序一样，启动MATLAB系统有3种常见方法：(1)使用Windows“开始”菜单。(2)运行MATLAB系统启动程序matlab.exe。(3)利用快捷方式。13当MATLAB安装完毕并首次启动时，展现在屏幕上的界面为MATLAB的默认界面，如右图所示。14启动MATLAB后，将进入MATLAB6.5集成环境。MATLAB6.5集成环境包括MATLAB主窗口、命令窗口(CommandWindow)、工作空间窗口(Workspace)、命令历史窗口(CommandHistory)、当前目录窗口(CurrentDirectory)和启动平台窗口(LauchPad)。152．MATLAB系统的退出要退出MATLAB系统，也有3种常见方法：(1)在MATLAB主窗口File菜单中选择ExitMATLAB命令。(2)在MATLAB命令窗口输入Exit或Quit命令。(3)单击MATLAB主窗口的“关闭”按钮。161.3.2主窗口MATLAB主窗口是MATLAB的主要工作界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，还主要包括菜单栏和工具栏。1．菜单栏在MATLAB6.5主窗口的菜单栏，共包含File、Edit、View、Web、Window和Help6个菜单项。17(1)File菜单项：File菜单项实现有关文件的操作。(2)Edit菜单项：Edit菜单项用于命令窗口的编辑操作。(3)View菜单项：View菜单项用于设置MATLAB集成环境的显示方式。18(4)Web菜单项：Web菜单项用于设置MATLAB的Web操作。(5)Window菜单项：主窗口菜单栏上的Window菜单，只包含一个子菜单Closeall，用于关闭所有打开的编辑器窗口，包括M-file、Figure、Model和GUI窗口。(6)Help菜单项：Help菜单项用于提供帮助信息。192．工具栏MATLAB6.5主窗口的工具栏共提供了10个命令按钮。这些命令按钮均有对应的菜单命令，但比菜单命令使用起来更快捷、方便。201.3.3命令窗口在命令窗口中输入MATLAB的命令和数据后按回车键，立即执行运算并显示结果。MATLAB在命令窗口中的语句形式为：变量＝表达式;说明：命令窗口中的每个命令行前会出现提示符“”，没有“”符号的行则是显示的结果。21例1-1在命令窗口中输入不同的命令和数值，并查看其显示方式。a=0.5a=0.5000b='sin'b=sinifa1c=true%如果a1则c为trueendc=1练习22一般来说，一个命令行输入一条命令，命令行以回车结束。但一个命令行也可以输入若干条命令，各命令之间以逗号分隔。若一命令后带有分号，matlab不显示命令的结果。例如p=15,m=3523如果一个命令行很长，一个物理行之内写不下，可以在第一个物理行之后加上3个小黑点并按下回车键，然后接着下一个物理行继续写命令的其他部分。3个小黑点称为续行符，即把下面的物理行看作该行的逻辑继续。在MATLAB里，有很多的控制键和方向键可用于命令行的编辑。↓调出下一行命令，↑调出上一行命令24表1-7常用标点练习：a=[12;...34]a='hello'%字符串25数值计算结果的显示格式：一种方法是在参数设置对话框的“NumericFormat”栏设置数据的显示格式。另一种方法是直接在命令窗口中使用“format”命令来进行数值显示格式的设置：format格式描述26例1-3使用format函数在命令窗口中显示运算结果。a=sin(60*pi/180)a=0.8660formatlongaa=0.86602540378444formatshorteaa=8.6603e-001程序分析：long格式为15位数字显示，shorte为5位科学计数显示。练习271.3.4工作空间窗口工作空间是MATLAB用于存储各种变量和结果的内存空间。在该窗口中显示工作空间中所有变量的名称、大小、字节数和变量类型说明，可对变量进行观察、编辑、保存和删除。28用来设置当前目录，并显示当前目录下的M文件、MAT文件、MDL文件等文件信息，窗口中包括文件类型（FileType）、文件大小（Size）、最后修改（LastModified）时间和文件的说明信息（Description）等。1.3.5当前目录窗口和搜索路径1．当前目录窗口29查看工作目录下文件的相关信息的常用命令如下：what：列出当前目录下的M、MAT、MEX文件清单。(ops)dir：显示当前目录或指定当前目录下的文件。cd路径：改变或显示当前工作目录；路径可省略，省略时为显示当前工作目录；cd..表示回到上一级目录（空格..）。type：显示文件内容。delete：删除文件。which文件名：指出M文件、MEX文件、工作空间变量、内置函数或Simulink模型所在的目录。(box)练习302．MATLAB的搜索路径当用户在MATLAB命令窗口输入一条命令后，MATLAB按照一定次序寻找相关的文件。基本的搜索过程是：(1)检查该命令是不是一个变量。(2)检查该命令是不是一个内部函数。(3)检查该命令是否当前目录下的M文件。(4)检查该命令是否MATLAB搜索路径中其他目录下的M文件。31用户可以将自己的工作目录列入MATLAB搜索路径，从而将用户目录纳入MATLAB系统统一管理。设置搜索路径的方法有：(1)用path命令设置搜索路径。例如，将用户目录c:\mydir加到搜索路径下，可在命令窗口输入命令：path(path,’c:\mydir’)32(2)用对话框设置搜索路径在MATLAB的File菜单中选SetPath命令或在命令窗口执行pathtool命令，将出现搜索路径设置对话框。通过AddFolder或AddwithSubfolder命令按钮将指定路径添加到搜索路径列表中。在修改完搜索路径后，则需要保存搜索路径。331.3.6命令历史记录窗口在默认设置下，历史记录窗口中会自动保留自安装起所有用过的命令的历史记录，并且还标明了使用时间，从而方便用户查询。而且，通过双击命令可进行历史命令的再运行。如果要清除这些历史记录，可以选择Edit菜单中的ClearCommandHistory命令。34在默认设置下，该窗口会显示自安装以来所有使用过命令的历史记录，并标明每次开启MATLAB的时间。351.3.7启动平台窗口和Start按钮MATLAB6.5的启动平台窗口可以帮助用户方便地打开和调用MATLAB的各种程序、函数和帮助文件。MATLAB6.5主窗口左下角还有一个Start按钮，单击该按钮会弹出一个菜单，选择其中的命令可以执行MATLAB产品的各种工具，并且可以查阅MATLAB包含的各种资源。361.3.8MATLAB文件格式MATLAB的常用文件有.m、.fig、.mdl、.mat、.mex、.prj、.p等类型。1.程序文件程序文件即M文件（M-File），其文件的扩展名为.m。2.图形文件图形文件（Figure）的扩展名为.fig。3.模型文件模型文件（Model）扩展名为.mdl，可以在“File”菜单中创建Model时生成.mdl文件。374.数据文件数据文件即MAT文件，其文件的扩展名为.mat。（1）把工作空间中的数据存入MAT文件save文件名变量1变量2…参数（2）从数据文件中装载变量到工作空间load文件名变量1变量2…还可以通过打开ImportData窗口来从MAT文件中将变量装载到Workspace。385.可执行文件可执行文件即MEX文件，其文