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12.2MATLAB概述1、MATLAB发展历程1980年，CleveMoler在新墨西哥州大学给学生讲授线性代数时，为学生编写了接口程序，取名为MATLAB，即MATrixLABoratory意为“矩阵实验室”。1984年，MathWorks公司成立，MATLAB正式推向市场。2004年9月，推出MATLAB7/simulink6.0。每年的3月份和9月份推出当年的a和b版本，目前最新版本是MATLAB2011b。第2章MATLAB计算基础22、MATLAB系统构成：五部分MATLAB开发环境MATLAB数学函数库MATLAB语言MATLAB图形处理系统MATLAB应用程序接口（API）3、工具箱是MATLAB的关键部分MATLAB每年都会增加一些新的工具箱，所以，在一般情况下，工具箱的列表不是固定不变的。有关MATLAB工具箱的最新信息可以在中看到。32.3MATLAB桌面操作环境2.3.1matlab启动和退出启动：2种方法1、以windows操作系统为例，进入windows后，选择“开始”→“程序”→“matlab”；2、单击桌面上的图标。一旦matlab被启动，可以看到matlab的提示符（）退出：3种方法1、在file菜单项中选择“exitmatlab”2、用鼠标单击窗口右上角图标（×）3、在提示符后输入“exit”42.3.2MATLAB主菜单及功能打开MATLAB主窗口后，即弹出其主菜单栏。1．File主菜单项（1）New：建立新的.m文件、图形、模型和图形用户界面（2）Open：打开.m文件、.fig文件、.mat文件、.mdl文件等（3）CloseCommandWindow：关闭命令窗口（4）ImportData：从其它文件导入数据（5）SaveWorkspaceAs：把工作空间的数据存放到相应的路径文件中（6）SetPath：设置工作路径（7）Preferences：设置命令窗口的属性（8）PageSetup：页面设置52．Edit主菜单项（1）Undo：撤销上一步操作（2）Redo：重新执行上一步操作（3）Cut：剪切选中的对象（4）Copy：复制选中的对象（5）Paste：粘贴剪贴板上的内容（6）PastetoWorkspace：粘贴到工作区（7）SelectAll：全部选择（8）Delete：删除所选的对象（9）Find：查找所需选择的对象（10）FindFiles：查找所需文件（11）ClearCommandWindow：清除命令窗口区的对象（12）ClearCommandHistory：清除命令窗口区的历史记录（13）ClearWorkspace：清除工作区的对象63．Debug主菜单项（1）OpenM-FileswhenDebugging：调试时打开M文件（2）Step：单步调试程序（3）StepIn：单步调试进入子程序（4）StepOut：单步调试从子程序跳出（5）Continue：程序执行到下一断点（6）ClearBreakpointsinAllFiles：清除所有打开文件中的断点（7）StopifErrors/Warnings：在程序出错或报警处停止往下执行（8）ExitDebugMode：退出调试模式74．Desktop主菜单项（1）UndockCommandwindow：将命令窗口变为全屏显示，并设为当前活动窗口（2）DesktopLayout：用于工作区的设置，设置选项包括：Default：系统默认设置项CommandWindowOnly：单独命令窗口项HistoryandCommandWindow：命令历史窗口和命令窗口项AllTabbed：全部标签项显示（3）SaveLayout：保存选定的工作区设置（4）OrganizeLayouts：管理保存的工作区设置（5）CommandWindow：命令窗口项8（6）CommandHistory：历史命令窗口项（7）CurrentDirectory：当前路径窗口项（8）Workspace：工作窗口项（9）Help：帮助窗口项（10）Profiler：轮廓图窗口项（11）Toolbar：显示或隐藏工具栏（12）ShortcutsToolbar：显示或隐藏快捷方式选项（13）Titles：显示或隐藏标题栏选项95．Window主菜单项（1）CloseAlldocuments：关闭所有文档（2）0CommandWindow：选定命令窗口为当前活动窗口（3）1CommandHistory：选定历史命令窗口为当前活动窗口（4）2CurrentDirectory：选定当前路径窗口为当前活动窗口（5）3Workspace：选定工作空间窗口为当前活动窗口106．Help主菜单项（1）ProductHelp：显示所有MATLAB产品的帮助消息（2）UsingtheDesktop：启动Desktop的帮助（3）UsingtheCommandWindow：启动命令窗口帮助（4）WebResources：显示internet上一些相关的资源网址（5）CheckforUpdates：检查软件是否更新（6）Demos：调用MATLAB所提供的范例程序（7）AboutMATLAB：显示有关MATLAB的信息11MATLAB窗口MATLAB有多个显示窗口，默认的有四个窗口：命令窗口（commandwindow）工作空间窗口(workspace)当前路径窗口(currentdirectory)历史命令窗口(commandhistory)。命令窗口历史命令工作空间当前路径12历史命令窗口(commandhistory)：记录所有运行过的命令。退出MATLAB时，命令窗口将被清空，但历史命令窗口仍然会保存所有运行过的命令。使用编辑菜单可以清空所有历史命令。当前路径窗口(currentdirectory)：列出了该路径下计算机文件夹里的所有文档。MATLAB存储或打开文件都要使用当前路径窗口。132.3.3MATLAB命令窗口主要两大功能：（1）用户通过命令窗口输入命令和数据（2）显示命令执行的结果命令窗口（commandwindow）:可以保存计算结果，但不能保存命令。MTATLAB语句形式为：变量=表达式通过等号将表达式的值赋予变量。当输入回车键时，该语句被执行。语句执行后，窗口自动显示语句执行的结果。14在提示符后输入变量和函数输出结果图：MATLAB的命令窗口15在命令窗口中进行计算，大部分语法规则和一般的科学计算相同。【例】计算5的平方，提示符后输入命令5^2输出显示为ans=25计算cos（∏）的数值，输入命令cos（pi）输出结果为ans=-116使用方向键“↑”回调上一行命令，可以编辑、修改已输入的命令。如果命令语句超过一行或太长希望分行输入，则可以使用多行命令继续输入。例如，输入下列式子时，可以通过两行输入。S=1-12+13+4+…9+4+18;SS=37说明：三个小黑点是“连行号”，分号“；”的作用是指令执行结果将不显示在屏幕上，但变量S将驻留在内存中。17练习在MATLAB的命令提示符下输入下列表达式，观察计算结果。1.5+22.s=5*23.5/24.b=3+2*(4+3)5.a=2.54*8/2.66.6.3-2.10457.3.6^28.1+2^29.sqrt(5)10.cos(pi)182.3.4MATLAB工作空间(workspace)工作空间：记录命令窗口中已经运行过的变量。变量以变量名(name)、数值(value)、最小值(min)、最大值(max)的形式显示。增加新变量打开选定的变量导入文件将变量保存为文件将变量绘制成图形删除变量图：MATLAB的工作空间192.4MATLAB数值计算2.4.1MATLAB数值类型2.4.1.1变量与常量MATLAB语言中的变量无须事先定义，一个变量以其名称在语句命令中第一次合法出现而定义。不需要预先定义变量的类型，MATLAB会自动生成变量，并根据变量的操作确定其类型。运算表达式变量中不允许有未定义的变量，如s=3+a，a在前面未赋值时，非法命令。MATLAB包括4种基本数据类型，即双精度数组、字符串数组、元胞数组、构架数组。201.变量命名规则（1）变量名区分字母的大小写，A与a表示不同的变量。（2）变量名必须以英文字母开头，之后可以使用字母、数字、下画线，但不能使用空格和标点符号。（3）变量名长度不能超过31个字符，超过部分将被忽略（4）某些常量也可以作为变量使用。如i在MATLAB中表示虚数单位，但也可以作为变量使用。21名称说明ans计算结果的默认变量名pi圆周率eps浮点数的相对误差inf无穷大如1/0nan代表不定值如0/0i或j虚数单位，定义为i=j=1nargin函数实际输入参数个数nargout函数实际输出参数个数realmin最小的正实数realmax最大的正实数常量指在MATLAB中已预先定义数值的变量。表：MATLAB默认常量222.MATLAB变量的显示任何MATLAB语句的执行结果都可以在屏幕上显示，同时赋值给指定的变量。没有指定变量时，赋值给默认变量名ans，数据的显示格式由format命令控制。Format只影响结果的显示，不影响计算与存储。MATLAB以双字长浮点数（双精度）执行所有的运算。232.4.1.2字符串用于数据可视化、图形用户界面制作等。例如：把标题放在图上。MATLAB中，文本当作字符串。字符串：用单引号对（‘’）括起来的一串字符。字符串的创建在命令窗中，将字符放在单引号对中，再按【enter】键。（单引号必须在英文状态下输入）24【例】字符串创建25表MATLAB常用标点符号的功能名称标点功能空格输入量之间、数组元素之间分隔符逗号，具有空格功能，还可作为要显示运算结果的指令间的分隔符分号；不显示计算结果指令的“结尾”标志；不显示计算结果的指令间的分隔符；数组行间分隔符注释号%注释行的“启首”标志圆括号（）数组援引以及函数指令输入参数列表时用方括号[]输入数组以及函数指令输出参数列表时用单引号对‘’字符串记述符冒号：用以生成一维数组以及用于表示数组下标262.4.2矩阵运算MATLAB中，所有的计算都是以矩阵为单元进行。2.4.2.1矩阵基本概念m行n列构成的数组a称为m×n阶矩阵，矩阵元素记为aij，其中i表示行，j表示列。当m=n时，矩阵a称为方阵。当i≠j时，所有的aij=0，且m=n，称为对角阵。当对角阵对角线上的元素全为1时，称为单位阵，记为I。a为m×1的形式，称a是m个元素的列向量a为1×n的形式，称a是n个元素的行向量272.4.2.2矩阵建立与访问（1）逐个元素输入法矩阵以左方括号“[”开始，以右方括号“]”结束。每一行元素结束用（分号“；”）分开。每一行的每个元素之间用空格或逗号分开。28【例2.2】创建矩阵输入：a=[123;456]%创建一个2×3的矩阵a输出：a=123456接着输入：b=[a;11,12,13]%添加一行元素[11,12,13]%创建一个3×3的矩阵b输出：b=12345611121329（2）冒号生成法：用冒号定义等差矩阵生成一维行向量，格式为：x=a:inc:ba：数组起始值；b：终止值。inc：采样点之间的间隔，即步长，也可省略，省略时默认为1。命令b=1:5和命令b=[1:5]结果相同，输出b=12345命令c=1:2:5步长是2，输出c=135创建一个在1~5之间，步长为2的递增矩阵。30(3)定数线性采样法在设定的“总点数”下，均匀采样生成一维行向量。格式：x=linspace（a，b，n）a、b分别是生成数组的第一个和最后一个元素，n是采样总点数。当n省略时，总点数默认为100。【例】利用linspace（）指令生成一维行向量。y1=linspace（0，10，10）格式：x=linspace（a，b，n）’%生成一维列向量矩阵转置B=A’B为A的转置矩阵31练习1.在指令窗