MATLAB 第1、2章 MATLAB 入门
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1.2 MATLAB 的基本操作入门本节介绍如何以不同方式进入和退出MATLAB 、MATLAB 的命令和窗口环境、MA TLAB 的指令行的操作和演示程序等。
为了能够更快的理解和掌握MATLAB 执行命令的方式,还将介绍一些简单的例子,通过这些例子可以很快体会到MA TLAB 对计算和图形的操作确实方便快捷。
1.2.1 MATLAB 的几种启动方法在Windows98/2000环境下,我们常用如下两种方法启动MATLAB : 方法一:以快捷方式启动(1)启动 Windows;(2)双击 MA TLAB 图标。
见图1-1。
进入MATLAB 的命令窗口,也称作工作窗口(见图1-2 MA TLAB 的命令窗口)。
图1-1 Windows 窗口图1-2 MA TLAB 的命令窗口方法二:以菜单方式启动MATLAB(1)启动 Windows;(2)单击[开始];(3)依次选择[程序],MATLAB 和MA TLAB 命令,见图1-3,进入MATLAB 的命令窗口。
图1-3 从开始菜单进入MATLAB 的命令窗口第一章 MATLAB 简介及操作指南说明:在MATLAB命令窗口的上方两行文字是初始提示信息。
您可以在第三行键入命令。
1.2.2 MATLAB 的几种退出方法有多种退出MA TLAB 的方式,我们常用如下五种方法退出MATLAB:方法一:在MATLAB 命令窗口的“File” 菜单下选择“Exit MATLAB ”;方法二:快捷键“Ctrl+q”;方法三:在MA TLAB 的命令窗口输入“Quit”或“exit” 命令;方法四:用鼠标单击MA TLAB 命令窗口角的;方法五:用鼠标单击MA TLAB 命令窗口左上角的;1.2.3 MATLAB的几个应用实例为了能够更快地理解和掌握MA TLAB执行命令的方式,我们下面介绍一些简单的例子,通过这些例子可以很快体会到MA TLAB对进行计算和图形的操作确实方便快捷。
第一章 基础准备及入门本章有两个目的:一是讲述MATLAB正常运行所必须具备的基础条件;二是简明系统地介绍高度集成的Desktop操作桌面的功能和使用方法。
本章的前两节分别讲述:MATLAB的正确安装方法和MATLAB 环境的启动。
因为指令窗是MATLAB最重要的操作界面,所以本章用第 1.3、1.4 两节以最简单通俗的叙述、算例讲述指令窗的基本操作方法和规则。
这部分内容几乎对MATLAB各种版本都适用。
不同于其前版本的最突出之处是:向用户提供前所未有的、成系列的交互 MATLAB6.x式工作界面。
了解、熟悉和掌握这些交互界面的基本功能和操作方法,将使新老用户能事半功倍地利用MATLAB去完成各种学习和研究。
为此,本章特设几节用于专门介绍最常用的交互界面:历史指令窗、当前目录浏览器、工作空间浏览器、内存数组编辑器、交互界面分类目录窗、M文件编辑/调试器、及帮助导航/浏览器。
本章是根据MATLAB6.5版编写的,但大部分内容也适用于其他6.x版。
1.1M ATLAB的安装和内容选择图 1.1-11.2D esktop操作桌面的启动1.2.1MATLAB的启动1.2.2Desktop操作桌面简介一 操作桌面的缺省外貌图1.2-1二 通用操作界面1.3 C ommand Window 运行入门1.3.1Command Window 指令窗简介图 1.3-11.3.2 最简单的计算器使用法【例1.3.2-1】求23)]47(212[÷−×+的算术运算结果。
(1)用键盘在MATLAB 指令窗中输入以下内容 >> (12+2*(7-4))/3^2(2)在上述表达式输入完成后,按【Enter 】键,该就指令被执行。
(3)在指令执行后,MATLAB 指令窗中将显示以下结果。
ans = 2【例1.3.2-2】简单矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=987654321A 的输入步骤。
(1)在键盘上输入下列内容A = [1,2,3; 4,5,6; 7,8,9](2)按【Enter 】键,指令被执行。
第一章MATLAB的基本操作1.1 MATLAB的命令窗口在Windows下开始运行Matlab,就会出现如图1.1所示的界面(Command界面),最上面显示“MA TLAB”字样的高亮条部分叫做标题栏,它表明当前窗口是命令窗口。
标题栏下面是菜单栏,它包含“(File文件)”、“(Edit编辑)”、“(Debug)”、(Desktop)”“(Window 窗口)”和“(Help帮助)”等选项。
菜单栏下面有工具按钮,将鼠标移到上面将会显示相应按钮的功能,读者可根据提示进行操作。
图1.1工具栏下面的大片区域是命令输入区,Matlab的命令就是从这里输入的。
Matlab语句的一般形式为:变量=表达式例如在Matlab命令窗口里输入:a=3;b=4;y=a*b+a/b得到的输出结果如图1.2所示。
图1.2如果变量和“=”省略,Matlab会自动建立名为“ans”的变量。
输入语句后以回车结束,就会在工作区里显示计算结果。
对初学者来说,特别值得注意的是:如果输入的语句以“;”结束,Matlab则只进行计算而不输出结果;如果以“,”结束,Matlab会输出计算结果。
在某些变量很多,但只需要知道最终结果的情况下,应该注意合理使用“;”,否则输出的结果将比较乱,且会影响运行速度。
Matlab的变量由字母、数字和下划线组成,最多可以有31个字符,第一个字符必须是字母。
还应注意:Matlab的变量是要区分大小写的。
1.2 建立M文件对于比较简单的Matlab语句,可以在命令窗口中直接输入,但是如果是较为复杂的Matlab语句,就要使用Matlab提供的M文件了。
M文件是由MATLAB语句(命令或函数)构成的ASCII码文本文件,文件名必须以“.m”为扩展名。
通过在命令窗口调用M文件,从而实现一次执行多条MATLAB语句的功能。
M文件有两种形式:(1)命令文件(Script)。
命令文件用来存储程序或语句。
它是MA TLAB 命令或函数的组合,没有输入输出参数,执行时只需在命令窗口中键入文件名回车即可。
第一章1.计算表达式12e+3232log5/tan(21)的值。
exp(12)+23^3*log2(5)/tan(21)ans =1.4426e+0052.计算表达式tan(-2x)*arccosx在x=0.25和x=0.78π时的函数值。
x=[0.25 0.78*pi];tan(-x.^2).*acos(x)ans=-0.0825 0 + 0.4418i4.编写函数文件,计算1!nkk =∑,并求出当k=20时的表达式>> clear>> sum1=1;>> sum=0;>> for k=1:20sum1=sum1*ksum=sum+sum1end>> sumsum =2.5613e+018第二章1.同的数据格式显示自然底数e的值,并分析各个数据格式之间有什么相同与不同之处.解:format short,exp(1)ans=2.7183format short,exp(1)*1000ans=2.7183e+003format long,exp(1)ans=2.71828182845905format short e,exp(1)ans=2.7183e+000format long e,exp(1)ans=2.718281828459046e+000format long g,exp(1)ans=2.71828182845905format short g,exp(1)ans=2.7183format rat,exp(1)ans=1457/536format hex,exp(1)ans=4005bf0a8b14576a2.矩阵123456789A⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦,468556322B⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦,计算A*B,A.*B,并比较两者的区别.解:A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];B=[4 6 8;5 5 6;3 2 2];A*Bans=23 22 2659 61 7495 100 122A.*Bans=4 12 2420 25 3621 16 18A*B 是矩阵乘法,A.*B 是对应元素相乘.3.已知矩阵5291A ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,1292B ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,做简单的关系运算A>B ,A==B ,A<B ,并做逻辑运算(A==B )&(A<B),(A==B)&(A>B ).解:A=[5 2;9 1];B=[1 2;9 2];A>Bans=1 0 0 0A==B ans=0 1 1 0A<Bans=0 0 0 1(A==B)&(A<B)ans=0 0 0 0(A==B)&(A>B)ans=0 00 0。
第一章 MATLAB 入门4、求近似解解:>> x=-2:0.05:2;y=x.^4-2.^x两个近似解:y1=f(-0.85)= -0.0328; y2=f(1.250)= 0.0630第二章 MATLAB 编程与作图1、 设x 是数组,求均值和方差解:函数文件如下:function [xx,s]=func1(x)n=length(x);xx=sum(x)/n;s=sqrt((sum(x.^2)-n*xx^2)/(n-1));命令窗口:>> x=[1 2 3 4 5];[xx,s]=func1(x)2、求满足的最小m 值 100)1ln(0>+∑=m n n s=0;n=0;while(s<=100)s=s+log(1+n);n=n+1;endn,s3、用循环语句形成Fibonacci 数列,....4,3,,12121=+===−−k F F F F F k k k 。
并验证极限2511+→−k k F F (提示:计算至两边误差小于精度1e-8为止) 解: 求Fibonacci 数列的函数文件:function f=fun(n)if n<=2f=1;elsef=fun(n-1)+fun(n-2);end验证极限的函数文件:function [k,a]=funTest(e)a=abs(1-(1+sqrt(5))/2);k=2;while(a>e)k=k+1;a=abs(fun(k)/fun(k-1)-(1+sqrt(5))/2);end命令行:>> [k,a]=funTest(10^-8)k =21a =9.7719e-009或者M 文件如下:clear; F(1)=1;F(2)=1;k=2;x=0;e=1e-8; a=(1+sqrt(5))/2;while abs(x-a)>ek=k+1; F(k)=F(k-1)+F(k-2); x=F(k)/F(k-1);enda,x,k4、分别用for 和while 循环结构编写程序,求出∑==610123i i K ,并考虑一种避免循环语句的程序设计,比较各种算法的运行时间。
第一章 MATLAB 入门一. 6.1 的的主要组成部分和重要功能MATLAB (Matrix Laboratory)—美国Mathworks公司1982年首次推出的一套高性能的数值分析和计算软件,其功能不断扩充,版本不断升级,至2001年6月推出6.1版,2002年6月推出最新版本6.5版。
它将矩阵运算、数值分析、图形处理、编程技术结合在一起,为用户提供了一个强有力的科学及工程问题的分析计算和程序设计工具,是具有全部语言功能和特征的新一代软件开发平台。
1.MATLAB6.1 的新功能(1)全新的开发环境:由早期的单一命令窗口发展为将一些常用的交互式工作界面高度的集中于操作桌面;(2)在命令窗口增加了错误跟踪功能;(3)提供了许多新的数值处理功能,更新了部分函数的功能和算法,增加了许多新函数;(4)在图形窗口增加了曲线拟合、数据统计等交互工具;(5)引入了类与对象及函数句柄等概念,用户可以创建自己定义的类函数和函数句柄;(6)改进了编辑/调试器的界面及功能,增加了行号和书签等功能;(7)属性编辑器功能更强,使用更方便;(8)建立了一个与以前完全不同的图形用户界面(GUI)图形窗口,使用更加方便灵活;(9)增加了虚拟现实工具箱,使用标准的虚拟现实建模语言(VRML)技术,可以创建由MATLAB和simulink环境驱动的三维动画场景;(10)在应用程序接口方面增加了与Java的接口,并为二者的数据交换提供了相应的程序库。
2.MATLAB的主要组成部分:(1)开发环境:一组工具和组件的集成,-图形化用户接口:MATLAB 桌面、命令窗口、命令历史窗口、编辑调试窗口及帮助信息、工作空间、文件和搜索路径等浏览器;(2)MATLAB数学函数库:基本函数:求和、正弦、余弦和复数运算等;特殊函数:矩阵求逆、矩阵特征值、贝塞尔函数和快速付里叶变换等;(3)MATLAB 语言:一种高级编程语言,包括控制流的描述、函数、数据结构、输入输出及面对对象编程;(4)句柄图形:定制图形的外观,建立完整的图形界面的应用程序(5)应用程序接口:MATLAB的应用程序接口允许用户使用C或FORTRAN语言编写程序与MATLAB连接MATLAB工具箱;(表1—2)二.MATLAB 的安装:与一般光盘软件的安装相同,略三.MATLAB 的系统开发环境1.操作桌面(1)桌面布局:5个窗口(图示、操作演示)*命令窗口(Commend Window)*工作空间窗口(Workspace)*当前目录浏览器(Current Directory)*命令历史窗口(Commend History )*启动平台(Launch Pad)窗口的切换、放大与关闭。
Desktop菜单中的desktop layout菜单中提供的6种可选布局:*Default*Command Window*Simple*Short History*Tall History*Five Panel(2).菜单和工具栏;操作桌面上有6个菜单(表1—3)和带有9个快捷按钮的工具栏组,(图示、操作演示)(3).改变桌面设置:File 菜单中Preference对话框中设置(图示、操作演示)2. 命令窗口:MATLAB的主要交互窗口。
用于输入MATLAB 命令、函数、数组、表达式等信息,并显示图形以外的所有计算结果。
例如从键盘输入矩阵A=[1 2 3; 4 5 6; 7 8 9] 按Enter 键后屏幕立即显示结果A=1 2 34 5 67 8 9命令窗口可作为一个多功能高级计算器,如要计算18+(5sinπ/6)/2+cosπ/6 只须按MATLAB格式要求键入;18+(5*sin(pi/6))/(2+cos(pi/6)),然后按Enter键既可在窗口内显示出计算结果:ans=18.8723公式中的数据可任意改动并重新计算。
(例)还可在命令窗口输入最后一次输入命令的开头字符或字符串,然后用↑键调出该命令行。
其他的命令行功能键和快捷键。
与Windows word相似,(表1—4)(自学)3.工作空间窗口:用于储存各种变量和结果的空间,显示变量的名称、大小、字节数及数据类型,对变量进行观察、编辑、保存和删除。
(图示、操作演示)。
临时变量不占空间,为了对变量的内容进行观察、编辑与修改,可以用三种方法打开内存数组编辑器。
*双击变量名;*选择该窗口工具栏上的打开图标;*鼠标指向变量名,点击鼠标右键,弹出选择菜单,然后选项操作。
(示例)欲查看工作空间的情况,可以在命令窗口键入命令whos(显示存在工作空间全部变量的名称、大小、数据类型等信息)或命令who(只显示变量名)4.当前目录浏览器:用于显示及设置当前工作目录,同时显示当前工作目录下的文件名、文件类型及目录的修改时间等信息。
(图示、操作演示)设置当前目录可以在浏览器窗口左上角的输入栏中直接输入,或点击浏览器下拉按钮进行选择。
还可cd命令在命令窗口设置当前目录,如:cd c:\mydir可将c盘上的mydir目录设为当前工作目录。
(5).命令历史窗口:记录已运行过的MATLAB命令历史,包括已运行过的命令、函数、表达式等信息,可进行命令历史的查找、检查等工作,也可以在该窗口中进行命令复制与重运行。
(图示、操作演示)6.启动平台: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。
平台列出了系统中安装的所有的MATLAB产品的目录,可以通过双击来启动响应的选项。
(图示、操作演示)7.MATLAB 的搜索路径:MATLAB定义的一系列文件路径的组合,缺省状态下包括当前路径和已安装的全部工具箱的路径。
(图示、操作演示)搜索目录的设置通过选择主菜单Set Path菜单项进行。
用Add Folder…按钮可以将某一目录假如搜索路径,选择Add with Subfolder…按钮可将选中目录的子目录也包括在搜索路径中。
8.内存数组编辑器:提供对数值型或字符型二维数组的显示和编辑功能,对其他数据类型都不能编辑。
(图示、操作演示)9.帮助浏览器:(1)帮助浏览器:提供方便快捷的帮助信息获取途径和图文并茂的帮助内容,(2)help 命令:在命令窗口输入help命令,也是MATLAB寻找在线帮助的一种方便而快捷的方式。
(图示、操作演示)例1. help (列出主要的帮助主题)HELP topics:matlab\general - General purpose commands.一般指令matlab\ops - Operators and special characters.操作和专业特性matlab\lang - Programming language constructs.编程语言构造matlab\elmat - Elementary matrices and matrix manipulation.基本矩阵和矩阵操作matlab\elfun - Elementary math functions.基本的数学函数matlab\specfun - Specialized math functions.专业数学函数matlab\matfun - Matrix functions - numerical linear algebra.矩阵函数——数字的直线代数学matlab\datafun - Data analysis and Fourier transforms.数据分析和傅里叶转化matlab\audio - Audio support.音频支持matlab\polyfun - Interpolation and polynomials.插入和matlab\funfun - Function functions and ODE solvers.函数功能和matlab\sparfun - Sparse matrices.稀少矩阵matlab\graph2d - Two dimensional graphs.matlab\graph3d - Three dimensional graphs.三个尺寸图片matlab\specgraph - Specialized graphs….(专业图片)例2. help exp (列出指定主题下的函数说明)EXP Exponential.指数EXP(X) is the exponential of the elements of X, e to the X.For complex Z=X+i*Y, EXP(Z) = EXP(X)*(COS(Y)+i*SIN(Y)).See also LOG, LOG10, EXPM, EXPINT.Overloaded methodshelp sym/exp.mhelp fints/exp.mhelp demtseries/exp.m(3)lookfor 命令:可以根据用户提供的完整或不完整的关键词,搜索出一组与之相关的命令或函数。
(图示、操作演示)例:lookfor integral积分ELLIPKE Complete 完整的elliptic integral.EXPINT Exponential指数integral function.DBLQUAD Numerically evaluate double integral.QUAD Numerically evaluate integral, adaptive适应的Simpson辛普森quadrature.弦求积正交QUAD8 Numerically evaluate integral, higher order method.高级命令方法QUADL Numerically evaluate integral, adaptive Lobatto quadrature. COSINT Cosine integral function.余弦整体函数SININT Sine integral function.ASSEMA Assembles area integral contributions in a PDE problem.COSINT Cosine integral function.FOURIER Fourier integral transform.IFOURIER Inverse Fourier integral transform.SININT Sine integral function.BLKPIDCON The output of the block is the sum总数of proportional比例, integral and(4)模糊查询:用户只须输入命令的前几个字母,然后键入Tab键MATLAB 就会列出所有以这个字母开始的命令。