第一章 MATLAB 的基础简介

第一章 MATLAB 基础简介

三．MATLAB 的系统开发环境(System Developing Environment)

1． 操作桌面(Operating Desktop)

（1）桌面布局：6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）6.x版 *帮助窗口（Help）

*M文件优化器（Profiler）

Profiler for Improving Performance：One way to improve the performance of your M-files is using profiling tools. MATLAB provides the M-file Profiler, a graphical user interface that is based on the results returned by the profile function. Use the Profiler to help you determine where you can modify your code to make performance improvements.

窗口的切换、放大与关闭。(switching, Amplification, tun-off) 7.0版Desktop菜单中的desktop layout菜单中提供的4种可选布局： *Default

*Command Window Only

* History and Command Window *All Tabbed （2）．菜单和工具栏；(Menu and toolbar) 操作桌面上有6个菜单和带有10个快捷按钮的工具栏组，（图示、操作演示） （3）．改变桌面设置：(Setting) File 菜单中Preference对话框中设置（图示、操作演示）

2. 命令窗口：(Command window)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 3 4 5 6 7 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

可利用↑键回调命令行，任意改动公式中的数据并重新计算。（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。

MATLAB是标准的Windows界面，可利用菜单中的命令完成对工作窗口的操作。其命令行功能键和快捷键与Windows 的一般应用程序相似，（自学）

3．工作空间窗口：(Workspace Window)

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：(Current Directory)

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。只有在当前目录或搜索路径下的文件及函数可以被运行或调用。（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。还可用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：(Command History)

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） 7.MATLAB 的搜索路径：(Searching Path)

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）

当在命令窗口输入一个字符串时，MATLAB按下列顺序开始搜索：

（1） 在工作空间中搜索是否有以该字符串为变量名的变

量，有则返回该变量的值；

（2） 搜索是否有同名的MATLAB内部函数，如果有，执行

该内部函数；

（3） 在当前目录中查找与该字符串同名的M文件，如果有，

执行该文件；

（4） 在搜索目录中查找与该字符串同名的M文件，如果有，

执行该文件；

如果在搜索目录中存在多个同名函数，则只执行搜索路径中的第一个函数，其他函数不再执行。

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加入搜索路径，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：(Array Editor)

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。通过工作空间窗口打开所选的变量时，该编辑器启动。（图示、操作演示）

9．帮助浏览器：(Help Browser)

（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，MATLAB7.0是通过勾选Desktop菜单中的Help选项打开一个独立的交互式帮助浏览器。

（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.

matlab\\ops - Operators and special characters. matlab\\lang - Programming language constructs.

matlab\\elmat - Elementary matrices and matrix manipulation.

matlab\\elfun - Elementary math functions. matlab\\specfun - Specialized math functions.

matlab\\matfun - Matrix functions - numerical linear algebra.

matlab\\datafun - Data analysis and Fourier transforms. matlab\\audio - Audio support.

matlab\\polyfun - Interpolation and polynomials.

matlab\\funfun - Function functions and ODE solvers. matlab\\sparfun - Sparse matrices.

matlab\\graph2d - Two dimensional graphs. matlab\\graph3d - Three dimensional graphs.

matlab\\specgraph - Specialized graphs….

例 2. help exp （列出指定主题下的函数说明） EXP Exponential.

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 methods help sym/exp.m help fints/exp.m

help demtseries/exp.m

（3）lookfor 命令：(lookfor commend) 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

ELLIPKE Complete elliptic integral. EXPINT Exponential integral function.

DBLQUAD Numerically evaluate double integral.

QUAD Numerically evaluate integral, adaptive Simpson quadrature.

QUAD8 Numerically evaluate integral, higher order method.

QUADL Numerically evaluate integral, adaptive Lobatto quadrature.

COSINT Cosine integral function. SININT Sine integral function.

ASSEMA Assembles area integral contributions in a PDE problem. FOURIER Fourier integral transform.

IFOURIER Inverse Fourier integral transform.

BLKPIDCON The output of the block is the sum of proportional, integral and

（4）模糊查询：(fuzzy Inquiry) 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。（图示、操作演示）

例: 在命令窗口键入plot 然后按Tab键，可得各种以为字头的命令：

plot plotbr plotes plotmap plotperf plottr

plot3 plotchar plotfa plotmatrix plotpv plotv

plot3m ploteach plotfis plotmf plotscale plotvec plotall plotedit plotfrsp plotnic plotsm plotyy plotbintree plotep plotlr plotnyq plotsom

plotbode ploterr plotm plotpc plotstep

四．MATLAB的基本操作

1． 简单矩阵的建立(matrix setting)

Matrix: A kind of special type of data structure, most function and operation of MATLAB were based on it. It is a set of numbers arranged using a rectangular grid of rows and columns.

*Scalar: It is just a single number and it can be considered as a special matrix with one row and one column.

*Vector: It is a series of numbers arranged in a row or a column; Also we can refer to the vector as a special matrix with one row or one column. It may be called a row vector or a column vector.

MATLAB以矩阵为基本运算对象，标量可看作1×1的矩阵，矢量看作n×1或1×n的矩阵。 输入方式：(Input Mode)

（1）以直接列出元素的形式输入：(simply initializing matrices by the method to explicitly lists the values )把矩阵元素直接排列

到方括号[ ]中，每行内的元素用逗号或空格分开，行与行之间用分号隔开。

例： a=[1 2 3；2 4 6；8 3 5] 或 a=[1, 2, 3；2, 4 ,6；8, 3 ,5] 大矩阵可分行输入： a=[1 2 3

2 4 6 8 3 5]

（2）. 通过语句和函数产生：(Creating a new matrix from a existing matrix throw MATLAB language or functions) 对于已经存在的矩阵，可用函数或表达式产生新的矩阵。 例如： 矩阵 a和x已存在，利用 y=sin(x) 和c=a+0.1*(1+a/2) 命令将产生新矩阵y和c。

利用内部语句和函数可以快速产生一些特别有用的工具矩阵，如全0 阵，全 1阵，单位阵，随机阵等。 （3）.在m文件中创建矩阵：(Creating a matrix within the M file)通过建立MATLAB的M文件可完成矩阵的输入，如建立B.m的文件，内容为：

B=[3 4 2;1 3 5;6 4 3]

或 B=[3 4 2

1 3 5 6 4 3]

则在命令窗口中使用B命令语句可以调用B矩阵。 （4） 从外部的数据文件中装入：(Read the Matrix from external data file)利用 load 或 fread 命令可以读取MATLAB早期版本产生的矩阵，也可读取有其他应用程序产生的数据（或矩阵）。 2． 矩阵元素(Element of matrix: Any kind of expression can be

used as a matrix element)

可以用任何形式的表达式来充当矩阵元素，如： x=[-1.3 sqrt(3) (1+2+3)*4/5] 将得到矩阵： x=

-1.3000 1.7321 4.8000

可以定义或修改矩阵中某一元素，如操作： x(5)=abs(x(1)) 得一个新矩阵 x=

-1.3000 1.7321 4.8000 0 1.3000 可以用小矩阵构成大矩阵, 如： a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];

c=[a;[10,11,12]] 结果为: c=

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

或 r=[ 10 11 12 ]; c=[ a;r ]

可得同样矩阵 c=

1 2 3

4 5 6

7 8 9

10 11 12

可使用”:”(colon) 从大矩阵中抽取小矩阵, (withdraw a small matrix from a big matrix)如:

d=c(1:3,:) 意为抽取一到三行的各列, 结果为:

d=

1 2 3

4 5 6

7 8 9

e=c(:,1:2) 意为抽取一到二列的各行, 结果为:

1 2

4 5

7 8 10 11

3． 语句与变量(Statement and variable)

MATLAB 语句的常用格式: 变量=表达式（;） (variable=expression(;)) 或简化为: 表达式（;）

表达式可以由运算符(Operator)、特殊字符(special character)、函数名(function name)、变量名(variable name) 等组成，表达式的结果为一矩阵，它赋给左边的变量。如省略变量名和“=”，则自动产生一个名为ans的变量， 如： 1900/81 结果为： ans=

23.4568 4568

并显示在屏幕上，如语句以分号结束，则结果不显示，如： p=a*a;

只完成运算，但不显示结果。

表达式较长时可利用续行符“. . .”, 如: s=1-1/2+1/3-1/4+1/5-1/6+1/7-. . . 1/8+1/9-1/10+1/11-1/12; 计算结果为: 0.6532

注：续行号前不应是数字，数字后应为运算符、空格或加一个点号。

MATLAB变量：变量名必须用字母打头，之后可以是任何字母、下划线或 者数字，变量名最多不超过31个字符，31个字符后的字符将被忽略。

4． 复数和复数矩阵 (Complex and complex matrix)

复数用特殊字符i或j 表示。i=sqrt(-1), 其值在工作空间显示为 0+1.0000i. 例： 输入 z=3+4i 或z=3+4j 结果一样。 MATLAB 中复数有下面的语句生成办法：

z=a+b*i 或 z=r*exp(i*θ) 其中r为复数的模，θ为复数辐角的弧度数。

复数的两种输入方法： （1） a=[1 2;3 4]+i*[5 6;7 8] （2） a=[1+5i 2+6i; 3+7i 4+8i] 结果相同: a =

1.0000 + 5.0000i 2.0000 + 6.0000i 3.0000 + 7.0000i 4.0000 + 8.0000i

注：(1) 当复数的虚部(image)为一个确定的数（而不是变量或矩阵）时，可省略“*”，如1+2*i可写成1+2i, 但a+b*i 不能写成 a+bi, [1 2]+[3 4]*i不能写成 [1 2] + [3 4]i

(2) 当复数作为矩阵元素时，复数内不能留有空格，如 1 +5i, MATLAB中任何矩阵的元素内部都不能留有空格，否则会被当作两个元素处理而出错。 （3） 如在程序设计中i 、j 被定义为其他变量则应定义另一

新的复数单位。如 i1。

5. 永久变量：(permanent variable)系统本身在启动时定义的变量，驻留在工作空间中，它们是：

ans: (stores expression value)系统默认的变量名

eps：(represents floating-point precision)容差变量，定义为0到最

近浮点数的距离。在PC机上等于2-52，即精确到2.22×10-16；

pi ：(represents the value π) 圆周率的近似值3.141565358979 Inf 或inf: (represents the value ∞)正无穷大，定义为（1/0） NaN：(represents the value Not-a-Number) 非数（Not a number）, Inf/Inf或0/0运算产生,表示不定值。 i, j ： 虚数单位，定义i=-11/2 , j=-11/2

6. 数和算术表达式(Number and arithmetic expression)

MATLAB采用10进制惯例， 表示10 的幂次用符号e或E： 3 -99 0.001 9.456 1.3e-3 4.5E21

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