《基础准备与入门》PPT课件.ppt

MATLAB基础及其应用教程,第1章 基础准备与入门,MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）之意。除具备卓越的数值计算能力外，它还提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。本章主要介绍MATLAB的基本情况、安装过程、用户界面等。,1.1 MATLAB概述,MATLAB是一种科学计算软件，适用于工程应用各领域的分析设计与复杂计算，它使用方便，输入简捷，运算高效且内容丰富，很容易由用户自行扩展。因此，当前已成为美国和其他发达国家大学数学和科学研究中最常用且必不可少的工具。,1.1.1 MATLAB产生的历史背景,70年代中后期，cleve MoIg博士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发了调用EISPACK和LINPACK的NRTRM子程序库。EISPACK是特征值求解的FORTRAN程序库，LINPACK是解线性方程的程序库。在当时，这两个程序库代表矩阵运算的最高水平。,到70年代后期，身为美国New Mexico大学计算机系系主任的Cleve Moler，在给学生讲授线性代数课程时，想教学生使用EISPACK和LINPACK程序库，但他发现学生用FORTRAN编写接口程序很费时间，于是他开始自己动手，利用业余时间为学生编写EISPACK和LINPACK的接口程序。Cleve Moler给这个接口程序取名为MATLAB，该名为矩阵(matrix)和实验室(1aboratry)两个英文单词的前三个字母的组合。在以后的数年里，MATLAB在多所大学里作为教学辅助软件使用，并作为面向大众的免费软件广为流传。,目前，在大学里，MATLAB已成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；成为攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能。,1984年，C1eve Moler和John Little成立了Mathworks公司，正式把MATLAB推向市场。,1.1.2 MATLAB的语言特点,1.运算符丰富 2.语言简单易学，容易使用，库函数极其丰富 3.MATLAB既具有结构化的控制语句，又有面向对象编程的特性。 4.程序限制不严格，程序设计自由度大,5.程序的可移植性很好 6.MATLAB的图形功能强大 7.功能强大的工具箱 8.源程序的开放性 9、MATLAB的缺点,1.1.3 MATLAB的组成,1.MATLAB开发环境是一个集成的工作环境，包括MATLAB命令窗口、文件编辑调试器、工作空间、数组编辑器和在线帮助文档等。 2.MATLAB语言具有程序流程控制、函数、数据结构、输入输出和面向对象的编辑特点，是基于矩阵/数组的语言。 3.MATLAB的数学函数库包含了大量的计算算法，包括基本函数、矩阵运算和复杂算法等。 4.MATLAB的图形处理系统能够将二维和三维数组的数据用图形表示出来，并可以实现图像处理、动画显示和表达式作图等功能。 5.MATLAB应用程序接口使MATLAB语言能与C或FORTRAN等其他编程语言进行交互。,1.2 MATLAB的安装与内容选择,MATLAB只有在适当的外部环境中才能正常运行。因此，恰当地配置外部系统是保证MATLAB运行良好的先决条件。 对于在PC机上使用MATLAB的用户来说，需要自己安装MATLAB。 下面介绍从光盘上安装MATLAB的方法。随着MATLAB版本的更新，安装也越来越简便，对于MATLAB7.1，用户只要按照安装界面的提示逐步进行即可。,Step1：安装前的准备 Step2：开始安装 Step3：输入用户信息 Step4：浏览如图1.3所示的软件许可协议（License Agreement） Step5：选择安装类型,Step6：定义安装的目录和所要求安装的产品，图1.5是自定义安装类型的设置界面。 Step7：确认前面设置的安装目录，如图1.6 单击“Intall”安装按钮就可以进行安装，并显示一个用以表示当前安装进度的对话框图1.7。如果用户安装的产品不在当前的光盘上，则会弹出一个对话框。用户只要按照安装提示插入另一张光盘即可继续安装。,Step8：阅读产品配置报告，如图1.8所示。 Step9：完成安装，当安装完毕时，会自动弹出setup complete对话框。在该对话框中，用户可以选择在退出安装后自动启动MATLAB7.1，如果用户不希望退出安装后自动启动它，可以取消选择框。单击“Finish”按钮结束安装。,如果把MATLAB安装在C盘，重装系统时所有资料容易丢失，所以，一般情况下，建议不要将MATLAB的Work文件夹放在C盘。在“Matlabbin”路径的目录下存放着MATLAB的许多重要文件，如果用户操作不慎，比如误删了一些重要的系统文件，MATLAB的允许就可能出现意想不到的问题，所以对MATLAB初学者来说，这一点更应该引起注意。,1.3 MATLAB用户界面概述,双击桌面上的MATLAB应用程序图标（或单击开始/程序/MATLAB中的MATLAB图标）。MATLAB启动后，将显示如图1.9所示的工作界面，它表示MATLAB系统已建立，用户可与MATLAB系统进行交互操作。,要想退出MATLAB环境，可以使用以下任何一种方式： 1.在MATLAB的命令窗口输入“exit”命令。 2.在MATLAB的命令窗口输入“quit”命令。 3.直接单击MATLAB的命令窗口的按钮。,1.3.2 MATLAB的工作界面,MATLAB的工作界面主要由菜单、工具栏、当前工作目录窗口（Current Directory）、工作空间管理窗口(Workspace)、历史命令窗口（Command History）和命令窗口(Command Window)组成,1.菜单及其功能 MATLAB的菜单和工具栏界面与Windows程序的界面类似，用户只要稍加实践就可以掌握其功能和使用方法。,File菜单 File菜单所包含的各选项的含义分述如下： 【New及其子菜单】：允许用户建立一个新的文件（M文件）、新的图形窗（Fjgure）、仿真模型文件（.mdl）和图形用户界面文件（GUI）。 【Open.】：从指定的相应路径和文件名打开一个已经存在的文件。 【Close Command Window】：关闭命令窗口。 【Import Data】：从其他文件导入数据，并在弹出的对话框选择文件名和路径。 【Save Workspace As.】：将工作空间中的所有变量数据保存在指定路径下相应的文件中。 【Set path】：设置MATLAB的搜索路径。 【Perferences】：允许用户对系统的一些性能参数进行设置，如数据格式、字体大小与颜色等。,Edit菜单：用于复制、粘贴等操作，与一般的windows程序类似，在此不作详细介绍。 Debug菜单：用于设置程序的调试。 Desktop菜单：用于设置主窗口中需要打开的窗口。 Windows菜单：提供了在已打开的各窗口之间切换的功能。 Help菜单：用于进入不同的帮助系统。,当用户单击“Current directory”窗口时，使得该窗口成为当前窗口，那么会增加一个如图1.11所示的View菜单，用于设置如何显示当前目录下的文件。 图1.11单击当前窗口时增加View菜单 当用户单击“Workspace”窗口时，使得该窗口成为当前窗口，那么会增加如图1.12所示的View菜单和Graphics菜单。菜单View用于设置如何在工作空间管理窗口中显示变量，菜单Graphics用于打开绘图的工具，用户可以使用这些工具来绘制变量。,2.工具栏 图1.13给出MATLAB的默认，等鼠标停留在工具栏的按钮上时，就会显示该按钮的功能。工具栏上各按钮的含义分述如下。 图1.13 MATLAB默认工具栏 创建一个新的.m文件编辑器。 在编辑器中打开一个已有的MATLAB相关文件。 剪切。 复制。 粘贴。 撤销上一步操作 回复上一步操作。 创建一个新的simulink模块文件。 打开用户界面设计窗口。 打开MATLAB的M-file优化器。打开MATLAB的帮助。 设置当前目录。,3.命令窗口 命令窗口是进行MATLAB操作最主要的窗口，如图1.14所示，“”为运算提示符，表示MATLAB处于准备状态。在该窗口中，用户可以运行函数、执行MATLAB的基本操作命令，以及对MATLAB系统的参数设置等操作。MATLAB具有良好的交互性，当在提示符后输入一段正确的运算式时，只需按Enter键，命令窗口中就会直接显示运算结果。在MATLAB命令窗口中运行的所有命令都共享一个相同的工作空间，所以它们共享所有的变量，初学者应当重视,当用户使用命令窗口进行工作时，用户可以根据需要，对数值计算结果的显示格式、字体风格、大小等进行设置。设置命令窗口时，首先选择“File”菜单中的“Perferences”项，则会出现如图1.15所示的参数设置对话框，单击Command windows标签即可进入命令窗口的设置。,4.工作空间窗口 工作空间窗口是MATLAB的重要组成部分，例如表达式x=100产生了一个名为x的变量，而且这个变量x被赋予值100，这个值就被存储在计算机的内存中。工作空间窗口就是用来显示当前计算机内存中MATLAB变量的名称、数据结构、该变量的字节数及其类型，在MATLAB中不同的变量类型对应不同的变量名图标，如图1.16所示。在MATLAB命令窗口中运行的所有命令都共享一个相同的工作空间，所以它们共享所有的变量，初学者应当重视。,在工作空间窗口中，用鼠标双击所选变量则进入数组编辑器（Array Editor），如图1.17所示，此时用户可对变量的维数、内容等进行修改。若在工作空间选择某变量后，再单击鼠标右键即可实现对该变量的曲线、曲面等图形的绘制。,5.当前路径窗口 当前路径窗口主要显示当前工作在什么路径下，包括M文件的打开路径等，如图1.18所示。当前路径窗口允许用户对MATLAB的路径进行查看和修改，如果修改了路径立即产生作用。通常启动MATLAB系统之后的默认当前路径是“MatlabWork”，如果不改变当前目录，用户自己的工作空间和文件都将保存到该目录。,6.命令历史窗口 在默认设置下，命令历史窗口自动显示于MATLAB界面中，用户也可以选择Desktop/Workspace命令调出或隐藏该命令窗口，其窗口形式如图1.19所示。 命令历史窗口显示用户在命令窗口中所输入的每条命令的历史记录，并标明使用时间，这样可以方便用户查询。如果用户想再次执行某条已经执行过的命令，只需在命令历史窗口中双击该命令；如果用户需要从命令历史窗口中删除一条或多条命令，只需选中这些命令，并单击右键，在弹出的快捷菜单中选择Delete selection命令即可。,1.4 MATLAB的帮助系统,MATLAB为用户提供了非常完善的帮助系统，包括帮助命令、帮助窗口、HTML格式帮助、pdf格式帮助及帮助演示等。有效地使用帮助系统所提供的信息，是用户掌握好MATLAB应用最佳途径。,1.4.1使用帮助浏览器窗口 MATLAB的帮助浏览器窗口非常全面，几乎包括该软件的所有内容。帮助浏览器窗口如图1.20所示，打开帮助浏览器窗口的方法有以下几种： 单击工具栏的“？”图标。 选择菜单“help”的不同下拉帮助菜单。 选择菜单“desktop”“help”,在图1.20中可以通过帮助主题、索引、搜索和演示4各面板来查找帮助信息。,1.4.2 使用帮助命令 MATLAB还提供了丰富的帮助命令，在命令窗口中输入相关命令来得到帮助信息。 1.help命令 help命令可以获得MATLAB命令和M文件的帮助信息，如果知道准确的命令名称或主题词，使用help命令来查找最快捷。 1）获得具体命令的帮助信息 help 命令名称 根据命令名称显示具体命令的用法说明；如果命令名称省略，则列出所有主要的帮助主题，每个帮助主题与MATLAB搜索路径的一个目录名称相对应。,2）分类搜索帮助信息 当用户希望知道某类命令的帮助信息时，使用help进行分类搜索帮助信息。 help 类型名 通过分类搜索可以得出该类的所有命令。help分类搜索类型表如表1.2所示。 表1.2 help分类搜索类型,2.lookfor命令 lookfor命令是在所有的帮助条目中搜索关键字，常用来查找具有某种功能而不知道准确名字的命令。 lookfor topic lookfor命令是对知道关键字的文件进行查找，由于要查找的文件很多需要较长时间，可能会出现很多查找的结果。 2.打开帮助窗口命令 打开帮助浏览器窗口的常用命令有： helpwin：打开帮助窗口。 helpdesk：打开帮助桌面。 demo：打开演示窗口。,1.4.3 其他帮助 1.Demos 演示 Demos 演示界面操作非常方便，为用户提供了图文并茂的演示实例。通过演示程序学习是一个很好的学习方法。打开“MATLAB Demo Window”有几种方法： 在MATLAB界面单击菜单“help”“demos” 在MATLAB命令窗口中，运行“Demos”命令，例如“demos matlab programming”。 在帮助导航/浏览器窗口中，选择“demos”面板。 2.PDF帮助 MATLAB把帮助导航/浏览器中的部分内容制成了PDF文件，PDF文件被分类存放在“.matlabhelppdf-doc”文件夹中。打开这种PDF文件有两种方法： 在资源管理器中打开在“.matlabhelppdf-doc”文件夹下的相应PDF文件，用鼠标双击文件即可用Acrobat reader打开。 在帮助导航/浏览器窗