MATLAB数据分析方法.ppt

普通高等院校计算机课程规划教材,MATLAB数据分析方法,李柏年 吴礼斌 主编 张孔生 丁 华 参编,1.1 数据分析与MATLAB,1.1.1 数据分析概述 1.数据分析的概念 数据分析是指用适当的统计方法对收集来的大量第一手资料和第二手资料进行详细研究，提取有用信息和形成结论，以求最大化地开发数据资料的功能与发挥数据的作用。,2数据的来源与分类 数据是数据分析的关键之一。数据也称观测值，是实验、测量、观察、调查等的结果，常以数量的形式给出。数据按照不同的标准进行分类，可分为：观测数据与试验数据、一手数据与二手数据、时间序列数据与横截面数据等。,（1）观测数据与试验数据。,（2）一手数据与二手数据。,（3）时间序列数据与横截面数据。,3数据分析的过程 数据分析的目的是利用数据来研究一个领域的具体问题。数据分析的过程包括确定数据分析的目标、研究设计、收集数据、分析数据、解释结果。,1.1.2 MATLAB在数据分析中的位置和作用 从数据分析的整个过程来看，软件的使用主要是在第四阶段，即数据整理与分析阶段。软件所起的作用主要是整理、计算、绘制图表等。,MATLAB是一套高性能的数值计算和可视化软件，它集矩阵运算、数值分析、信号处理和图形显示于一体，构成了一个界面友好、使用方便的用户环境，是实现数据分析与处理的有效工具,其中MATLAB统计工具箱更为人们提供了一个强有力的统计分析工具,1.2.2 MATLAB的特点与主要功能,1.2 MATLAB简介,1.2.1 MATLAB概述,（1）MATLAB是一个交互式软件系统，输入一条命令，立即就可以得出该命令的结果。,（2）数值计算功能。,（3）符号运算功能。,（4）绘图功能。,（5）编程功能。,（6）丰富的工具箱。,1.2.3 MATLAB7.0界面,(启动后的界面),（2）主菜单包括“File”、“Edit”、“Debug”、“Desktop”、“Window”和“Help”菜单。,1.2.4 MATLAB的联机帮助,表1.1 命令窗口中获得MATLAB帮助的命令,1.3 变量与函数 1.3.1常量与变量,1常量 MATLAB中的数据有常量与变量之分，常量也称为数值。,5 、+5 、-5.55 、0.0056、6.5e-5,显示格式,在命令窗口中用format命令临时改变显示方式,表1.2 数据的输出格式控制,2变量 MATLAB中的变量可用来存放数据，也可用来存放向量或矩阵，并进行各种运算。 变量的命名的规则是：变量名区分大小写；变量名以字母开头，可以由字母、数字、下画线组成，但不能使用标点；变量名长度不超过63位，最多只能含有63个字符，后面的字符无效。,3永久变量 永久变量是变量的一种特殊情况，它在工作空间中看不到，但是使用者可直接调用。,表1.3 永久变量,虚数单位：i = j =,4符号变量 在MATLAB中进行符号运算时需要先用syms命令创建符号变量和表达式，如： syms x syms不仅可以声明一个变量，还可以指定这个变量的数学特性，比如： 声明变量x,y为实数类型，可用命令 syms x y real 声明变量x,y为整数类型，可用命令 syms x y positive,5变量的查询与清除 在命令窗口中，只要输入“who”，就可以看到工作空间中所有曾经设定并至今有效的变量。 如果输入“whos”，不但会显示所有的变量，而且会将该变量的名称、性质等都显示出来，即显示变量的详细资料。输入“clear”，就清除工作空间中的所有变量。如果输入“clear变量名”，只清除工作空间中指定变量名的变量。,1.3.2函数 MATLAB系统提供了近20类基本命令函数，它们有一部分是MATLAB的内部命令，有一部分是以M文件形式出现的函数。,表1.4 数学基本函数表,1.4 矩阵及其运算,1.4.1 操作符与运算符,逻辑运算符主要用于逻辑表达式和进行逻辑运算，参与运算的逻辑量以0代表“假”，以任意非0数代表“真”。逻辑表达式和逻辑函数的值以0表示“假”，以1表示“真”。,1.4.2矩阵的输入与运算 1矩阵的输入 （1）直接输入法。,A=2,3,5;1,3,5;6,9,4 %同一行元素之间用空格或逗号，行之间用分号或回车 A= 2 3 5 1 3 5 6 9 4,（2）外部文件读入法。,事先在记事本中编辑以下数据，保存为文件data1.txt，,在MATLAB命令窗口中输入： load data1.txt data1 %显示数据 data1= 1 1 1 1 2 3 1 3 6,1 1 1 1 2 3 1 3 6,（3）复制粘帖法。,打开数据文件（如WORD,EXCEL），复制文件中的数据，,在命令窗口中输入矩阵名等于空的方括号（注意不要按回车键），如： A=;,将光标置于方括号内，右击选择粘帖，这样数据就输入了。,2特殊矩阵的建立,3矩阵中元素或块的操作,4. 矩阵的运算,1.5 M文件与编程,1.5.1 M文件编辑/调试器窗口（Editor/Debugger） 在默认状态下，M文件编辑/调试器窗口不随MATLAB界面的出现而启动。只有需要编写M文件时，才启动该窗口。,1.5.2 M文件 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。M文件通过M文件编辑/调试器生成。在命令窗口调用M文件，可实现一次执行多条MATLAB语句的功能。,1命令文件,2函数文件,MATLAB函数文件的组成： 文件第一行是函数定义行，格式为 function 返回参数1，参数2，= 函数名（输入参数1，参数2，） 函数体,例如，定义函数,并计算,在编辑器中写出如下程序： function f=wlb_2(x,y) %函数名为wlb_2，返回值为f f=x.3+y.3-3*x.*y; %这是函数主体 保存为wlb_2(这是文件名，与函数名一致)，然后在命令窗口中执行 wlb_2(2,3) ans =17,1.5.3控制语句的编程 1.循环语句,（1）for循环语句（计数循环方式），其调用格式如下。 for 循环变量=初值：步长：终值 循环体 end,（2）while循环语句（条件循环方式），其调用格式为 while 表达式 循环体 end,2. 条件控制语句 （1）ifelseend 语句，其调用格式如下。 if 表达式 语句体1； else 语句体2； end,其执行过程为：当表达式的值为真时，执行语句体1，否则执行语句体2；语句体1或语句体2执行后，再执行if语句的后继语句。,switch 表达式 case 表达式1 语句体1 case 表达式2 语句体2 case 表达式m 语句体m otherwise 语句体m+1 end,（2）switch分支结构语句，其调用格式如下。,其执行过程为： 控制表达式的值与每一个case后面表达式的值比较，若与第k（k的取值为1m）个case后面的表达式k的值相等，就执行语句体k；若都不相同，则执行otherwise下的语句体m+1。,1.6 MATLAB通用操作实例,(1) 启动MATLAB。 (2) 在命令窗口中输入以下几行命令: a=1,2,3;4,5,6;7,8,9; b=1,3,5;2,4,6;5,7,9; c=矩阵加法计算; d=a+b; wlb=矩阵乘法计算; w=a*b;,(3)打开工作空间窗口查看变量,（4）双击其中的变量“a”，出现数组编辑器窗口 （Array Editor）,（5）打开历史命令窗口（Command History），,单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“Create M-File”命令生成M文件。,（6）出现M文件编辑/调试器窗口（Editor/Debugger）,单击工具栏的“Save”按钮，将文件保存为