完整Matlab软件应用与开发实验指导书(柏宏斌)new

1、Matlab软件应用与开发实验指导书实验一 Matlab 操作基础及矩阵运算(一)实验目的：（1）熟悉MATLAB软件中关于矩阵运算的各种命令；（2）学会运用MATLAB软件自定义函数，并求出函数值；（3）学会在MATLAB环境下编写函数。(二)预备知识：计算机操作基础，Matlab软件操作基础。(三)实验内容：3.1 Matlab软件操作（具体内容见专题讲座PPT）3.1.1 建立随机矩阵： (1) 在区间20,50内均匀分布的5阶随机矩阵。 (2) 均值为0.6、方差为0.1的5阶正态分布随机矩阵。命令如下：x=20+(50-20)*rand(5)y=0.6+sqrt(0.1)*randn

2、(5)3.1.2 建立一个字符串向量，然后对该向量做如下处理：(1) 取第15个字符组成的子字符串。(2) 将字符串倒过来重新排列。(3) 将字符串中的小写字母变成相应的大写字母，其余字符不变。(4) 统计字符串中小写字母的个数。在Editor里输入如下源代码，并保存为m文件char_1.m，再点击运行。ch=ABc123d4e56Fg9subch=ch(1:5) %取子字符串revch=ch(end:-1:1) %将字符串倒排k=find(ch=a&ch=z) %找小写字母的位置ch(k)=ch(k)-(z-a) %将小写字母变成相应的大写字母char(ch) length(k) %统计小写

3、字母的个数3.1.3 编写读取data.txt文件数据的程序。首先生成data.txt文本文件保存在Matlab的工作目录，文件具体内容如下：1 2 34 5 67 8 910 11 12方法一：编写以字符串形式读数据的命令文件scan_data.m，源代码如下：fid=fopen(data.txt,r)A,COUNT= fscanf (fid,%s)fclose(fid)方法二：编写按行读取文本文件数据的命令文件flread.m，源代码如下：fid=fopen(data.txt,rt);if fid1 m(row,:)=str2num(str);%某些行少了数据会报错,该行可改写为。 els

4、e m=str2num(str); endendfclose(fid);m3.2矩证运算与M文件使用（1） 线性代数中的矩阵运算；（2） 本实验所用MATLAB命令（3） 矩阵输入格式：A=a11 a12;a21 a22;b=初始值:步长:终值（4） 求A的转置：A（5） 求A加B: A+B（6） 求A减B: A-B（7） 求A乘B: A*B（8） 求A的行列式: det(A)（9） 求A的逆: inv(A)（10） 求A的秩: rank(A)（11） 建立函数文件：fun.m，建立主函数文件main_fun.m (四)实验操作（1） 输入矩阵A,B,b;， （2） C1=A，C2=A+B,C

5、3=A-B,C4=AB（3） D1=|A|,D2=|B|（4） E1=R(A),E2=R(B)（5） 定义函数 f(x1,x2)=100(x2-x12)2+(1-x1)2并计算f(1,2)(五)、源代码（1） A=21 24 85 4;2 35 15 34; 21 35 31 54;21 72 15 52 B=12 45 1 24;18 72 53 35;48 1 15 35;46 56 25 23 b=21:2:27（2） C1=A,C2=A+B,C3=A-B,C4=A*B（3） D1=det(A),D2=det(B)（4） E1=rank(A),E2=rank(B);（5） F H=eig

6、(A)，G=inv(rand(3)（6） 第一步：建立函数文件：fun.mfunction f=fun(x)f=100*(x(2)-x(1)2)2+(1-x(1)2;第二步：建立主程序文件main_fun.mx=1 2fun(x)第三步：在Command Window输入main_fun回车运行主程序。(六)结果分析对求解的不同方法与速度进行分析，检验结果地正确性。(七)总结（1）实验中出现的问题，自己的解决方案。（2）对自己的实验成果评价和实验心得实验二 Matlab程序设计(一)实验目的：（1）、学会用Matlab软件中M文件的编写程序（2）、学会运用Matlab软件解决线性规划中的实际问

7、题(二)预备知识：计算机操作基础，Matlab软件程序设计基础。(三)实验内容：3.1 Matlab软件程序设计操作（具体内容见专题讲座PPT）3.1.1 利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与极坐标(,)之间的转换。方法1:在主程序里调用另一个函数 函数文件tran.m：function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x); 调用tran.m的命令文件main.m：x=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rhothe方法2:

8、在如下test.m函数文件里调用子程序function rho,the=testx=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran_1(x,y);rhothe function rho,theta=tran_1(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x);再在Command Window里面输入命令：r,t=test3.1.2 猜数游戏。首先由计算机产生1,100之间的随机整数，然后由用户猜测所产生的随机数。根据用户猜测的情况给出不同提示，如猜测的数大于产生的数，则显示“High”，小

9、于则显示“Low”，等于则显示“You won”，同时退出游戏。用户最多可以猜7次。猜数游戏源代码guess.m如下：x=fix(1+rand(1)*(100-1); for i=1:7 y=input(请输入你猜的数：); if y=x disp(You won) break; elseif yx disp(high) if i=7 disp(Game over!); end endend3.2 具体实例3.2.1 问题任务分配问题：某车间有甲、乙两台机床，可用于加工三种工件。假定这两台车床的可用台时数分别为800和900，三种工件的数量分别为400、600和500，且已知用三种不同车床加工

10、单位数量不同工件所需的台时数和加工费用如下表。问怎样分配车床的加工任务，才能既满足加工工件的要求，又使加工费用最低？工件机床工件1工件2工件3甲加工费：13台时数：0.4加工费：9台时数：1.1加工费：10台时数：1乙加工费：11台时数：0.5加工费：12台时数：1.2加工费：8台时数：1.33.2.2 实验操作（1）数学模型设在甲车床上加工工件1、2、3的数量分别为x1、x2、x3，在乙车床上加工工件1、2、3的数量分别为x4、x5、x6。可建立以下线性规划模型： s.t. （2）源程序f = 13 9 10 11 12 8;A = 0.4 1.1 1 0 0 0 0 0 0 0.5 1.2

11、 1.3;b = 800; 900;Aeq=1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1;beq=400 600 500;vlb = zeros(6,1);vub=;x,fval = linprog(f,A,b,Aeq,beq,vlb,vub)（3）结果x = 0.0000 600.0000 0.0000 400.0000 0.0000 500.0000fval =1.3800e+004即在甲机床上加工600个工件2,在乙机床上加工400个工件1、500个工件3，可在满足条件的情况下使总加工费最小为13800。(4)结果分析对求解的不同方法与速度进行分析，检验结果地正

12、确性。(四)实验总结（1）实验中出现的问题，自己的解决方案。（2）对自己的实验成果评价和实验心得实验三 Matlab绘图与数据模拟(一)实验目的：（1）、掌握Matlab软件中的数据拟合（2）、熟练运用Matlab软件进行绘图(二)预备知识：计算机操作基础，Matlab软件绘图操作基础。(三)实验内容：3.1 Matlab软件绘图操作（具体内容见专题讲座PPT）3.1.1 用不同标度在同一坐标内绘制曲线 y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和y2=2e-0.5xcos(x)。程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);y2=2*

13、exp(-0.5*x).*cos(pi*x);plotyy(x,y1,x,y2);3.1.2 在同一坐标内，分别用不同线型和颜色绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和y2=2e-0.5xcos(x)，标记两曲线交叉点。程序如下：x=linspace(0,2*pi,1000);y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);k=find(abs(y1-y2)1e-2); %查找y1与y2相等点(近似相等)的下标x1=x(k); %取y1与y2相等点的x坐标y3=0.2*exp(-0.5*x1).*cos(4*pi

14、*x1); %求y1与y2值相等点的y坐标plot(x,y1,x,y2,k:,x1,y3,bp);3.1.3 绘制y=10x2的对数坐标图并与直角线性坐标图进行比较程序如下：clear;x=0.1:0.1:10;subplot(2,2,1);y=10.*x.2;plot(x,y)pause; subplot(2,2,2);semilogx(x,y)pause;subplot(2,2,3);semilogy(x,y)pause;subplot(2,2,4);loglog(x,y) 3.1.4 绘制r=sin(t)cos(t)的极坐标图，并标记数据点。程序如下：t=0:pi/50:2*pi;r=s

15、in(t).*cos(t);polar(t,r,-*);3.1.5 绘制三维曲线。程序如下：t=0:pi/100:20*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=t.*sin(t).*cos(t);plot3(x,y,z);title(Line in 3-D Space);xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z);grid on;3.1.6 在xy平面内选择区域-8,8-8,8，绘制4种三维曲面图。程序如下：x,y=meshgrid(-8:0.5:8);z=sin(sqrt(x.2+y.2)./sqrt(x.2+y.2+eps);subplot(2,2,1);mesh(x

16、,y,z);title(mesh(x,y,z)subplot(2,2,2);meshc(x,y,z);title(meshc(x,y,z)subplot(2,2,3);meshz(x,y,z)title(meshz(x,y,z)subplot(2,2,4);surf(x,y,z);title(surf(x,y,z)3.1.7 绘制了peaks函数曲面并且将它绕z轴旋转。程序如下：X,Y,Z=peaks(30); surf(X,Y,Z)axis(-3,3,-3,3,-10,10)axis off;shading interp;colormap(hot);m=moviein(20); %建立一个2

17、0列大矩阵for i=1:20view(-37.5+24*(i-1),30) %改变视点m(:,i)=getframe; %将图形保存到m矩阵end movie(m,2); %播放画面2次3.2 具体实例3.2.1 问题（1）对下面一组数据作二次多项式拟合xi00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0yi-0.4471.9783.286.167.087.347.669.589.489.3011.2A = -9.8108 20.1293 -0.0317（2）绘制如下饼状图形,标签math,english,chinese,music分别是2，4，6，8；（3）在区间0,2*pi

18、画sin(x)的图形，并加注图例“自变量X”、“函数Y”、“示意图”, 并加格栅.3.2.2 实验操作（1）输入以下命令：x=0:0.1:1;y=-0.447 1.978 3.28 6.16 7.08 7.34 7.66 9.56 9.48 9.30 11.2;A=polyfit(x,y,2)z=polyval(A,x);plot(x,y,k+,x,z,r) %作出数据点和拟合曲线的图形（2）x=2,4,6,8;pie(x,math,english,chinese,music)（3）x=linspace(0,2*pi,30);y=sin(x);plot(x,y)xlabel(自变量X)ylabel(函数Y)title(示意图)grid on3.2.3结果分析对求解的不同方法与速度进行分析，检验结果地正确性。（四）实验总结（1）实验中出现的问题，自己的解决方案。（2）对自己的实验成果评价和实验心得实验上机要求1、 遵守实验室一切规章制度，爱护设备；2、 认真完成每