第2章基本使用方法

1、2021年6月11日 第2章基本使用方法 第1页 第第2章章 基本使用方法基本使用方法 教学目标教学目标 教学重点教学重点 教学内容教学内容 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第2页 教学目标 l掌握利用掌握利用 MATLAB 2007 的命令窗口进行的命令窗口进行 简单的数学运算简单的数学运算 l了解了解 MATLAB 2007 的基本数学函数的基本数学函数 l掌握常用的操作命令和快捷键掌握常用的操作命令和快捷键 l了解了解 MATLAB 2007 的数据类型的数据类型 l了解了解 MATLAB 2007 的操作符的操作符 l了解了解 MATLAB 2007 脚本编程脚本编程 202

2、1年6月11日 第2章基本使用方法 第3页 教学重点 l掌握利用掌握利用 MATLAB 2007 的命令窗口进行的命令窗口进行 简单的数学运算简单的数学运算 l掌握常用的操作命令和快捷键掌握常用的操作命令和快捷键 l了解了解 MATLAB 2007 的数据类型的数据类型 l了解了解 MATLAB 2007 的操作符的操作符 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第4页 教学内容 l简单的数学运算简单的数学运算 l常用的操作命令和快捷键常用的操作命令和快捷键 lMATLAB 2007b 的数据类型的数据类型 lMATLAB 2007b 的操作符的操作符 lMATLAB 2007b 的基本数学

3、函数的基本数学函数 lMATLAB 2007b 脚本编程脚本编程 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第5页 简单的数学运算（简单的数学运算（1/5） l最简单的计算器使用法最简单的计算器使用法 直接输入法直接输入法 存储变量法存储变量法 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第6页 简单的数学运算（简单的数学运算（2/5） l表达式书写规则表达式书写规则 在大多数情况下，在大多数情况下，MATLAB 对空格不予处理，因此在对空格不予处理，因此在 书写表达式时，可以利用空格调整表达式的格式，使书写表达式时，可以利用空格调整表达式的格式，使 表达式更易于阅读。表达式更易于阅读。 在在

4、MATLAB 表达式中，遵守四则运算法则，与通常法表达式中，遵守四则运算法则，与通常法 则相同。即运算从左到右进行，乘法和除法优先于加则相同。即运算从左到右进行，乘法和除法优先于加 减法，指数运算优先于乘除法，括号的运算级别最高；减法，指数运算优先于乘除法，括号的运算级别最高； 在有多重括号存在的情况下，从括号的最里边向最外在有多重括号存在的情况下，从括号的最里边向最外 边逐渐扩展。边逐渐扩展。 需要注意的是，在需要注意的是，在 MATLAB 中只用小括号代表运算级中只用小括号代表运算级 别，中括号只用于生成向量和矩阵，花括号用于生成别，中括号只用于生成向量和矩阵，花括号用于生成 单元数组。单

5、元数组。 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第7页 简单的数学运算（简单的数学运算（3/5） lMATLAB 的数学运算符的数学运算符 l需要注意的是，右除和左除的意义并不相同。需要注意的是，右除和左除的意义并不相同。 右除为常规的除法，而左除的意义为：右除为常规的除法，而左除的意义为： ab=b/a。 符号功能实例 +加法3+5=8 -减法3-5=-2 *矩阵乘法3*5=15 .*乘，点乘，即数组乘法 /右除3/5 =0.6000 ./数组右除 左除35= 1.6667 .数组左除 乘方35= 243 .数组乘方 矩阵共轭转置 .矩阵转置 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第

6、8页 简单的数学运算（简单的数学运算（4/5） l 标点符号的使用标点符号的使用 在在 MATLAB 中，标点符号有着充分的意义，中，标点符号有着充分的意义， 可以用标点符号进行运算，或者标点符号可可以用标点符号进行运算，或者标点符号可 以包含特定的意义。以包含特定的意义。 标点符号定义标点符号定义 分号（;） 数组行分隔符；取消运行 显示 点（.）小数点；结构体成员访问 逗号（,） 数组列分隔符；函数参数 分隔符 省略号（）续行符 冒号（:） 在数组中应用较多，如生 成等差数列 引号（）定义字符串 圆括号（( )） 指定运算优先级；函数参 数调用；数组索引 等号（=）赋值语句 方括号（ ）定

7、义矩阵感叹号（!）调用操作系统运算 花括号（ ）定义单元数组百分号（%）注释语句的标识 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第9页 简单的数学运算（简单的数学运算（5/5） l分号（分号（;） 分号用于区分数组的行，或者用于一个语分号用于区分数组的行，或者用于一个语 句的结尾处，取消运行显示。句的结尾处，取消运行显示。 l百分号（百分号（%） 该符号用于在程序文本中添加注释，增加该符号用于在程序文本中添加注释，增加 程序的可读性。百分号之后的文本都将视程序的可读性。百分号之后的文本都将视 作注释，系统不对其进行编译。作注释，系统不对其进行编译。 2021年6月11日 第2章基本使用方法

8、第10页 MATLAB 中的常用数学函数中的常用数学函数 lMATLAB 提供了一系列的函数支持基本的数提供了一系列的函数支持基本的数 学运算，这些函数中的大多数调用格式和我学运算，这些函数中的大多数调用格式和我 们平时的书写习惯一致，方便用户记忆和书们平时的书写习惯一致，方便用户记忆和书 写。写。 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第11页 常用的操作命令和快捷键（常用的操作命令和快捷键（1/3） l为方便用户操作，为方便用户操作，MATLAB 中定义了一些中定义了一些 快捷键。掌握一些常用的操作命令和快捷快捷键。掌握一些常用的操作命令和快捷 键，可以使得对键，可以使得对 MATLA

9、B 的操作更加便利。的操作更加便利。 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第12页 常用的操作命令和快捷键（常用的操作命令和快捷键（2/3） l常用的操作命令常用的操作命令 命令功能命令功能 cd显示或改变工作目录hold图形保持命令 clc清空命令窗口load加载指定文件中的变量 clear清除工作区中的变量pack整理内存碎片 clf清除图形窗口path显示搜索目录 diary日志文件命令quit退出 MATLAB dir显示当前目录下文件save保存内存变量 disp显示变量或文字的内容type显示文件内容 echo命令窗口信息显示开关 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第

10、13页 常用的操作命令和快捷键（常用的操作命令和快捷键（3/3） l常用的操作快捷键常用的操作快捷键 快捷键功能快捷键功能 (Ctrl + p)调用上一行Home（ctrl+a）移动到命令行开头 (Ctrl + n)调用下一行End（ctrl+e）移动到命令行结尾 (Ctrl + b)光标左移一个字符Ctrl + Home移动到命令窗口顶部 (Ctrl + f)光标右移一个字符Ctrl + End移动到命令窗口底部 Ctrl + 光标左移一个单词Shift + Home 选中光标和表达式开头 之间的内容 Ctrl + 光标右移一个单词Shift + End 选中光标和表达式结尾 之间的内容 E

11、sc取消当前输入行Ctrl + k 剪切光标和表达式结尾 之间的内容 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第14页 MATLAB 2007b 的数据类型的数据类型 l整数整数 l浮点数浮点数 l复数复数 l逻辑变量逻辑变量 l各种数据类型之间的运算各种数据类型之间的运算 l各种数据类型之间的转换各种数据类型之间的转换 l数据类型操作函数数据类型操作函数 l变量变量 l系统预定义的特殊变量系统预定义的特殊变量 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第15页 数据类型操作函数数据类型操作函数 l其中的其中的 type 包包 括括 numeric、integer、float 和所有的和所有

12、的 数据类型。数据类型。 函数描述 double创建或转化为双精度类型 single创建或转化为单精度类型 int8,int16, int32,int64 创建或转化为相应的有符号整数类型 uint8,uint16, uint32,uint64 创建或转化为相应的无符号整数类型 isnumeric判断是否为整数或浮点数，是则返回true（或者1） isinteger判断是否为整数，是则返回true（或者1） isfloat判断是否为浮点数，是则返回true（或者1） isa(x,type)判断是否为 type 指定的类型，是则返回true（或者1） cast(x,type)设置x的类型为 ty

13、pe intmax(type)type 类型的最大整数值 intmin(type)type 类型的最小整数值 realmax(type)type 类型的最大浮点实数值 realmin(type)type 类型的最小浮点实数值 eps(type)type 类型eps值 eps(x)变量x的eps值 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第16页 整数整数 lMATLAB 支持支持8位、位、16位、位、32位和位和64位的有符号位的有符号 和无符号整数数据类型。和无符号整数数据类型。 l上述整数数据类型除了定义范围不同外，具有相上述整数数据类型除了定义范围不同外，具有相 同的性质。同的性质。

14、数据类型描述 uint88位无符号整数，范围为0255（即028-1） int88位有符号整数，范围为-128127（即-2727-1） uint1616位无符号整数，范围为065535（即0216-1） int1616位有符号整数，范围为-3276832767（即-215215-1） uint3232位无符号整数，范围为04294967295（即0232-1） int3232位有符号整数，范围为-21474836482147483647（即-231231-1） uint6464位无符号整数，范围为0184467445（即0264-1） int6464位有符号整数，范围为-9223372892

15、233727（即-263263-1） 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第17页 定义整数变量定义整数变量 l定义变量：由于定义变量：由于 MATLAB 默认的数据类型默认的数据类型 为双精度型，因此在定义整形变量时，需为双精度型，因此在定义整形变量时，需 指定变量的数据类型。指定变量的数据类型。 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第18页 整数运算（整数运算（1/2） l运算：类型相同的整数之间可以进行运算，返回运算：类型相同的整数之间可以进行运算，返回 相同类型的结果。在进行加、减和乘法运算时比相同类型的结果。在进行加、减和乘法运算时比 较简单，在进行除法运算时稍微复杂一些

16、，因为较简单，在进行除法运算时稍微复杂一些，因为 在多精度情况下，整数的除法不一定能得到整数在多精度情况下，整数的除法不一定能得到整数 的结果。在进行除法时，的结果。在进行除法时，MATLAB 首先将两个数首先将两个数 视为双精度类型进行运算，然后将结果转化为相视为双精度类型进行运算，然后将结果转化为相 应的整形数据。应的整形数据。 lMATLAB 中不允许进行不同整数类型之间的运算。中不允许进行不同整数类型之间的运算。 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第19页 整数运算（整数运算（2/2） l由于每种整数数据类型都有相应的取值范围，因此数学运算有可能产由于每种整数数据类型都有相应的

17、取值范围，因此数学运算有可能产 生结果溢出。生结果溢出。MATLAB 利用饱和处理处理此类问题，即当运算结果利用饱和处理处理此类问题，即当运算结果 超出了此类数据类型的上限或下限时，系统将结果设置为该上限或下超出了此类数据类型的上限或下限时，系统将结果设置为该上限或下 限。限。 例例 2-10 整数运算中的数据溢出整数运算中的数据溢出 x=int8(100); y=int8(90); z=x+y z = 127 x-3*y ans = -27 x-y-y-y ans = -128 结果溢出上 限，因此结 果为127 3*y溢出上限，结 果为127，继续计 算，得到最后结果 -27 计算x-y-

18、y-y时，从左 到右进行计算，结果 溢出下限，因此结果 为-128 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第20页 浮点数（浮点数（1/2） lMATLAB 的默认数据类型是双精度类型的默认数据类型是双精度类型 （double）。为了节省存储空间，）。为了节省存储空间， MATLAB 也支持单精度数据类型的数组。也支持单精度数据类型的数组。 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第21页 浮点数（浮点数（2/2） l例例 单精度和双精度数据类型的取值范围和精度单精度和双精度数据类型的取值范围和精度 realmin(single) ans = 1.1755e-038 realmax(si

19、ngle) ans = 3.4028e+038 eps(single) ans = 1.1921e-007 realmin(double) ans = 2.2251e-308 realmax(double) ans = 1.7977e+308 eps(double) ans = 2.2204e-016 l创建单精度类型的变量时需要声明变量类型，与创建整型变量类似。单精度数据类型的数据进行运创建单精度类型的变量时需要声明变量类型，与创建整型变量类似。单精度数据类型的数据进行运 算时，返回值为单精度。算时，返回值为单精度。 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第22页 复数复数 l复数由两个

20、部分组成：实部和虚部。基本复数由两个部分组成：实部和虚部。基本 虚数单位等于，在虚数单位等于，在 MATLAB 中虚数单位由中虚数单位由 i 或者或者 j 表示。表示。 lMATLAB 中可以通过两种方法创建复数，中可以通过两种方法创建复数， 第一种方法为直接输入法，另一种创建复第一种方法为直接输入法，另一种创建复 数的方法为通过数的方法为通过 complex 函数。函数。 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第23页 复数复数 lcomplex 函数的调用方法如下。函数的调用方法如下。 c = complex(a,b)，返回结果，返回结果 c 为复数，其实部为为复数，其实部为 a， 虚

21、部为虚部为 b。输入参数。输入参数 a 和和 b 可以为标量，或者维数、可以为标量，或者维数、 大小相同的向量、矩阵或者多维数组，输出参数和大小相同的向量、矩阵或者多维数组，输出参数和 a 和和 b 的结构相同。的结构相同。a 和和 b 可以有不同的数据类型，当可以有不同的数据类型，当 a 和和 b 为各种不同的类型时，返回值分别为：为各种不同的类型时，返回值分别为： 当 a 和 b 中有一个为单精度时，返回结果为单精度； 如果 a 和 b 其中一个为整数类型，则另外一个必须有相同的 整数类型，或者为双精度型，返回结果 c 为相同的整数类型。 c = complex(a)，只有一个输入参数，返

22、回结果，只有一个输入参数，返回结果 c 为为 复数，其实部为复数，其实部为 a，虚部为，虚部为 0。但是此时。但是此时 c 的数据类型的数据类型 为复数。为复数。 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第24页 逻辑数组（逻辑数组（1/5） l逻辑数据类型通过逻辑数据类型通过 1 和和 0 分别表示逻辑真分别表示逻辑真 和逻辑假。一些和逻辑假。一些 MATLAB 函数或操作符会函数或操作符会 返回逻辑真或逻辑假表示条件是否满足。返回逻辑真或逻辑假表示条件是否满足。 如表达式如表达式 (5 * 10) 40 返回逻辑真。返回逻辑真。 l在在 MATLAB 中，存在逻辑数组，如下面的中，存在逻

23、辑数组，如下面的 表达式返回逻辑数组：表达式返回逻辑数组： 30 40 50 60 70 40 ans = 0 0 1 1 1 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第25页 逻辑数组（逻辑数组（2/5） l逻辑数组的创建逻辑数组的创建 创建逻辑数组的最简单的方法为直接输入元素创建逻辑数组的最简单的方法为直接输入元素 的值为的值为 true 或者或者 false 逻辑数组也可以通过逻辑表达式生成逻辑数组也可以通过逻辑表达式生成 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第26页 逻辑数组（逻辑数组（3/5） lMATLAB 中返回逻辑中返回逻辑 值的函数和操作符值的函数和操作符 函数说明

24、true, false将输入参数转化为逻辑值 logical将数值转化为逻辑值 & (and), | (or), (not), xor, any, all逻辑操作符 &, |“并”和“或”的简写方式 = (eq), = (ne), (gt), = (ge)关系操作符 所有的 is* 类型的函数，cellfun判断函数 strcmp, strncmp, strcmpi, strncmpi字符串比较 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第27页 逻辑数组（逻辑数组（4/5） l逻辑数组的应用逻辑数组的应用 用于条件表达式用于条件表达式 如果仅当条件成立时执行某段代码，可以应用如果仅当条件成立

25、时执行某段代码，可以应用 逻辑数组进行判断和控制逻辑数组进行判断和控制 用于数组索引用于数组索引 在在 MATLAB 中支持通过一个数组对另一个数中支持通过一个数组对另一个数 组进行索组进行索 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第28页 逻辑数组（逻辑数组（5/5） l逻辑数组的判断逻辑数组的判断 lMATLAB 中提供了一组函数用于判断数组是否为中提供了一组函数用于判断数组是否为 逻辑数组逻辑数组 函数功能 whos(x)显示数组 x 的元素值及数据类型 islogical(x)判断数组 x 是否为逻辑数组，是则返回真 isa(x, logical)判断数组 x 是否为逻辑数组，是则

26、返回真 class(x)返回数组 x 的数据类型 cellfun(islogical, x)判断单元数组的每个单元是否为逻辑值 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第29页 变量变量 lMATLAB 的变量命名规则与其他计算机语言类似，的变量命名规则与其他计算机语言类似， 这一节介绍这一节介绍 MATLAB 的命名规则。首先，变量的命名规则。首先，变量 名必须是一个单一的词，不能包含空格，另外其名必须是一个单一的词，不能包含空格，另外其 命名必须符合下列规则：命名必须符合下列规则： （1）变量名区分大小写。如）变量名区分大小写。如 pi 和和 Pi 是两个不同的变是两个不同的变 量。在命

27、令窗口中输入如下的命令，查看其结果。量。在命令窗口中输入如下的命令，查看其结果。 （2）变量名长度不超过）变量名长度不超过63个字符，超过的部分将会被个字符，超过的部分将会被 忽略。忽略。 （3）变量名必须以字母开始，其后可以为字母、数字）变量名必须以字母开始，其后可以为字母、数字 或者下划线。或者下划线。MATLAB 中的变量名不支持其他符号，中的变量名不支持其他符号， 因为其他符号在因为其他符号在 MATLAB 中具有特殊的意义。中具有特殊的意义。 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第30页 MATLAB 2007b 的操作符的操作符 l关系运算符关系运算符 lMATLAB 的关系

28、运算符能用来比较两个相同大的关系运算符能用来比较两个相同大 小的数组，或用来比较一个数组和一个标量。小的数组，或用来比较一个数组和一个标量。 MATLAB 的关系运算符包括所有常用的比较运的关系运算符包括所有常用的比较运 算符，如表所示算符，如表所示 运算符说明运算符说明 小于大于=大于或等于 =等于=不等于 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第31页 逻辑运算符逻辑运算符 l逻辑运算符主要包括逻辑运算符主要包括“与与”、“或或”和和“非非”。 使用逻辑运算符可以将多个表达式组合在一起，使用逻辑运算符可以将多个表达式组合在一起， 或者对关系表达式取反。或者对关系表达式取反。MATLAB

29、 中的逻辑运算中的逻辑运算 符如表所示。符如表所示。 运算符描述 &与 & 与，只适用于标量。a & b，当 a 的值为 假时，则忽略 b 的值 |或 | 或，只适用于标量。a | b，当 a 的值为真 时，则忽略 b 的值 非 2021年6月11日 第2章基本使用方法 第32页 运算符优先级运算符优先级 lMATLAB 在执行含有关系运算和逻辑运算的数学在执行含有关系运算和逻辑运算的数学 运算时，同样遵循一套优先级原则。运算时，同样遵循一套优先级原则。MATLAB 首首 先执行具有较高优先级的运算，然后执行具有较先执行具有较高优先级的运算，然后执行具有较 低优先级的运算；如果两个运算的优先级

30、相同，低优先级的运算；如果两个运算的优先级相同， 则按从左到右的顺序执行。则按从左到右的顺序执行。MALTAB 中各运算符中各运算符 的优先级顺序如表所示，表中按照优先级从高到的优先级顺序如表所示，表中按照优先级从高到 低的顺序排列各运算符。低的顺序排列各运算符。 运算符 圆括号 () 转置 (.)，共轭转置 ()，乘方 (.)，矩阵乘方 () 标量加法 (+)、减法 (-)、取反 () 乘法 (.*)，矩阵乘法 (*)，右除 (./)，左除 (.)，矩阵右除 (/)，矩阵左除 () 加法 (+)，减法 (-)，逻辑非 () 冒号运算符 (:) 小于 ()，小于等于 ()，大于等于 (=)，等于 (=)