(视频)MATLAB基础教程完

1、MATLAB基础教程（B站） 1、MATLAB系统环境 （1）MATLAB（MATrix LABoratory） 雏形：CleveMoler教授为学生编写的用于Linspack和Eispack的接口程序。 首版：DOS版（1.0） 发展：4.0版（具有微机版）、5.0版（系统的编程语言） 最新：R2018a （2）MATLAB用途：数值和符号计算、绘图、一种语言体系、工具箱（功能性、学科性） （3）MATLAB安装、启动和设置 MATLAB设置：主要为路径设置 MATLAB设置几个主要函数： 用path显示文件路径、用help查看某个函数作用、用cd返回当前工作目录、用userpath改变MA

2、TLAB的打开路径（如userpath(“d/MATLAB/work”)）、用pathtool修改MATLAB的搜索路径 2、MATLAB的数据操作及语法 （1）变量和语句： <1>变量命名： 字母开头，包括字母、数字、下划线，区分大小写 不声明、不定义，拿来即用 <2>语句： 回车则表示一句结束，末尾无分号，则输出该语句执行结果，末尾有分号，只执行，不输出 注释以%开头表示 一行写不开，用.续行，否则默认这一行已经完毕 <3>赋值 变量=表达式 表达式 前者将表达式的值赋值给=前面的变量，后者将表达式的值赋值给默认的结果变量ans （2）变量管理： <

3、;1>工作空间中驻留的变量查看 工作空间窗口显示 命令方式，who、whos <2>清除变量 clear命令 <3>保存数据 save命令：将MATLAB中工作空间中变量保存到 使用语法：save 文件名变量名-append-ascii （3）数据输出 <1>数据输出格式控制 format函数 只影响数据输出格式，不影响计算和存储默认输出格式为short格式 （3）MATLAB数据类型 <1>数值型：双精度、单精度、带符号和无符号整型 建立方法： a=1，建立double型数据a，值为1 b=uint8(a)，a转化为uint8类型（无符号

4、整型8位）赋值到b中，执行结果a类型不变 a=uint(a)，a转化为uint8类型 a=double(a)，a转化为双精度类型 注意：使用class查看某一变量的数据类型 <2>字符串 建立方法： 使用单撇号括起来的字符序列，如str='This is a string' 字符串操作： 获取字符ASCII码值：double函数或者abs函数，如double(a)输出字符a的ASCII码 ASCII转化为字符输出：char函数，如char(63)输出ASCII码63代表的字符 执行字符串内容：eval函数，如eval(t=1')将字符串t=1'作为M

5、ATLAB语句执行，结果为将1赋值给变量t 字符串与数值的互换：str2num函数和num2str函数 <3>结构体 建立方法： 结构体.成员名=表达式 如a.x1=1，a.x2=str'，a.x3=11 12 13，建立了结构体a，成员有三个 结构体操作： isstruct函数（判断一个变量是否为结构体）、fieldnames函数（返回结构体所有成员）、isfiled函数（判断变量是否为结构体成员名）、rmfield函数（删除结构体成员）、getfield函数（获取某个成员） <4>单元 建立方法：使用括起来 a=1，str'，11 12 13 14;

6、 <5>多维矩阵 <6>稀疏矩阵 3、MATLAB矩阵操作 数据类型在MATLAB中都是以矩阵形式存在，矩阵是MATLAB最基本的数据对象。 （1）矩阵的建立 <1>直接输入法 在命令窗口直接输入矩阵元素 按行输入矩阵元素，同一行元素使用空格或逗号隔开，不同行元素使用分号或者回车作为间隔，如A=1 2 3或A=1,2,3,4或A=1 2 3;4 5 6 <2>使用M文件建立矩阵 启动编辑器（输入edit命令，或者使用按钮） 输入待建立矩阵，输入格式要求和直接输入法类似（2）特殊矩阵建立 <1>使用zeros函数建立0矩阵，如：zero

7、s(3,4)建立3行4列的0矩阵 <2>使用ones函数建立1矩阵，如ones(2,3) （3）冒号表达式建立行向量 语法e1:e2:e3，e1为初始值，e2为步长，e3为终止值，产生行向量，以e1为开始，e3为结束，步长为e2，如A=1：2：5 （4）使用linspace建立行向量 linspace(a,b,n)，a和b分别为行向量的第一个和最后一个元素，n为总元素，省略n自动产生100个元素的行向量，如linsapce(1,5,3) （2）矩阵的简单操作 <1>索引矩阵 MATLAB矩阵在存储空间中是按列存放的。 可以使用矩阵元素的行标和列标或者矩阵元素的位置索引来

8、索引矩阵元素 行标和列标共同使用的形式，如A(2,3) 使用序号索引，涉及到MATLAB中矩阵的存储形式，A(5) 序号和下标的转换 <2>重排矩阵 使用reshape函数或：重排矩阵，如：B=reshape(A,9,1)或C=A(:) <3>矩阵转置 B=A' <4>矩阵拆分 使用冒号表达式拆分矩阵 B=A(1,1:2);表示返回矩阵A第一行中第一列到第二列 C=A(1,1:end-1);表示返回矩阵A第一行中第一列到倒数第一列 D=A(1,2,1,2);返回A矩阵中A11、A12、A21、A22 <5>删除矩阵元素 A(2)= <

9、;6>其他操作 扩展，Q=repmat(A,2,1)复制矩阵 压缩，R=1 2 3 3 3 4 4,S=unique(R)得到S=1 2 3 4 4、MATLAB的矩阵处理 （1）特殊矩阵建立 <1>0矩阵 <2>1矩阵 <3>单位矩阵，使用eye函数，如A=eye(10,10) <4>随机矩阵，使用rand或randn函数，如A=rand(10,1) 产生从a到b之间均匀分布的随机数A=a+(b-a)*rand 产生均值为u，方差为s的正态分布的随机矩阵 y=u+sqrt(s)*randn <5>魔方矩阵 magic(5) &

10、lt;6>Hilbert矩阵和Toeplitz矩阵 toeplitz(1:6) 和hilb(4)（2）矩阵和向量运算 MATLAB运算以矩阵为单位，可以实现加法、数乘等运算以及行列式、秩、逆或转置等 A=1 0 0 0;3 1 0 0;-5 2 1 0; 7 -3 2 1 B=1 2 3 4; 2 3 4 5;3 4 5 6;4 5 6 7 A+B k*A A' <1>det函数计算矩阵的行列式，det(A) <2>inv函数计算矩阵的逆矩阵，inv(A) <3>向量的内积运算：向量a和b的内积为(a,b)=b'*a，或dot(b,a)

11、 （3）线性方程组求解 可以使用矩阵求逆的方法求解线性方程组 如：系数矩阵A=1,2,3;1,4,9;1,8,27,B=5,-2,6',X=inv(A)*B （4）矩阵相似化简和分解 <1>求解Jordan标准型 使用Jordan函数，如A=1,2,3;1,4,9;1,8,27，jordan(A)得出结果 <2>求解矩阵特征值 使用eig函数，如A=1,2,i;1,4,9;i,8,27，eig(A)得出特征值 （5）矩阵和向量的范数 范数运算，包括1范数，2范数和无穷范数以及f范数，使用norm函数 Norm(A,1)、norm(A,2)、norm(A,inf)

12、、norm(A,'fro') （6）矩阵分析 <1>函数矩阵 计算函数矩阵A(x)的一阶和二阶导数，使用diff函数 A=sin(x) exp(x) 1;cos(x) x*x+1 log(x); diff(A)或diff(A,2) <2>矩阵函数 使用funm函数计算矩阵函数 A=0 1;0 -2; expA=funm(A,exp) sinA=funm(A,sin) 5、MATLAB程序控制结构 （1）M文件 <1>命令文件（脚本文件，Script File），命令文件没有输入，没有返回；可以对工作空间的变量操作，结果返回工作空间；命令文件可

13、以直接运行 <2>函数文件（Function File），函数文件中变量为局部变量，函数执行完毕，变量被清除；函数文件需要调用形式运行（除了特殊的） <3>建立和打开 使用edit函数建立M文件，或File->M File （2）顺序结构 按照代码顺序执行，即顺序结构。 顺序结构中的输入输出数据输入：input函数，如a=input(input a') 数据显示：disp函数，如disp(This is a apple') 程序暂停：pause函数，如pause(1)暂停1秒 （3）选择结构 包括if分支、switch分支和try分支 <1&

14、gt;if分支： 单分支if语句：如A=input(input A') if A>10 disp(A) end 双分支if语句：如x=input(x'); if x>10 y=log(x); else y= cos(x); end 多分支if语句： 如c=input(input a character','s'); if c>='A'&c<='Z' disp(char(abs(c)+abs(a')-abs(A') elseif c>='a'&c&

15、lt;='z' disp(char(abs(c)-abs(a')+abs(A') end <2>switch分支 相比与C语言没有break语句，default换成了otherwise price=input(input price'); switch fix(price/100) case 0,1 rate=0; case 2,3,4 rate=.03; otherwise rate=.1; end <3>try分支： 试探性的分支语句，也就是如果这条语句执行有错误，则不执行，或执行其他语句，提高程序的容错率。 try 语句1

16、catch 语句2 end （4）循环结构 包括for循环和while循环 <1>for循环 语法： for循环变量=表达式1：表达式2：表达式3 循环体 end 注意：循环变量自动增加，不能对循环变量赋值，且不要使用i或j作为循环变量。循环执行效率低，所以避免使用多层循环。 如：A=1:100； sumA=0； for k=1:100 sumA=sumA+A(k); end <2>while循环 语法： while条件 循环体 end 如： while 1 c=input(input a character','s') if isempty(a

17、bs(c) break; end end 6、MATLAB的编辑器和程序调试 （1）M文件：同前 （2）脚本文件（命令文件） （3）函数文件 <1>基本结构： function输出形参=函数名(输入参数) 注释 函数体; <2>函数文件名 通常和函数名一致，如果不一致，那么忽略函数名，调用时使用函数文件名 如：新建M文件，为函数文件，命名为add_my，文件中写入 function re=add_my(a,b) %完成变量a和b相加 % 输入：a和b % 输出：re为输入两个参数的相加 % Auhor：zhangwie re=a+b; <3>函数参数可调标识

18、变量 主要有4个：nargin、nargout、varargin、varargout 1)function re=add_multi(a,b,c,d) if nargin=4 re=a+b+c; elseif nargin re=a+b+c+d; else error(wrong') end 2)function a,b=add_mu(c,d,e,f) if nargout=2 a=c+d+e+f; b=c+d+e+f; else a=c+d+e+f； end 3)function re=add_var(a,b,varargin) if nargin=2 re=a+b; elseif

19、nargin=3 c=varargin1; re=a+b+c; else error(wrong') end <4>全局变量 使用global声明，可以提供给不同的M文件访问同一个变量。 （4）程序调试 断点和单步 K>> 代表调试状态 7、MATLAB绘图功能（1）-二维高层绘图操作 （1）二维高层绘图基本函数 plot函数 <1>基本用法：plot(x,y); 要求:x和y要是对应的 <2>特殊用法： 确定曲线颜色； x为实数向量，则绘制折线图，若x为复数向量，则以实部和虚部为横纵坐标绘图 如： 1）x=0:0.01:2*pi y=s

20、in(x); plot(x,y) %绘制了一个正弦函数 2）y1=sin(x); y2=cos(x); y3=0.002*exp(x); y4=x; y5=0.002*tan(x); z=y1;y2;y3;y4;y5; plot(x,z); % 绘制了5条曲线 3）plot只有一个参数 x=linspace(0,2*pi,200); y=sin(x); plot(y); 4）plot有多个参数 x1=linspace(0,2*pi,200); x2=linspace(0,2*pi,100); y1=cos(x1); y2=sin(x2); plot(x1,y1,x2,y2) 5）plot曲线颜

21、色 x=linspace(0,2*pi,200); y=sin(x); plot(x,y,'r'); %绘制了一条红色正弦函数，r红色、k黑色、g绿色、y黄色 （2）二维绘图的辅助操作 <1>标注 x=linspace(0,2*pi,200); y=sin(x); plot(x,y); title(正弦函数'); 文本标注) %'y=sin(x)'text(2,0.3,legend(cos','sin') %图例标注 <2>坐标轴控制 axise qual、axis square、axis、xlim、vli

22、m <3>图像保持 hold on hold off <4>窗口分割 x=0:0.1:2*pi y1=sin(x); y2=cos(x); y3=tan(x); y4=exp(x); subplot(2,2,1) plot(x,y1) subplot(2,2,2) plot(x,y2) subplot(223) plot(x,y3) subplot(224) plot(x,y4) %分割了4个部分分别画了四个图 8、MATLAB绘图功能（2）-二维底层绘图修饰 （1）对象和句柄 MATLAB把构成图形的各个基本要素称为图像对象，产生每一个图形对象时，MATLAB会自动分

23、配一个唯一的值用于表示这个对象，称为句柄。 （2）对象间的基本关系 计算机屏幕->图形窗口->（用户菜单、用户控件、坐标轴） 坐标轴->（曲线、曲面、文字、图像、光源、区域、方框） （3）基本底层绘图函数 <1>line对象和line函数 h=line(-pi:0.01:pi,sin(-pi:0.01:pi) %同plot函数，h为句柄 <2>line对象修饰 Color、Linewidth、LineStyle、Marker、MarkerSize h1=line(XData', -pi:0.01:pi,'YData', sin(

24、-pi:0.01:pi),.LineWidth'，1，LineStyle'，：'Color'，r' ); set(h1,'LineWidth',2,Marker'，p''MarkerSize'15') （4）底层标注 text函数 ht=text(0,0,'sin'); set(ht'，String'cos'); （5）底层坐标轴控制 axes函数，属性Box、GridLineStyle、Position、Units、Xlabel、Ylabel、Zlabel 9、MATLAB Notebook使用简介 （1）Notebook安装和启动 电脑要有word才能安装Notebook 命令：notebook setup 启动： <1>输入notebook启动 <2>在word中建立M-book文档即可 中命令运行M-book）2（ （3）定义自动初始化单元 选择“Define Autoinit Cell”设置 （4）单元组定义 选择“Group Cells”设置 10、MATLAB符号运算 （1）符号计算基础 <1>符号常量和符号变量 符号变量：