Matlab基础及其应用

1、Matlab基础及其应用基础及其应用任课教师：王伟静联系方式：MATLAB课程介绍 目标：了解目标：了解MATLABMATLAB，能够熟练掌握数学（矩阵），能够熟练掌握数学（矩阵）运算，简单编程，简单的数据处理及基本图形运算，简单编程，简单的数据处理及基本图形绘制绘制,GUI,GUI设计设计. . 学时安排：理论学时学时安排：理论学时30+30+实验学时实验学时1818 考试形式：考试课（机试）考试形式：考试课（机试）1.1 MATLAB1.1 MATLAB语言概述语言概述一、MATLAB语言的发展 matlab语言是由美国的Clever Moler博士于1980年开发的 设计者的初衷是为解决

2、“线性代数”课程的矩阵运算问题 取名MATLAB即Matrix Laboratory 矩阵实验室的意思它将一个优秀软件的易用性与可靠性、通用性与专业性 、一般目的的应用与高深的科学技术应用有机的相结合MATLAB是一种直译式的高级语言，比其它程序设计语言容易MATLAB语言与其它语言的关系仿语言与其它语言的关系仿佛和佛和C语言与汇编语言的关系一样语言与汇编语言的关系一样计算机语言的发展数值运算解析运算管理、可视化智能化标志着计算机语言向标志着计算机语言向“智能化智能化”方方向发展，被称为第四代编程语言。向发展，被称为第四代编程语言。MATLAB已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了，它集科学计算、图

3、象处理；声音处理于一身，并提供了丰富的Windows图形界面设计方法MATLAB语言是功能强大的计算机高级语言, 它以超群的风格与性能风靡全世界, 成功地应用于各工程学科的研究领域MATLAB在美国已经作为大学工科学生必修的计算机语言之一 (C, FORTRAN, ASSEMBLER, MATLAB)近年来，MATLAB语言已在我国推广使用，现在已应用于各学科研究部门和许多高等院校MATLAB语言不受计算机硬件的影响，286以上的计算机都可以使用二、matlab能在各领域做什么 工业研究与开发 数学教学，特别是线性代数 数值分析和科学计算方面的教学与研究 电子学、控制理论和物理学等工程和科学

4、学科方面的教学与研究 经济学、化学和生物学等计算问题的所有其他领域中的教学与研究例、用一个简单命令求解线性系统 3x1+ x2 - x3 = 3.6 x1+2x2+4x3 = 2.1 -x1+4x2+5x3 = -1.4A=3 1 -1;1 2 4;-1 4 5;b=3.6;2.1;-1.4;x=Abx = 1.4818 -0.4606 0.3848对于线性系统有Ax=b0123456- 1- 0 .8- 0 .6- 0 .4- 0 .200 .20 .40 .60 .81例、用简短命令计算并绘制在0 x6范围内的sin(2x)、sinx2、sin2x。x=linspace(0,6)y1=si

5、n(2*x),y2=sin(x.2),y3=(sin(x).2;plot(x,y1,x, y2,x, y3) 阶梯图用四种方法描述cos(x)*sin(y)图形- 505- 4- 2024- 1- 0 .500 .51- 505- 4- 2024- 1- 0 . 500 . 51- 4- 2024- 4- 3- 2- 101234501001502002503002040608010012014016018020010020030040050060050100150200250300350400450二、二、MATLAB语言的特点：语言的特点：被业界称为第四代语言被业界称为第四代语言最大的特点

6、就是简洁开放的程序代码和直观实用的可靠性问题。主要特点有：最大的特点就是简洁开放的程序代码和直观实用的可靠性问题。主要特点有：教材：教材：P2（1）库函数资源丰富）库函数资源丰富（2）语言精炼，代码灵活）语言精炼，代码灵活（3）运算符多而灵活）运算符多而灵活（4）面向对象，控制功能优良）面向对象，控制功能优良（5）程序设计自由程序设计自由（6）图形功能强大）图形功能强大（7）程序的兼容性好）程序的兼容性好（8）源代码开放源代码开放（9）形形色色的工具箱形形色色的工具箱（10）运行速度慢，占用内容大运行速度慢，占用内容大三、三、MATLAB语言的功能：语言的功能：强大的数值（矩阵）运算功能强大的

7、数值（矩阵）运算功能广泛的符号运算功能广泛的符号运算功能高级与低级兼备的图形功能（计算结果的高级与低级兼备的图形功能（计算结果的可视化功能）可视化功能）可靠的容错功能可靠的容错功能应用灵活的兼容与接口功能应用灵活的兼容与接口功能信息量丰富的联机检索功能信息量丰富的联机检索功能 四四 、 MATLAB的发展的发展 1984年，年，MATLAB第第1版版(DOS版版) 1992年，年，MATLAB4.0版版 1994年，年，MATLAB 4.2版版 1997年，年，MATLAB 5.0版版 1999年，年，MATLAB 5.3版版 2000年，年，MATLAB 6.0版版 2001年，年，MATL

8、AB 6.1版版 2002年，年，MATLAB 6.5版版 2004年，年，MATLAB 7.0版版 Matlab以数组和矩阵为基本计算元素，主要包括以数组和矩阵为基本计算元素，主要包括Matlab语言、工作环境、句柄图形控制系统，数语言、工作环境、句柄图形控制系统，数学函数库、工具箱和应用程序接口六大部分。学函数库、工具箱和应用程序接口六大部分。 教材教材P3-41.2 1.2 操作桌面介绍操作桌面介绍 启动启动MATLAB后，将进入后，将进入MATLAB 7.0集集成环境。成环境。MATLAB 7.0集成环境包括集成环境包括 主窗口主窗口 命令窗口命令窗口(Command Window)

9、工作空间窗口工作空间窗口(Workspace) 命令历史窗口命令历史窗口(Command History) 当前目录窗口当前目录窗口(Current Directory) 帮助窗口（帮助窗口（help window） MATLAB系统的退出系统的退出要退出要退出MATLAB系统，也有系统，也有3种常见方法：种常见方法：(1) 在在MATLAB主窗口主窗口File菜单中选择菜单中选择Exit MATLAB命令。命令。(2) 在在MATLAB命令窗口输入命令窗口输入Exit或或Quit命命令。令。(3) 单击单击MATLAB主窗口的主窗口的“关闭关闭”按钮。按钮。1.2.1 主窗口主窗口（1）菜单

10、栏）菜单栏（2）工具条）工具条（3）主窗口开始菜单）主窗口开始菜单 1.2.2 命令窗口命令窗口命令窗口是命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，用的主要交互窗口，用于输入命令并显示除图形以外的所有执行于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果。结果。MATLAB命令窗口中的命令窗口中的“”为命令提示为命令提示符，表示符，表示MATLAB正在处于准备状态。在正在处于准备状态。在命令提示符后键入命令并按下回车键后，命令提示符后键入命令并按下回车键后，MATLAB就会解释执行所输入的命令，并就会解释执行所输入的命令，并在命令后面给出计算结果。在命令后面给出计算结果。 一般来说，一个命令行输入一条命令，

11、命一般来说，一个命令行输入一条命令，命令行以回车结束。但一个命令行也可以输令行以回车结束。但一个命令行也可以输入若干条命令，各命令之间以逗号分隔，入若干条命令，各命令之间以逗号分隔，若前一命令后带有分号，则逗号可以省略。若前一命令后带有分号，则逗号可以省略。例如例如p=15,m=35p=15;m=35 如果一个命令行很长，一个物理行之内写如果一个命令行很长，一个物理行之内写不下，可以在第一个物理行之后加上不下，可以在第一个物理行之后加上3个小个小黑点并按下回车键，然后接着下一个物理黑点并按下回车键，然后接着下一个物理行继续写命令的其他部分。行继续写命令的其他部分。3个小黑点称为个小黑点称为续行

12、符，即把下面的物理行看作该行的逻续行符，即把下面的物理行看作该行的逻辑继续。辑继续。 %后面的为注释行，是用来说明而不能执后面的为注释行，是用来说明而不能执行的行行的行 1.2.3 工作空间窗口工作空间窗口工作空间是工作空间是MATLAB用于存储各种变量和结果的用于存储各种变量和结果的内存空间。在该窗口中显示工作空间中所有变量内存空间。在该窗口中显示工作空间中所有变量的名称、大小、字节数和变量类型说明，可对变的名称、大小、字节数和变量类型说明，可对变量进行观察、编辑、保存和删除。量进行观察、编辑、保存和删除。 whos命令可以显示保存在工作空间中的所有变量命令可以显示保存在工作空间中的所有变量

13、的名称、大小、数据信息等的名称、大小、数据信息等 who命令只显示出变量的名称。命令只显示出变量的名称。 clear :清除工作空间清除工作空间 Clc：清空命令窗口：清空命令窗口 1.2.4 当前目录窗口和搜索路径当前目录窗口和搜索路径1当前目录窗口当前目录窗口当前目录是指当前目录是指MATLAB运行文件时的工作运行文件时的工作目录，只有在当前目录或搜索路径下的文目录，只有在当前目录或搜索路径下的文件、函数可以被运行或调用。件、函数可以被运行或调用。在当前目录窗口中可以显示或改变当前目在当前目录窗口中可以显示或改变当前目录，还可以显示当前目录下的文件并提供录，还可以显示当前目录下的文件并提供

14、搜索功能。搜索功能。将用户目录设置成当前目录也可使用将用户目录设置成当前目录也可使用cd命命令。例如，将用户目录令。例如，将用户目录c:student设置为当设置为当前目录，可在命令窗口输入命令：前目录，可在命令窗口输入命令：cd c:student 2MATLAB的搜索路径的搜索路径当用户在当用户在MATLAB命令窗口输入一条命令命令窗口输入一条命令后，后，MATLAB按照一定次序寻找相关的文按照一定次序寻找相关的文件。基本的搜索过程是：件。基本的搜索过程是：(1) 检查该命令是不是一个变量。检查该命令是不是一个变量。(2) 检查该命令是不是一个内部函数。检查该命令是不是一个内部函数。(3)

15、 检查该命令是否当前目录下的检查该命令是否当前目录下的M文件。文件。(4) 检查该命令是否检查该命令是否MATLAB搜索路径中其搜索路径中其他目录下的他目录下的M文件。文件。 用户可以将自己的工作目录列入用户可以将自己的工作目录列入MATLAB搜索路径，从而将用户目录纳入搜索路径，从而将用户目录纳入MATLAB系统统一管理。设置搜索路径的方法有：系统统一管理。设置搜索路径的方法有： (1) 用用path命令设置搜索路径。例如，将命令设置搜索路径。例如，将用户目录用户目录c:student加到搜索路径下，可在加到搜索路径下，可在命令窗口输入命令：命令窗口输入命令：path(path,c:stud

16、ent) (2) 用对话框设置搜索路径用对话框设置搜索路径 在在MATLAB的的File菜单中选菜单中选Set Path命令或命令或在命令窗口执行在命令窗口执行pathtool命令，将出现搜索命令，将出现搜索路径设置对话框。通过路径设置对话框。通过Add Folder或或Add with Subfolder命令按钮将指定路径添加到命令按钮将指定路径添加到搜索路径列表中。搜索路径列表中。在修改完搜索路径后，则需要保存搜索路在修改完搜索路径后，则需要保存搜索路径径。 1.2.5 命令历史记录窗口命令历史记录窗口在默认设置下，历史记录窗口中会自动保在默认设置下，历史记录窗口中会自动保留自安装起所有用

17、过的命令的历史记录，留自安装起所有用过的命令的历史记录，并且还标明了使用时间，从而方便用户查并且还标明了使用时间，从而方便用户查询。而且，通过双击命令可进行历史命令询。而且，通过双击命令可进行历史命令的再运行。如果要清除这些历史记录，可的再运行。如果要清除这些历史记录，可以选择以选择Edit菜单中的菜单中的Clear Command History命令。命令。 1.3 MATLAB帮助系统帮助系统1.3.1 帮助窗口帮助窗口进入帮助窗口可以通过以下进入帮助窗口可以通过以下3种方法：种方法：(1) 单击单击MATLAB主窗口工具栏中的主窗口工具栏中的Help按按钮。钮。(2) 在命令窗口中输入在

18、命令窗口中输入helpwin、helpdesk或或doc。(3) 选择选择Help菜单中的菜单中的“MATLAB Help”选选项。项。 1.3.2 帮助命令帮助命令MATLAB帮助命令包括帮助命令包括help、lookfor以及以及模糊查询。模糊查询。1help命令命令在在MATLAB 6.5命令窗口中直接输入命令窗口中直接输入help命命令将会显示当前帮助系统中所包含的所有令将会显示当前帮助系统中所包含的所有项目。同样，可以通过项目。同样，可以通过help+函数名来显示函数名来显示该函数的帮助说明。该函数的帮助说明。 2lookfor命令命令help命令只搜索出那些关键字完全匹配的结命令只搜索出那些关键字完全匹配的结果，果，lookfor命令对搜索范围内的命令对搜索范围内的M文件进文件进行关键字搜索，条件比较宽松。行关键字搜索，条件比较宽松。 3模糊查询模糊查询MATLAB 6.0以上的版本提供了一种类似模以上的版本提供了一种类似模糊查询的命令查询方法，用户只需要输入糊查询的命令查询方法，用户只需要输入命令的前几个字母，然后按命令的前几个字母，然后按Tab键，系统就