第1章matlab语言概述_matlab及在电子信息类课程中的应用

1、第 1章 MATLAB语言概述 第第1章章 MATLAB语言概述语言概述 1.1 MATLAB语言发展及其特点语言发展及其特点1.2 MATLAB语言工作环境语言工作环境 1.3 MATLAB的基本操作命令的基本操作命令第 1章 MATLAB语言概述 1.1 MATLAB语言发展及其特点语言发展及其特点pipipxx Matlab语言的名字是由MATrix和LABoratory两个词的前三个字母组合而成的. MATLAB = Matrix Laboratory = 矩阵实验室产生的背景1970年代中期年代中期 ，Cleve Moler博士开发了博士开发了 ： EISPACK（特征值求解的程序库

2、）（特征值求解的程序库） LINPACK（解线性方程的程序库（解线性方程的程序库 ） 设计者的初衷是为解决设计者的初衷是为解决“线性代数线性代数”课程的矩阵课程的矩阵运算问题运算问题。第 1章 MATLAB语言概述 1.1 MATLAB语言及其特点语言及其特点pipipxx1970年代后期，年代后期， Cleve Moler编写接口程序编写接口程序 ：MATLAB,即即MATrix和和LABoratory前前3个字母的组合，是个字母的组合，是“矩阵实矩阵实验室验室”的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言。序语言。 1983年春，年春，Clev

3、e Moler和和John Little用用C语言开语言开发了第二代专业版发了第二代专业版 1984年，年，两人成立了两人成立了Mathworks公司公司,正式把正式把MATLAB推向市场。推向市场。第 1章 MATLAB语言概述 1993年，年，推出推出MATLAB 4.0版本版本(Win3.x)。 1997年，年，推出推出MATLAB 5.0版版(Windows95)。 1999年，年，推出推出MATLAB 5.3版本版本R11(流行较广流行较广)。 2000年，年，推出推出MATLAB 6.0版本版本R12 (Win98/Win2000) 2001年，年，推出推出MATLAB 6.1 (

4、克服克服6.0不支持不支持P4，Win me,汉字汉字等等)。 2002年，年，推出推出MATLAB 6.5R13(速度更快、性能更优越等速度更快、性能更优越等)。2004年，年，推出推出MATLAB 7版本版本R14第 1章 MATLAB语言概述 发布时间建造编号版本编号1984 - 1992MATLAB 1.0 / 2 / 3 / 3.5 / 41994R7MATLAB 4.2c1996R8MATLAB 5.01997R9 / R9.1MATLAB 5.1 / 5.1.11998R10 / R10.1MATLAB 5.2 / 5.2.11999R11 / R11.1MATLAB 5.3 /

5、 5.3.12000R12 / R12.1MATLAB 6.0 / 6.12002R13 / SP1 / SP2MATLAB 6.5 / 6.5.1 / 6.5.22004 - 2005R14 / SP1 / SP2 / SP3MATLAB 7.0 / 7.0.1 / 7.0.4 / 7.12006R2006a / R2006bMATLAB 7.2 / 7.32007R2007a / R2007bMATLAB 7.4 / 7.52008R2008a / R2008bMATLAB 7.6 / 7.72009R2009a / R2009bMATLAB 7.8 / 7.92010R2010a / R

6、2010bMATLAB 7.10 / 7.112011R2011a / R2011bMATLAB 7.12 / 7.13第 1章 MATLAB语言概述 1.1 MATLAB语言发展及其特点语言发展及其特点 MATLAB是目前国际上被是目前国际上被广泛广泛接受和使用的科学与工程接受和使用的科学与工程计算软件计算软件，它现在的，它现在的发展已经使其成为一种发展已经使其成为一种集数值运算、符号运算、数据可视化、图形界面设计、集数值运算、符号运算、数据可视化、图形界面设计、程程序设计、仿真等多功能于一体的集成软件。序设计、仿真等多功能于一体的集成软件。pipipxx MATLAB集成度高，使用方便，输

7、入简捷，运算高效，内容丰富，并且很容易由用户自行扩展，与其它计算机语言相比， MATLAB有以下显著特点 ：1MATLAB是一种解释性语言是一种解释性语言MATLAB是以解释方式工作的，键入算式立即得结果，无需编译，即它对每条语句解释后立即执行。若有错误也立即作出反应，便于编程者马上改正。这些都大大减轻了编程和调试的工作量。2变量的变量的“多功能性多功能性”(1) 每个变量代表一个矩阵，它可以有nm元素；(2) 每个元素都看作复数，这个特点在其它语言中也是不多见的；(3) 矩阵行数、列数无需定义：若要输入一个矩阵，在用其它语言编程时必须定义矩阵的阶数，而用MATLAB语言则不必有阶数定义语句，

8、输入数据的列数就决定了它的阶数；第 1章 MATLAB语言概述 3运算符号的运算符号的“多功能性多功能性”所有的运算，包括加、减、乘、除、函数运算都对矩阵和复数有效。4人机界面适合科技人员人机界面适合科技人员语言规则与笔算式相似：MATLAB的程序与科技人员的书写习惯相近，因此易写易读，易于在科技人员之间交流。5强大而简易的作图功能强大而简易的作图功能(1) 能根据输入数据自动确定坐标绘图；(2) 能规定多种坐标（极坐标、对数坐标等）绘图；(3) 能绘制三维坐标中的曲线和曲面；(4) 可设置不同颜色、线型、视角等。如果数据齐全，通常只需一条命令即可出图。6智能化程度高智能化程度高7功能丰富，可

9、扩展性强功能丰富，可扩展性强MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分。基本部分包括：矩阵的运算和各种变换，代数和超越方程的求解，数据处理和傅里叶变换，数值积分等等。扩展部分称为工具箱(toolbox) ，用于解决某一个方面的专门问题，或实际某一类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图像处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络、小波分析等20余个工具箱，并且还在继续发展中。第 1章 MATLAB语言概述 MATLAB 软件由四部分组成：软件由四部分组成： 1、基本部分（核心）：、基本部分（核心）：程序主体和基本函数（约程序主体和基本函数（约700多个）。多个）。 2、专业扩展部分（工具箱）、专

10、业扩展部分（工具箱） ：有有30多个工具箱，由大量专业函数组成（上千个函数）。多个工具箱，由大量专业函数组成（上千个函数）。 3、符号数学工具箱、符号数学工具箱 ：基于基于Maple软件的符号数学引擎。软件的符号数学引擎。 4、仿真工具箱（、仿真工具箱（Simulink）：）：用于建立系统的数学模型和仿真分析等。用于建立系统的数学模型和仿真分析等。 第 1章 MATLAB语言概述 matlab能在各领域做什麽 基本的数据处理 数值符号计算 工程与科学绘图 控制系统设计 航天工业 汽车工业 生物医学工程 语音处理 图像与数字信号处理 财务与金融分析 建模、仿真及样机开发 神经元网络、小波分析等等

11、第 1章 MATLAB语言概述 Matlab产品家族 Matlab扩展支持在matlab中队系统的实施和开发。 工具箱：专用的函数库，解决特定领域的问题。 Simulink非线性系统仿真 Blockset是专门为simulink建立的模块。第 1章 MATLAB语言概述 Matlab是所有系统工具的基础第 1章 MATLAB语言概述 设计自动化工具第 1章 MATLAB语言概述 一般用途工具第 1章 MATLAB语言概述 信号和图像处理第 1章 MATLAB语言概述 控制系统设计和分析第 1章 MATLAB语言概述 Matlab的学习方法 必须做大量的练习，熟悉其中的函数 联系和自己的课题相关

12、，深刻的体会 多看帮助文件，又一本好的参考书 会提问题，寻求大家的帮助 记住：Matlab可以做很多事情第 1章 MATLAB语言概述 学会学会Matlab将改变你的一生将改变你的一生OK, Now begin第 1章 MATLAB语言概述 1.2 MATLAB语言的工作环境语言的工作环境1.2.1 MATLAB系统的安装1.2.2 MATLAB系统的启动1.2.3 MATLAB的命令窗口1.2.4 工作空间1.2.5 命令窗口与当前路径窗口1.2.6 图形窗1.2.7 文本编辑窗第 1章 MATLAB语言概述 1.2.1 MATLAB系统的安装系统的安装 MATLAB的安装过程的安装过程 (

13、1)将MATLAB6.1的安装盘放入光驱中，找到setup.exe文件，双击它开始安装（或机器自动执行安装文件）。(2) 按照安装向导的提示进行，在Select MATLAB Components对话框中选择用户需要安装的选项，可选择的MATLAB部件包括MATLAB，Simulink和各种工具箱必须安装的文件，以及各部分的帮助文件（包括HTML和PDF两种格式）。(3)在Select MATLAB Components对话框中选择安装的路径。安装程序默认的路径为“C:MATLAB”，点击“Brows.”按钮，可以设置安装路径。(4)单击“Next”按钮进行文件的解压和复制过程。(5)接下来安

14、装向导会提问是否安装MATLAB Notebook。如果用户的计算机上已经安装了Microsoft Word，那么就可以安装MATLAB Notebook。单击Yes确认安装，单击No取消安装。如果安装MATLAB Notebook，下一步可以选择Word的版本号以及指定它的位置。(6)安装完毕。如果在安装的选项中选择了Excel Link，那么为了运行MATLAB，必须重新启动计算机。用户可以选择Yes，I want to restart my computer now（立即重新启动计算机）或No, I will restart my computer later（以后启动计算机）。单击Fi

15、nish结束安装。 最后在桌面上将形成如图1.1所示的图标。第 1章 MATLAB语言概述 图1.1 MATLAB应用程序图标1.2.2 MATLAB1.2.2 MATLAB系统的启动系统的启动启动MATLAB系统的方法如下：选择桌面上（或“开始/程序/MATLAB”中）的MATLAB6.1应用程序图标，双击（或单击）。MATLAB6.1启动后，将显示如图1.2所示的操作界面，它表示MATALB系统已建立，用户可与MATALAB系统进行交互操作。 第 1章 MATLAB语言概述 通常情况下，MATLAB的工作环境主要由命令窗口（命令窗口（Command Window）、当前路径当前路径窗口（窗

16、口（Current Directory）、工作区间浏览器（）、工作区间浏览器（Workspace）、命令历史窗口）、命令历史窗口（Command History）、启动平台）、启动平台(Launch Pad)（6.5版本以后就没有了）、图形窗口版本以后就没有了）、图形窗口(Figure)和文本编辑窗口和文本编辑窗口(Editor)组成。组成。启动平台(Launch Pad)窗口是6.x版本的新特点，它为用户提供MATLAB工具箱，用户可以方便地打开工具箱中的内容，包括帮助文件、演示示例、实用工具以及Web文档等内容。 MATLAB 7.6.0(R2008a)工作环境工作环境 多窗口界面 在工具

17、栏下的大窗口就是MATLAB的主口，在大窗口里设置4个小窗口(这是桌面平台的默认设置)：“Command Windows命令窗口“Workspace”工作空间“Current Folder”当前文件夹,当前目录“Command History”历史命令 km:nd命令 第 1章 MATLAB语言概述 系统默认界面命令窗口命令窗口当前工作目录当前工作目录当前工作空间当前工作空间输入命令的历史记输入命令的历史记录录命令命令提示符提示符第 1章 MATLAB语言概述 1.2.3 MATLAB 6.11.2.3 MATLAB 6.1的命令窗口的命令窗口1.命令窗中的菜单与功能命令窗中的菜单与功能 MA

18、TLAB命令窗口(Command Window)是用户和MATLAB系统交互的主要窗口。在该窗口中，用户可以运行函数、执行MATLAB的基本操作命令以及对MATLAB系统的参数设置等操作。在命令窗口的菜单条下，共有6个下拉子菜单：File、Edit、View、Web、Windows和和Help。 图1.3 命令窗口下的File子菜单 第 1章 MATLAB语言概述 New及其子菜单：及其子菜单：允许用户打开一个新的文件（M文件）、新的图形窗（Figure）、仿真模型文件(.mdl)和图形用户界面文件(GUI)。Open.：从指定的相应路径和文件名打开一个已经存在的文件。Close Comman

19、d Window：关闭命令窗口。Import Data.：在MATALB工作空间中生成一变量，并从指定的路径和相应的文件中获取数据。importdata根据文件名将数据导入到Matlab工作区。可以导入文件类型有很多，.txt .wav 等等。导入的数据（包括字符串和数值）以结构形式存放在工作区，可以使用whos命令来查看工作区的数据。 Save Workspace As.：将工作空间中的所有变量数据保存在指定的路径下的相应的文件(.mat)中。Set Path.：设置MATLAB的搜索路径。Preferences.：允许用户对系统的一些性能参数进行设置，如数据格式、字体大小与颜色等。第 1章

20、 MATLAB语言概述 View菜单：菜单：View菜单所包含的选择项如图1.4所示，各选项的含义：图1.4 命令窗口下的View子菜单 Desktop Layout及其子菜单及其子菜单：允许用户在桌面上同时显示不同的窗口。Undock Command Window：单独显示命令窗口。Current Directory Filter及其子菜单：及其子菜单：允许用户设置当前目录浏览器中浏览的文件类型。Workspace View Options及其子菜单：及其子菜单：允许用户设置工作空间窗口中所显示变量的属性(大小、比特数、变量类型)以及以显示变量的方式(按变量名、大小)。第 1章 MATLAB

21、语言概述 MATLAB7.6.0菜单项File，其功能如下New 建立新文件建立新文件Open M-File 打开打开M-文件文件Open selected 打开选定文件打开选定文件Save Workspace As 将工作区存为将工作区存为Run M-File 运行运行 M-文件文件Look For Selected 寻找选定文件寻找选定文件Print 打印打印Print Setup 打印设置打印设置Exit MATLAB 退出退出 MATLAB第 1章 MATLAB语言概述 Preferences，n. 计参数选择 font fnt n. 字体； Set path 设置路径 Import

22、date 导入数据 layout leiaut n. 布局；设计； desktop desktp n. 桌面； minimize minimaiz vi. 最小化 maximize mksimaiz vi. 最大化 default dif:lt n.计系统默认值 debug di:b vt. 调试 第 1章 MATLAB语言概述 Command Window:命令窗口 是进行各种MATLAB操作的最主要窗口，可键入各种送给MATLAB运作的指令、函数、表达式，并显示除图形外的指令、函数、表达式，并显示除图形外的所有运算结果。所有运算结果。 命令提示符，在此符后输入命令，按Enter键，可被执行

23、 命令窗口可从主界面中分离出来： 1.菜单Desktop中的Undock Command Window 。 2.单击右上角的箭头 图标 命令窗口清屏：1.clc ：清除指令窗中显示内容（clear console） console knsul n. 计 控制台 2. 菜单项File 中，点击 Clear Command Window 第 1章 MATLAB语言概述 （1）用键盘在MATLAB命令窗中输入以下内容 (12+2*(7-4)/32 （2）在上述表达式输入完成后，按【Enter】键，该就指令被执行。（3）在指令执行后，MATLAB指令窗中将显示以下结果。ans = 2 2122 (74

24、)3 例：用交互式方式计算 说明：说明：“”是提示符，是提示符，“ans”是是matlab的一个默认的一个默认变量变量第 1章 MATLAB语言概述 恢复Matlab的初始界面若不小心关闭了若不小心关闭了matlab的某些窗口，可以在这里恢复的某些窗口，可以在这里恢复matlab的默认界面。的默认界面。第 1章 MATLAB语言概述 打开一个新的.m文件编辑器窗口。 在编辑器中打开一个已有的MATALB相关文件。 剪切。 复制。粘贴。 撤销上一步操作。 恢复上一步操作。 创建一个新的Simulink模块文件。 打开MATLAB的帮助。MATLAB6.1命令窗口的工具栏如图1.5所示。 图1.5

25、 MATLAB命令窗口工具栏 第 1章 MATLAB语言概述 2.命令窗的编辑特殊功能键与命令窗口的设置MATLAB的特殊的功能键的特殊的功能键当输入命令的语句过长，需要两行或多行才能输入，则要使用“”作连接符号，按回车键(Enter)转入下一行继续输入。第 1章 MATLAB语言概述 命令窗口的设置命令窗口的设置 首先要选择File菜单中的Preferences项，打开如图1.6所示的参数设置对话框，单击Command Window标签即可进入命令窗口的设置。图1.6 命令窗口设置对话框 第 1章 MATLAB语言概述 Text display该选项组用来设置命令窗口中的数据格式、窗口数字显

26、示与Tab制表符的字符数。Display选项组选项组 Echo on复选框：复选框：在执行M文件时，如果想将执行的命令显示在命令窗口，则可以选中该复选框。 Limit matrix display width to eighty columns复选框：复选框：如果想在命令窗口中显示80列输出，则可以选中该复选框。 Enable up to 100 tab completions复选框。复选框。Command session scroll buffer size滑杆。滑杆。第 1章 MATLAB语言概述 显示形式范例(215/6)说明short(默认)35.8333两位整数，4位小数long35

27、.8333333333333416位十制数short e3.5833e+0015位十进制数加指数long e3.583333333333334e+00116位十进制数加指数hex4041eaaaaaaaaaab16位十六进制数short g35.8335位十进制数long g35.833333333333315位十进制数bank35.83两位小数+正、负、零rat215/6分数近似数字显示格式（对同一数据）第 1章 MATLAB语言概述 通过file菜单的Preferences命令，用户可以对matlab进行相关的设置第 1章 MATLAB语言概述 1.2.4 1.2.4 工作空间工作空间 A

28、TLAB6.x版本的工作空间作为一个独立的窗口，其操作性相当方便。 它允许用户查看当前MATLAB工作空间的内容，它的作用与命令“whos”相同（“whos”的作用是：在命令窗口中直接键入“whos”，回车后即可在命令窗口中查看当前MATLAB工作空间的内容），不同的是用图形化的表示方法来显示。而且，通过它可以对工作空间中的变量进行删除、保存、修改等操作。图1.7 工作空间 图1.8 数组编辑器 第 1章 MATLAB语言概述 在工作空间中，用鼠标双击所选变量 (也可用鼠标先对一个或多个变量完成选择后，再单击工具条中的图标)则进入数组编辑器(Array Editor)，此时用户可对变量的维数、

29、内容等进行修改。若在工作空间选择某变量后，再单击鼠标右键即可弹出如图1.9所示的操作菜单，实现对该变量的曲线、曲面等图形的绘制。图1.9 工作空间操作菜单 命令历史窗口命令历史窗口(Command History)主要显示曾经在Command Window窗口执行过的命令。当前路径窗口当前路径窗口(Current Directory)主要显示当前工作在什么路径下，包括M文件的打开路径等。当前路径窗口允许用户对MATLAB的路径进行查看和修改，如果修改了路径会立即产生作用。通常启动MATLAB之后的默认当前路径是MATLABwork，如果不改变当前目录，用户自己的工作空间和文件都将保存到该目录。

30、1.2.5 1.2.5 命令窗口与当前路径窗口命令窗口与当前路径窗口第 1章 MATLAB语言概述 MATLAB是采用路径搜索的方法来查找文件系统中的是采用路径搜索的方法来查找文件系统中的M文件的。文件的。如果在命令窗口中输入如下命令： testMATLAB对这一命令的搜索顺序为：对这一命令的搜索顺序为：(1)检查“test”是否是存储在工作空间中的变量。若为工作空间中变量，则返回该变量的内容；(2)检查“test”是否为MATLAB的内部函数。若为内部函数，则返回要求输入内部函数参数信息。.(3)检查当前目录中是否有test.m、test.mex或test.dll文件；(4)检查MATLAB

31、搜索路径上是否存在test.m、test.mex或test.dll文件；(5)如不满足上述任何一条件，则返回出错信息。如果在搜索路径中存在两个或多个同名函数，则只能发现搜索路径中的第一个函数，而其它同名函数不被执行。此搜索的顺序只是一般情况下的顺序，而实际的搜索规则要复杂得多。第 1章 MATLAB语言概述 程序的运行方法程序的运行方法为了运行已有程序，用户可事先设置好MATLAB的搜索路径，然后再运行程序。方法一：在当前路径窗口(Current Directory)将文件所在的路径设置为当前路径；方法二：单击File菜单中的Set Path项，弹出路径设置对话框如图1.11所示。图1.10

32、文件不存在对话框图1.11 Set Path对话框 第 1章 MATLAB语言概述 1.2.6 图形窗图形窗MATLAB图形窗(Figure)主要用于显示用户所绘制的图形。通常，只要执行了任意一种绘图命令，图形窗就会自动产生。绘图都在这一个图形窗中进行。如果再建一个图形窗，则可键入figure命令，MATLAB会新建一个图形窗，并自动给它排出序号。第 1章 MATLAB语言概述 1.2.7 文本编辑窗文本编辑窗1.文本编辑窗启动通常，MATLAB命令编辑有行命令方式和文件方式两种：1、行命令方式。在命令窗口中一行一行地输入命令，计算机对每一行命令作出反应。2、 MATLAB文本编辑器。MATL

33、AB文本编辑器的功能就是完成编写、修改和调试这种文件程序就要用到M文件编辑器/调试器。文本编辑器/调试器的启动可以从命令窗口中选择新建或打开文件按钮进入，或在命令窗口中键入：edit(回车)。其编辑模式如图1.13所示。图1.13 文本编辑窗第 1章 MATLAB语言概述 文本编辑器的相关菜单功能：文本编辑器的相关菜单功能：Save and Run：保存并运行程序，直到遇到下一个断点。对应工具按钮为 。Single Step：单步执行。对应工具按钮为 。Step In：运行当前程序行，如果当前行调用了另外一个函数，则跳转到这个函数里。对应的工具按钮为 。Exit Debug Mode：退出调试

34、模式。对应的工具按钮为 。Set/Clear Breakpoint：设置/清除断点。对应的工具按钮为 。Clear All Breakpoints：清除所有的断点。对应的工具按钮为 。Stop If Error：程序运行时遇到错误则停止。Stop If Warming：程序运行进遇到警告则停止。Stop If NaN or Inf：程序运行时遇到不是数（Not a Number）或是无穷大（Infinite Value）。 第 1章 MATLAB语言概述 图1.14 Editor/Debugger参数对话框2.文本编辑器的参数设置文本编辑器的参数设置 第 1章 MATLAB语言概述 Color

35、s选项组用来设置颜色选项组用来设置颜色：显示方式的设置显示方式的设置Opening files in editor选项组设置编辑器中文件打开方式：Display选项组：键盘与缩进参数设置键盘与缩进参数设置Key bindings选项组设置用户习惯的键盘定义：M-file indenting for Enter key选项组设置M文件的不同缩进格式：Indent选项组设置适合用户的缩进参数：Tab选项组设置适合用户的制表符参数：Editor/Debugger的参数设置的参数设置 Editor选项组： Debugger Options选项组： Most recently used of files list 选项组： On restart选项组：字体与颜色的设置字体与颜色的设置Font选项组用来设置字体：第 1章 MATLAB语言概述 1.3 MATLAB的基本操作命令的基本操作命令 MATLAB的命令基本上可以分为五类，包括管理命令和函数、管理变量和工作空间的命令、控制命令窗口的命令、对文件和环境操作的命令以及退出MTALAB的命