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文档简介
1、第2章 基本使用方法 教学目标教学重点教学内容8/19/20221第1页,共36页。教学目标掌握利用 MATLAB 2019 的命令窗口进行简单的数学运算了解 MATLAB 2019 的基本数学函数掌握常用的操作命令和快捷键了解 MATLAB 2019 的数据类型了解 MATLAB 2019 的操作符了解 MATLAB 2019 脚本编程8/19/20222第2页,共36页。教学重点掌握利用 MATLAB 2019 的命令窗口进行简单的数学运算掌握常用的操作命令和快捷键了解 MATLAB 2019 的数据类型了解 MATLAB 2019 的操作符8/19/20223第3页,共36页。教学内容简
2、单的数学运算常用的操作命令和快捷键MATLAB 2019b 的数据类型MATLAB 2019b 的操作符MATLAB 2019b 的基本数学函数MATLAB 2019b 脚本编程8/19/20224第4页,共36页。简单的数学运算(1/5)最简单的计算器使用法直接输入法 存储变量法8/19/20225第5页,共36页。简单的数学运算(2/5)表达式书写规则在大多数情况下,MATLAB 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,使表达式更易于阅读。在 MATLAB 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减法,指数运算优先于乘除法
3、,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边逐渐扩展。需要注意的是,在 MATLAB 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,花括号用于生成单元数组。8/19/20226第6页,共36页。简单的数学运算(3/5)MATLAB 的数学运算符 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: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8/19/20
4、227第7页,共36页。简单的数学运算(4/5) 标点符号的使用 在 MATLAB 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8/19/20228第8页,共36页。简单的数学运算(5
5、/5)分号(;) 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。百分号(%) 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作注释,系统不对其进行编译。8/19/20229第9页,共36页。MATLAB 中的常用数学函数 MATLAB 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们平时的书写习惯一致,方便用户记忆和书写。8/19/202210第10页,共36页。常用的操作命令和快捷键(1/3)为方便用户操作,MATLAB 中定义了一些快捷键。掌握一些常用的操作命令和快捷键,可以使得对 MATLAB 的操作更加便利。 8/19/2
6、02211第11页,共36页。常用的操作命令和快捷键(2/3)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 MATLABdir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8/19/202212第12页,共36页。常用的操作命令和快捷键(3/3)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
7、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Esc取消当前输入行Ctrl + k剪切光标和表达式结尾之间的内容8/19/202213第13页,共36页。MATLAB 2019b 的数据类型整数 浮点数 复数 逻辑变量 各种数据类型之间的运算 各种
8、数据类型之间的转换 数据类型操作函数 变量 系统预定义的特殊变量 8/19/202214第14页,共36页。数据类型操作函数其中的 type 包括 numeric、integer、float 和所有的数据类型。 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
9、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 typeintmax(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8/19/202215第15页,共36页。整数MATLAB 支持8位、16位、32位和64位的有符号和无符号整数数据类型。上述整数数据类型除了定义范围不同外
10、,具有相同的性质。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018446744073709551615(即0264-1)int6464位有符号整数,范围
11、为-92233720368547758089223372036854775807(即-263263-1)8/19/202216第16页,共36页。定义整数变量定义变量:由于 MATLAB 默认的数据类型为双精度型,因此在定义整形变量时,需指定变量的数据类型。8/19/202217第17页,共36页。整数运算(1/2)运算 1. 类型相同的整数之间可以进行运算,返回相同类型的结果。 2. 在进行除法时,MATLAB 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应的整形数据。MATLAB 中不允许进行不同整数类型之间的运算。8/19/202218第18页,共36页。整数运算(2/2)由于
12、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生结果溢出。MATLAB 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限。例 2-10 整数运算中的数据溢出 x=int8(100); y=int8(90); z=x+yz = 127 x-3*yans = -27 x-y-y-yans = -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-y-y时,从左到右进行计算,结果溢出下限,因此结果为-128 8/19/202219第19页,共36页。浮点数(1/2)MATLAB 的
13、默认数据类型是双精度类型(double)。为了节省存储空间,MATLAB 也支持单精度数据类型的数组。 单精度和双精度数据类型的取值范围和精度可以通过例 2-11 的方式进行查看 8/19/202220第20页,共36页。浮点数(2/2)例 2-11 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(single)ans = 3.4028e+038 eps(single)ans = 1.1921e-007 realmin(double)ans = 2.2251e-308 realmax(double)ans = 1.797
14、7e+308 eps(double)ans = 2.2204e-016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。8/19/202221第21页,共36页。复数复数由两个部分组成:实部和虚部。基本虚数单位等于,在 MATLAB 中虚数单位由 i 或者 j 表示。MATLAB 中可以通过两种方法创建复数,第一种方法为直接输入法,另一种创建复数的方法为通过 complex 函数。 8/19/202222第22页,共36页。复数complex 函数的调用方法如下。 c = complex(a,b),返回结果 c 为复数,其实部为 a,虚
15、部为 b。c = complex(a),只有一个输入参数,返回结果 c 为复数,其实部为 a,虚部为 0。但是此时 c 的数据类型为复数。8/19/202223第23页,共36页。逻辑数组(1/5)逻辑数据类型通过 1 和 0 分别表示逻辑真和逻辑假。一些 MATLAB 函数或操作符会返回逻辑真或逻辑假表示条件是否满足。如表达式 (5 * 10) 40 返回逻辑真。在 MATLAB 中,存在逻辑数组,如下面的表达式返回逻辑数组: 30 40 50 60 70 40ans = 0 0 1 1 18/19/202224第24页,共36页。逻辑数组(2/5)逻辑数组的创建 创建逻辑数组的最简单的方法
16、为直接输入元素的值为 true 或者 false 逻辑数组也可以通过逻辑表达式生成8/19/202225第25页,共36页。逻辑数组(3/5)MATLAB 中返回逻辑值的函数和操作符 函数说明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8/19/202226
17、第26页,共36页。逻辑数组(4/5)逻辑数组的应用 用于条件表达式 如果仅当条件成立时执行某段代码,可以应用逻辑数组进行判断和控制 用于数组索引在 MATLAB 中支持通过一个数组对另一个数组进行索8/19/202227第27页,共36页。逻辑数组(5/5)逻辑数组的判断 MATLAB 中提供了一组函数用于判断数组是否为逻辑数组 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,是则返回真class(x)返回数组 x 的数据类型cellfun(islogical,
18、x)判断单元数组的每个单元是否为逻辑值8/19/202228第28页,共36页。各种数据类型之间的转换在 MATLAB 中,各种数据类型之间可以互相转化,转化方式为:1)datatype(variable),其中 datatype 为目标数据类型,variable 为待转化的变量;2)cast(x,type),将x的类型转化为type指定的类型。 转化时,如果由高精确度数据类型转化为低精确度数据类型,则对数据进行四舍五入;如果由定义范围大的数据类型转化为定义范围小的数据类型,则返回目标数据类型的上限或下限。8/19/202229第29页,共36页。变量MATLAB 的变量命名规则与其他计算机语
19、言类似,这一节介绍 MATLAB 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,另外其命名必须符合下列规则:(1)变量名区分大小写。如 pi 和 Pi 是两个不同的变量。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63个字符,超过的部分将会被忽略。(3)变量名必须以字母开始,其后可以为字母、数字或者下划线。MATLAB 中的变量名不支持其他符号,因为其他符号在 MATLAB 中具有特殊的意义。 8/19/202230第30页,共36页。MATLAB 2019b 的操作符关系运算符 MATLAB 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
20、。MATLAB 的关系运算符包括所有常用的比较运算符,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8/19/202231第31页,共36页。逻辑运算符 逻辑运算符主要包括“与”、“或”和“非”。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。MATLAB 中的逻辑运算符如表所示。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8/19/202232第32页,共36页。运算符优先级 MATLAB 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。MATLAB 首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相同,则按从左到右的顺序执行。MALTAB 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 (*
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