第1章MATLAB操作基础

欢迎学习MATLABMATLAB课程介绍

MatrixLaboratory目标：了解MATLAB，能够熟练掌握数学（矩阵）运算，基本编程，数据处理及基本图形绘制.教材：MATLAB程序设计教程特点：完全不必具备其它语言的基础，各年级各专业的同学都可选修。学习内容

一、MATLAB概述

二、矩阵运算

三、MATLAB程序设计

四、MATLAB文件操作

五、MATLAB的二维、三维绘图

六、MALAB数据分析与多项式计算

七、MATLAB解方程与函数极值

八、MATLAB图形句柄第一节MATLAB语言概述一、MATLAB语言的发展matlab语言是由美国的CleverMoler博士于1980年开发的设计者的初衷是为解决“线性代数”课程的矩阵运算问题取名MATLAB即MatrixLaboratory矩阵实验室的意思第1章MATLAB操作基础1984年，MATLAB第1版(DOS版用C语言编写)

1992年，MATLAB4.0版(微机WINDOWS版)

1994年，MATLAB4.2版(提高了图形界面设计)

1997年，MATLAB5.0版(支持更多数据结构，更完善编程语言)

1999年，MATLAB5.3版(支持仿真功能，simulink3.0)

2000年，MATLAB6.0版(计算功能强大，

simulink4.0)

2001年，MATLAB6.1版(强大功能,

simulink4.1)

2002年，MATLAB6.5版(计算，图形，编程全面改进，

simulink5.0)

2004年，MATLAB7.0版(图形功能,工具箱等改进)2006年，MATLABR2006b版(新增10个产品模块，支持64为Windows)2007年，MATLABR2007a版基本数值类型：双精度、单精度、整数类型。逻辑类型： 仅具有两个数值的一种数据类型。字符串： 使用单引号将字符串的内容包含起来。元胞数组：元胞数组的元素可以是任何一种数据类型的常数或者常量。结构： 包含一组记录的数据类型。函数句柄： 内嵌对象。(句柄－标识各图形对象的数字)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已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了，它集科学计算、图象处理；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典型应用数学计算算法研究与开发数据采集与处理系统建模与仿真数据分析与可视化科学和工程绘图应用软件开发（包括用户界面）数值计算和符号计算功能绘图功能编程语言MATLAB工具箱二、MATLAB语言的功能1.数值计算和符号计算功能

MATLAB以矩阵作为数据操作的基本单位，还提供了十分丰富的数值计算函数。

MATLAB和著名的符号计算语言Maple相结合，使得MATLAB具有符号计算功能。例1求方程3x4+7x3+9x2-23=0的全部根p=[3,7,9,0,-23];%建立多项式系数x=roots(p)%求根x=-1.8857-0.7604+1.7916i-0.7604-1.7916i1.07323x1+x2-x3=3.6x1+2x2+4x3=2.1-x1+4x2+5x3=-1.4A=[31-1;124;-145];b=[3.6;2.1;-1.4];x=A\bx=inv(A)*bx=1.4818-0.46060.3848对于线性系统有Ax=b例2、用一个简单命令求解线性系统例3试求。symsxkLim_f=limit((1-1/x)^(k*x),x,inf)

Lim_f=exp(-k)

函数limit用于求符号函数f的极限。例4求下述积分。求积分：symsxint(1/(1+x^2))ans=atan(x)积分函数int（s)可以对被积函数或符号表达式s求积分。2.丰富的绘图功能与计算结果的可视化具有高层绘图功能——两维、三维绘图具有底层绘图功能——句柄绘图使用plot函数可随时将计算结果可视化x=0:pi/1000:2*pi;y=sin(2*x+pi/4);plot(x,y)MATLAB具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程序语言特征，而且简单易学、编程效率高。

3．编程语言MATLAB包含两部分内容：基本部分(构成MATLAB的核心部分)和各种可选的工具箱。

MATLAB工具箱分为两大类：功能性工具箱(扩充其符号计算功能，可视建模仿真功能及文字处理功能)和学科性工具箱(控制系统工具箱，信号处理工具箱，统计学工具箱等)。4．MATLAB工具箱

例5利用simulink仿真求quad('exp(-x.^2)',0,1)ans=0.7468

硬件环境：

(1)CPU

(2)内存

(3)硬盘

(4)CD-ROM驱动器和鼠标。

软件环境：

(1)Windows98/NT/2000或WindowsXP

(2)其他软件根据需要选用1.2MATLAB的桌面环境一、MATLAB的运行环境

将MATLAB光盘放入光驱，Windows将会自动运行安装程序。(需输入注册码PLP)

二、MATLAB的安装和卸载在资源管理器中光驱盘符的MATLAB目录下，用鼠标左键双击setup.exe文件:MATLAB组件选择界面

三、MATLAB的启动和退出（一）、MATLAB启动

1．快捷方式启动双击MATLAB快捷方式图标。1.选择[File]--[ExitMATLAB]菜单命令；2.用鼠标单击对话框右上角的关闭按钮。3.命令窗口输入EXIT或QUIT（二）、退出MATLAB

2．菜单方式启动单击[开始]--[程序]--[MATLAB6.5.1]--[MATLAB6.5.1]菜单命令。

四、MATLAB6.5桌面环境(一)、MATLAB6.5桌面环境

包含:菜单项、工具栏、五个工作窗口。五个工作窗口：历史命令窗口(CommandHistory)、命令行窗口(CommandWindow)、当前目录浏览器(CurrentDirectoryBrowser)、工作空间浏览器(WorkspaceBrowser)、目录分类窗口(LaunchPad)、另有：数组编辑器(ArrayEditor)、M文件编辑器／调试器(Editor／Debugger)、超文本帮助浏览器(HelpNavigator／Browser)，l

捷径（Start）键(二)、界面设置通过“View”菜单下的“DesktopLayout”子菜单下的命令选择不同的MATLAB界面。

Default：缺省的界面

CommandWindowsOnly：仅包含命令行窗口(CommandWindow)

Simple：包含命令行窗口(CommandWindow)和历史命令窗口(CommandHistory)

ShortHistory和TallHistory：与默认的界面完全一致，不过排放的顺序不同

FivePanel：包含所有的MATLAB桌面窗口五、CommandWindow指令窗简介命令行窗口浮动在界面上：命令行窗口嵌入到MATLAB的界面中：执行“View”菜单下的“DockCommandWindows”命令。用于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果。例6计算：命令行窗口中键入：>>2*sin(pi/2)结果：ans=2注：

“>>”为MATLAB的命令行提示符。

ans是英文单词“answer”的缩写，是MATLAB默认的系统变量．

pi

MATLAB默认的系统变量按上、下光标键可以重复以前键入的指令

例7“续行输入”法。

S=1-1/2+1/3-1/4+...1/5-1/6+1/7-1/8

S=0.6345〖说明〗MATLAB用3个或3个以上的连续黑点表示“续行”，即表示下一行是上一行的继续。>>a=[1234]a=1234>>a=[12...34]a=1234〖说明〗为确保指令正确执行，符号一定要在英文状态下输入。因为MATLAB不能识别含有中文标点的指令。>>p=4,r=5p=4r=5>>p=4;r=5r=5>>p=4;r=5;>>设置命令行窗口的显示方式

该设置立即生效，并且这种设置将被永久保留，即这种设置不因MATLAB关闭和开启而改变，除非用户进行重新设置。显示数据的格式

format默认的数据格式，同short格式一致。271.82显示为271.8200formatshort保留小数点后四位有效数字，对于大于1000的数值，2718.2显示为2.7182e＋003formatlong具有固定的15位有效数字。formatshoate5位有效数字的科学计数法表示2.7183e+000formatlonge16位有效数字的科学计数法表示。2.718281828459046e+000formatshortg在formatshort和formatshorte中自动选择。formatlongg在formatlong和formatlonge中自动选择。formathex使用十六进制的数据形式表示。format+在使用该格式显示大矩阵时，分别使用正号，负号或 者空格显示矩阵元素中的正数、负数或者0formatbank小数点后两位有效数字2．72formatrat使用近似的分数表示数值1457／536指令窗中指令行的编辑常用控制键键名作用键名作用前寻式调回已输入过的指令行Home使光标移到当前行的首端后寻式调回已输入过的指令行End使光标移到当前行的尾端在当前行中左移光标Delete删去光标右边的字符在当前行中右移光标Backspace删去光标左边的字符PageUp前寻式翻阅当前窗中的内容Esc清除当前行的全部内容PageDown后寻式翻阅当前窗中的内容

按住Ctrl键或Shift键选中多条语句。使用Ctrl+A键，选中所有命令行历史窗口中的指令。

六、CommandHistory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，可以选择Edit菜单中的ClearCommandHistory命令。工作空间是MATLAB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。七、工作空间浏览器八、

CurrentDirectory、路径设置器和文件管理当前目录是指MATLAB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件、函数可以被运行或调用。

1、

用户目录和当前目录设置（1）建立用户目录

（2）应把用户目录设置成当前目录（3）把用户目录设置成当前目录的方法

方法一：交互界面设置法

方法二：指令设置法

设置为当前目录的指令是

cd注意：以上方法设置的当前目录，只是在当前开启的MATLAB环境中有效。一旦MATLAB重新启动，以上设置操作必须重新进行。为了避免执行不同路径下的MATLAB文件而不断切换不同的路径，MATLAB提供了搜索路径机制来完成对文件的组织和管理所有的MATLAB文件都被保存在不同的路径中，将这些路径按照一定的次序组织起来，就构成了搜索路径。当执行MATLAB指令时，系统将按照以下顺序搜索该指令首先判断该指令是否为变量然后判断该指令是否为内建的函数接着在当前的路径下搜索是否存在该指令文件最后从搜索路径中依次搜索该文件直到找到第一个符合要求的M文件为止若上述的搜索都没有找到该指令，则报告错误信息2、MATLAB的搜索路径设置搜索路径执行“File”菜单下的“SetPath”指令，在弹出的对话框中可以设置相应的搜索路径设置路径的方法也可通过MATLAB指令来完成path：察看或者修改路径信息addpath：添加路径到搜索路径中rmpath：将路径从搜索路径列表中删除path2rc：保存搜索路径信息pathtool：显示搜索路径设置对话框genpath：生成路径字符串path(path,’c:\mydir’)

MATLAB6.5的启动平台窗口可以帮助用户方便地打开和调用MATLAB的各种程序、函数和帮助文件。

MATLAB6.5主窗口左下角还有一个Start按钮，单击该按钮会弹出一个菜单，选择其中的命令可以执行MATLAB产品的各种工具，并且可以查阅MATLAB包含的各种资源。

九、启动平台窗口(目录分类窗口）和Start按钮1.3帮助系统及其使用

一、帮助浏览器使用帮助浏览器可以搜索和查看所有MathWorks产品的文档和演示。帮助浏览器是集成到MATLAB桌面的一