MATLABR2010a基础教程基本使用方法

2023年2月4日第1页第2章基本使用方法

MATLABR2010a基础教程清华大学出版社教学目标教学重点教学内容2023年2月4日第2页教学目标

掌握利用MATLABR2010a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MATLABR2010a的数据类型了解MATLABR2010a的操作符了解MATLABR2010a的基本数学函数了解MATLABR2010a脚本编程2023年2月4日第3页教学重点

掌握利用MATLABR2010a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MATLABR2010a的数据类型了解MATLABR2010a的操作符2023年2月4日第4页教学内容简单的数学运算常用的操作命令和快捷键MATLABR2010a的数据类型MATLABR2010a的运算符MATLAB的一些基础函数MATLAB脚本文件2023年2月4日第5页简单的数学运算（1/6）最简单的计算器使用法直接输入法存储变量法2023年2月4日第6页简单的数学运算（2/6）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，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。2023年2月4日第7页简单的数学运算（3/6）MATLAB中的常用数学函数

MATLAB提供的基本初等函数包括三角函数、指数函数和对数函数、复数函数、取整和求余函数、坐标变换函数、数理函数和一些特殊函数。2023年2月4日第8页简单的数学运算（4/6）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：a\b=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3\5=1.6667.\数组左除^乘方3^5=243.^数组乘方'矩阵共轭转置.'矩阵转置2023年2月4日第9页简单的数学运算（5/6）

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2023年2月4日第10页简单的数学运算（6/6）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。2023年2月4日第11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。2023年2月4日第12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2023年2月4日第13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2023年2月4日第14页MATLABR2010a

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转换数据类型操作函数变量系统预定义的特殊变量2023年2月4日第15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，具有相同的性质。数据类型描述uint88位无符号整数，范围为0～255（即0～28-1）int88位有符号整数，范围为-128～127（即-27～27-1）uint1616位无符号整数，范围为0～65535（即0～216-1）int1616位有符号整数，范围为-32768～32767（即-215～215-1）uint3232位无符号整数，范围为0～4294967295（即0～232-1）int3232位有符号整数，范围为-2147483648～2147483647（即-231～231-1）uint6464位无符号整数，范围为0～18446744073709551615（即0～264-1）int6464位有符号整数，范围为-9223372036854775808～9223372036854775807（即-263～263-1）2023年2月4日第16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。2023年2月4日第17页整数运算（1/2）运算：类型相同的整数之间可以进行运算，返回相同类型的结果。在进行加、减和乘法运算时比较简单，在进行除法运算时稍微复杂一些，因为在多精度情况下，整数的除法不一定能得到整数的结果。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。2023年2月4日第18页整数运算（2/2）由于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1273*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-1282023年2月4日第19页浮点数（1/2）MATLAB的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2-12的方式进行查看2023年2月4日第20页浮点数（2/2）例2-12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=1.7977e+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。2023年2月4日第21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。2023年2月4日第22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，虚部为b。输入参数a和b可以为标量，或者维数、大小相同的向量、矩阵或者多维数组，输出参数和a和b的结构相同。a和b可以有不同的数据类型，当a和b为各种不同的类型时，返回值分别为：当a和b中有一个为单精度时，返回结果为单精度；如果a和b其中一个为整数类型，则另外一个必须有相同的整数类型，或者为双精度型，返回结果c为相同的整数类型。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。2023年2月4日第23页逻辑变量（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：>>[3040506070]>40ans=001112023年2月4日第24页逻辑变量（2/5）逻辑数组的创建创建逻辑数组的最简单的方法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2023年2月4日第25页逻辑变量（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),<(lt),>(gt),<=(le),>=(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2023年2月4日第26页逻辑变量（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2023年2月4日第27页逻辑变量（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',x)判断单元数组的每个单元是否为逻辑值2023年2月4日第28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。2023年2月4日第29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’type’intmax(‘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2023年2月4日第30页变量MATLAB的变量命名规则与其他计算机语言类似，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。

2023年2月4日第31页MATLABR2010a的操作符（1/3）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。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<=小于或等于>大于>=大于或等于==等于~=不等于2023年2月4日第32页MATLABR2010a的操作符（2/3）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2023年2月4日第33页MATLABR2010a的操作符（3/3）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(^)乘法(.*)，矩阵乘法(*)，右除(./)，左除(.\)，矩阵右除(/)，矩阵左除(\)加法(+)，减法(-)，逻辑非(~)冒号运算符(:)小于(<)，小于等于(<=)，大于(>)，大于等于(>=)，等于(==)，不等于(~=)数组逻辑与(&)数组逻辑或(|)逻辑与(&&)逻辑或(||)2023年2月4日第34页MATLAB的一些基础函数位操作函数逻辑运算函数集合函数时间与日期函数