第一篇基础演示文稿

第一篇基础演示文稿当前第1页\共有44页\编于星期三\7点优选第一篇基础当前第2页\共有44页\编于星期三\7点MATLAB概述MATLAB名字由MATrix和LABoratory两词的前三个字母组合而成。20世纪七十年代，时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的CleveMoler设计的一组调用LINPACK和EISPACK矩阵软件工具包库程序的的“通俗易用”的接口，即用FORTRAN编写的萌芽状态的MATLAB。1984年，Moler等人合作成立MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市场。从这时起，MATLAB的内核采用C语言编写，而且除原有的数值计算能力外，新增了数据图视功能。1.1Matlab的发展历程当前第3页\共有44页\编于星期三\7点MathWorks公司于1993年推出MATLAB4.0，其后又发行了5.0、6.0、6.5直至7.0等版本。MATLAB成为了最具吸引力、应用最为广泛的科学计算语言；现今的matlab7.0拥有更丰富的数据类型和结构、更友善的面向对象、更加快速精良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源、更多的应用开发工具。MATLAB概述1.1Matlab的发展历程当前第4页\共有44页\编于星期三\7点1.2Matlab界面命令行>>命令窗口CommandWindows工作窗口Workspace历史命令CommandHistory

工作路径窗口CurrentDirectory当前第5页\共有44页\编于星期三\7点1、命令行输入单行命令，回车产生结果；2、命令窗口显示结果，同时也会显示程序代码中存在的错误，以及错误所在的行数和列数；3、工作窗口显示当前M文件或命令行中定义的变量值，以及程序中产生的中间变量，double-click；4、历史命令窗口显示本次打开Matlab后所执行过的命令；5、路径及作用

File-SetPath设置Matlab工作路径；当创建一个新的工作目录或文件夹时，要把该目录添加到工作路径中，否则Matlab无法找到在该目录中定义的函数或M文件；1.2Matlab界面当前第6页\共有44页\编于星期三\7点1.3Matlab的功能1、数值计算数值表达式所用的变量必须先被赋值，然后用于计算；>>a=2;b=3;>>a+b*(b-a)ans=52、符号计算由定义的符号对象来从事符号计算；>>symabc;>>solve('a*x^2+b*x+c')ans=-1/2*(b-(b^2-4*a*c)^(1/2))/a-1/2*(b+(b^2-4*a*c)^(1/2))/a当前第7页\共有44页\编于星期三\7点3、解线性、非线性方程、极值，求解微分方程数值表达式所用的变量必须先被赋值，然后用于计算；functionresults=use_inv(a1,a2,b1,b2,c1,c2)a=[a1,a2;b1,b2];c=[c1;c2];results=a\c;4、图形输出二维图形plot、subplot、三维图形plot3、图像imshow；>>[X,Y]=meshgrid([-2:0.05:2]);%定义数组，XY的取值范围Z=exp(-X.^2-Y.^2);%定义输出函数plot3(X,Y,Z) %显示图形gridon %网格线1.3Matlab的功能当前第8页\共有44页\编于星期三\7点1.3Matlab的功能当前第9页\共有44页\编于星期三\7点matlab绘制各种常用曲线1、阿基米德螺旋线等速设想一个虫子站在匀速旋转的圆盘之上，从圆心沿某个半径向外爬行，它的影子会在天花板上绘出一条螺线，这螺线就是阿基米德螺线。

1-1.m2、渐开线直线在圆上纯滚动时，直线上一点的轨迹称为该圆的渐开线。该圆称为渐开线的基圆，直线称为渐开线的发生线。渐开线的形状仅取决于基圆的大小，基圆越小，渐开线越弯曲，基圆越大，渐开线越平直。1-2.m当前第10页\共有44页\编于星期三\7点语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数丰富；运算符丰富（C语言）；MATLAB既具有结构化的控制语句；程序限制不严格，设计自由度大；程序可移植性好；图形功能强大；MATLAB语言的特点1.4Matlab的语言特点当前第11页\共有44页\编于星期三\7点功能强大的工具箱。MATLAB包含数百个核心内部函数及各种可选的工具箱，工具箱又分为两类：功能性工具箱、学科性工具箱；

功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互功能，功能性工具箱用于多种学科。

学科性工具箱是专业性比较强的，面向专门的学科领域。如controltoolbox、signalprocessingtoolbox、communicationtoolbox等。这些工具箱都是由该领域内学术水平很高的专家编写的，用户可直接使用。MATLAB语言的特点1.4Matlab的语言特点当前第12页\共有44页\编于星期三\7点MATLAB工具箱符号数学工具箱SIMULINK仿真工具箱控制系统工具箱信号处理工具箱图像处理工具箱通讯工具箱系统辨识工具箱小波分析工具箱神经元网络工具箱金融工具箱MATLAB语言的特点1.4Matlab的语言特点当前第13页\共有44页\编于星期三\7点开放的源程序；除内部函数以外，所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可读可改的源文件，用户可通过对源文件的修改以及加入自己的文件构成新的工具箱。9.MATLAB的程序不用编译等预处理，也不生成可执行文件，程序为解释执行，所以速度较慢。缺点：速度慢---解释语言---混合编程MATLAB语言的特点1.4Matlab的语言特点当前第14页\共有44页\编于星期三\7点强大的数值（矩阵）运算功能广泛的符号运算功能计算结果的可视化功能可靠的容错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MATLAB语言功能1.4Matlab的语言特点当前第15页\共有44页\编于星期三\7点运算符号运算符号加+减-乘*数组相乘.*左除\数组左除.\右除/数组右除./幂次方^数组幂次方.^1、基本算术运算符1.5Matlab的算术运算符当前第16页\共有44页\编于星期三\7点>>a=5;>>b=4;>>c=sqrt(a^2-b^2);>>y=2*a+sqrt(b*c^2/10)y=11.8974注意：“；”的作用1.5Matlab的算术运算符当前第17页\共有44页\编于星期三\7点数据格式命令MATLAB命令含义范例formatshort短格式3.1416formatshorte短格式科学格式3.1416e+000formatlong长格式3.14159265358979formatlonge长格式科学格式3.141592653589793e+000formatrat有理格式355/113formathex十六进制格式400921fb54442d18formatbank 银行格式3.141.5Matlab的算术运算符当前第18页\共有44页\编于星期三\7点2、关系运算符用于比较、判断运算符号运算符号大于>小于<等于==不等于~=大于等于>=小于等于<=1.6Matlab的关系运算符当前第19页\共有44页\编于星期三\7点3、逻辑运算符

逻辑运算符用于将关系表达式或逻辑量连接起来，构成较复杂的逻辑表达式。逻辑表达式的值也是逻辑量。（TRUE/FALSE）运算符号运算符号与&或|非~异或xor1.7Matlab的逻辑运算符当前第20页\共有44页\编于星期三\7点MATLAB数据类型数值逻辑字符串元胞结构类1.8Matlab的数据类型当前第21页\共有44页\编于星期三\7点分类方法一双精度型（系统默认类型）单精度型带符号整数无符号整数分类方法二标量数组矩阵分类方法三实数复数>>z1=1+2iz1=1.0000+2.0000i>>z2=3+4jz2=3.0000+4.0000i1.8Matlab的数据类型当前第22页\共有44页\编于星期三\7点字符串类型包含在一对单引号中的字符集合。>>s='hello,MATLAB' %定义字符串变量ss=hello,MATLAB变量的命名方式变量名由字母、数字和下划线组成；变量名中的英文字母大小写是有区别的；变量名的最大长度是有规定的；不同版本的系统规定不同：19个字符、31或63个字符等，可调用namelengthmax函数得到系统规定长度；>>namelengthmaxans=631.8Matlab的数据类型当前第23页\共有44页\编于星期三\7点特殊变量意义ans未定义变量名，系统用于计算结果存储的默认变量名pi圆周率π（=3.1415926...）inf或Inf无穷大∞值，如1/0eps浮点运算的相对精度2^(-52)realmax最大的正浮点数，2^(1024)-1realmin最小的正浮点数，2^(-1022)NaN或nan不定量，如0/0或inf/infi或j虚数单位nargin函数输入参数个数nargout函数输出参数个数lasterr存放最新的错误信息lastwarn存放最新的警告信息1.8Matlab的数据类型当前第24页\共有44页\编于星期三\7点类型函数含义三角函数sin(x)正弦值asin(x)反正弦值cos(x)余弦值acos(x)反余弦值tan(x)正切指数函数exp(x)指数运算log(x)自然对数sqrt(x)求平方根复数函数abs(x)求绝对值imag(x)取出复数的虚部real(x)取出复数的实部conj(x)复数共轭1.8Matlab常用函数当前第25页\共有44页\编于星期三\7点类型函数含义求余、模rem(X,Y)取余数X-fix(X./Y).*Ymod(X,Y)取模X-floor(X./Y).*Y取整函数fix向零方向取整floor向下取整ceil向上取整数论函数round(x)四舍五入，最近方向取整mod(x,y)求余数lcm(x,y)整数x和y的最小公倍数gcd(x,y)整数x和y的最大公约数1.8Matlab常用函数当前第26页\共有44页\编于星期三\7点三角函数以弧度为单位>>sin(30)ans=-0.988031624092862>>sin(30*pi()/180)ans=0.5>>a=-12;b=8;>>mod(a,b)ans=4>>rem(a,b)ans=-41.8Matlab常用函数当前第27页\共有44页\编于星期三\7点>>a=[1.92.3-1.9-2.3];>>fix(a) %向零方向取整ans=12-1-2>>floor(a)

%向下取整ans=12-2-3>>ceil(a) %向上取整ans=23-1-2>>round(a)

%向最近方向取整ans=22-2-21.8Matlab常用函数当前第28页\共有44页\编于星期三\7点MATLAB是基于矩阵运算的处理工具；矩阵由数字行列构成，一行或一列的矩阵指代向量。MATLAB将一切变量或数据都当做矩阵(向量)看待；例如C=A+B，A,B,C都是矩阵,是矩阵的加运算；即使一个常数，Y=5，MATLAB也看做是一个11的矩阵；MATLAB和矩阵运算1.9矩阵和Matlab当前第29页\共有44页\编于星期三\7点>>a=[12]>>b=[32]>>a.*b %a*b’=[12]ans=34>>a./b %a/b’ans=0.33331.00001.9矩阵和Matlab当前第30页\共有44页\编于星期三\7点1.9矩阵和Matlab函数名意义min(X)向量X的元素的最小值max(X)向量X的元素的最大值mean(X)向量X的元素的平均值median(X)向量X的元素的中位数std(X)向量X的元素的标准差diff(X)向量X的相邻元素的差sort(X)对向量X的元素进行排序当前第31页\共有44页\编于星期三\7点函数名意义length(X)向量X的元素个数norm(X)向量X的欧氏（Euclidean）长度sum(X)向量X的元素总和prod(X)向量X的元素总乘积cumsum(X)向量X的累计元素总和cumprod(X)向量X的累计元素总乘积dot(X,

y)向量X和y的内积cross(X,

y)向量X和y的外积1.9矩阵和Matlab当前第32页\共有44页\编于星期三\7点>>a=[14532];>>sort(a)ans=12345>>cumsum(a) %累计和，依次向后累加ans=15101315>>sum(a) %求和，所有元素的和ans=15通过实例来理解各个函数的具体含义1.9矩阵和Matlab当前第33页\共有44页\编于星期三\7点1、输入法矩阵的元素用方括号括起来，按矩阵行的顺序输入各元素，同一行的各元素之间用空格或逗号分隔，不同行的元素之间用分号分隔。>>a=[123;321;213]a=123321213>>b=[1,2,3;3,2,1;2,1,3]b=1233212131.10建立矩阵或向量当前第34页\共有44页\编于星期三\7点2．用M文件建立矩阵

对于比较大且比较复杂的矩阵，可以通过M文件来创建矩阵或向量。1.10建立矩阵或向量函数名意义ones(m,n,p,...)ones([mnp...])返回一个m*n*p…的矩阵，元素均为1ones(size(A))返回与矩阵A同维数的矩阵，元素为1ones(m,n,…,classname)Classname为矩阵元素类型zeros(m,n,p,...)zeros([mnp...])返回一个m*n*p…的矩阵，元素均为0zeros(size(A))返回与矩阵A同维数的矩阵，元素为0zeros(m,n,…,classname)Classname为矩阵元素类型eye(m,n)、eye(n)返回一个m*n的单位矩阵，二维eye(size(A))返回与矩阵A同维数的单位矩阵当前第35页\共有44页\编于星期三\7点>>ones(2,2)ans=1111>>zeros(2,2)ans=0000>>eye(2,2)ans=10011.10建立矩阵或向量当前第36页\共有44页\编于星期三\7点3．利用冒号表达式建立一个向量

冒号表达式可以产生一个行向量：a1:step:a2其中a1为初始值，a2为终止值，step为步长。>>a=1:0.2:2a=1.00001.20001.40001.6000 1.80002.00001.10建立矩阵或向量当前第37页\共有44页\编于星期三\7点4、利用linspace函数产生行向量linspace(a,b,n)

其中a和b是生成向量的第一个和最后一个元素，n是元素总数。等价于a:(b-a)/(n-1):b>>a=linspace(1,2,6)a=1.00001.20001.40001.60001.80002.00001.10建立矩阵或向量当前第38页\共有44页\编于星期三\7点1.10建立矩阵或向量5、利用小矩阵组合形成大矩阵一个矩阵可以有其他多个矩阵组合而成，注意行、列维数要统一。>>a=[1,2,3;4,5,6];>>b=[7,8,9];>>c=[a;b]c=123456789当前第39页\共有44页\编于星期三\7点6、生成对角矩阵

diag([kkkk…])diag([k,k,k,k…])>>a=diag([3,3,3,3])a=3000030000300003>>a=diag([1,2,3,4])a=1000020000300004

也可以用于抽取矩阵的主对角线元素；>>b=(diag(a))'b=12341.10建立矩阵或向量当前第40页\共有44页\编于星期三\7点1.10建立矩阵或向量7、生成范德蒙矩阵vander([k1k2k3])vander([k1,k2,k3])vander([k1:k2:k3])>>a=vander([123])>>a=vander([1:0.5:2])a=a=1