第1讲-MATLAB基础知识

课程介绍

课程名称：MATLAB应用教材：MATLAB从入门到精通

周建兴岂兴明等编著人民邮电出版社起始周：3-14（3x12=36学时）讲课：26学时 练习实习：10学时考核：平时练习实习45%、考查55%练习实习成果形式：Email或磁盘上交电子文档联系Email:chenzhiyong@263.net

第1章MATLAB简介

1.1概述20世纪70年代由美国MathWorks公司推出；用于数值分析、优化、统计、偏微分方程数值解、自动控制、信号处理、图像处理等领域的计算和图形显示；将大量的算法以函数库的形式存储，用于直接调用；90年代初，风靡于美国各大学；90年代中后期开始在国内被应用，知名度越来越大；被广泛用于教学和科研。1.1概述特点：简单易学：是一门编程语言，不需定义变量和数组代码短小高效：用户不需要设计具体的算法，而仅需调用其函数超强的数值处理能力：包罗万象，数值计算、矩阵代数、符号计算、微分方程等，可解决工程和数学中的绝大多数计算问题强大的图形表达功能：可视化方面几乎可绘制、显示所有的图形可扩展性能：支持编写各种函数，可由用户自行开发本领域的计算问题1.1概述1.1概述大的数据文件的快速处理1.1概述课时安排：20课时用于使用，包括：数值运算，符号运算，计算方法，图形表达16课时用于程序设计，包括：

M文件程序设计、与C语言的接口、对话框、GUI编程安装运行1.1概述1.2运行环境介绍

1.2.1MATLAB中的窗口1、命令行运行方式：直接在命令行中输入命令2、M文件运行方式：将命令集写到M文件中，通过执行M文件来执行一批命令命令窗口（CommandWindow）区别：两者的执行效果一样，M文件可以进行调试及重复调用。1.2运行环境介绍

1.2.1MATLAB中的窗口命令窗口（CommandWindow）M文件窗口（M-FileEditor）起始面板（LaunchPad）工作空间窗口（Workspace）命令历史窗口（CommandHistory）当前路径窗口（CurrentDirectory）图形窗口（Figure）1.2运行环境介绍

1.2.1MATLAB中的窗口

1命令窗口输入命令，并显示文本信息的地方功能键功能功能键功能↑,Ctrl-P

重新调入上一行命令Home,Ctrl-A光标移到行首↓,Ctrl-N重新调入下一行命令End,Ctrl-E光标移到行尾←,Ctrl-Ｂ光标左移一个字符Esc消除命令行→,Ctrl-F光标右移一个字符Del,Ctrl-D删除光标处字符Ctrl-←光标左移一个字Backspace删除光标左边字符Ctrl-→光标右移一个字Ctrl-K删除至行尾1.2运行环境介绍

1.2.1MATLAB中的窗口

2M文件窗口用于编辑调试M文件的窗口类似于文本编辑器，带有Debug及Breakpoint菜单，具备调试功能，运行及调试的结果在命令窗口中显示。1.2运行环境介绍

1.2.1MATLAB中的窗口

3工作空间窗口列出当前的变量信息，包括变量名、变量数组大小、变量字节大小、变量类型。双击某一变量，如果是数值型变量，可编辑该变量1.2运行环境介绍

1.2.1MATLAB中的窗口

4命令历史窗口显示所有执行过的命令，一方面查看执行过的命令，另一方面可重复利用原来的命令。1.2运行环境介绍

1.2.1MATLAB中的窗口

5当前目录窗口显示当前目录下的所有文件的文件名、文件类型和最后修改时间。1.2运行环境介绍

1.2.1MATLAB中的窗口

6图形窗口显示图形的地方。启动方法：File菜单的New中选择Figure，或在命令窗口中输入Figure命令，或执行绘图命令。1.2运行环境介绍

1.2.1MATLAB中的窗口

7GUI制作窗口用于制作图形用户界面的窗口启动方法：File菜单的New中选择GUI。可用来制作友好的图形用户界面。1.2MATLAB的帮助系统命令行帮助：利用Help命令获得命令行帮助联机帮助：调用Help中的MATLABHelp或单击问号，可获得联机帮助，与其他系统的帮助系统相同。演示帮助：调用Help中的Demos选项，可获得演示帮助，将演示所需帮助的过程。第2章MATLAB基础知识计算介绍数值、变量和表达式数值数据类型数组单元数组和结构体字符串关系和逻辑运算2.1MATLAB计算的介绍

1、简单计算示例>>%直接输入法计算>>(10+30)*15/2ans=300>>%定义变量方法计算>>a=10;b=30;h=15;>>s=(a+b)*h/2s=300不定义变量？定义变量？2.1MATLAB计算的介绍

1、简单计算示例>>t=0:pi/50:5*pi;>>y=exp(-t/2.5).*sin(3*t);>>plot(t,y)2.1MATLAB计算的介绍

2、基本数学运算符号符号功能符号功能+加-减法*矩阵乘.*数组乘法/右除./数组右除\左除\.数组左除^乘方.^数组乘方'矩阵共轭转置.'矩阵转置2.1MATLAB计算的介绍

3、常用标点空格，.;:%‘’()[]{}_…@!2.1MATLAB计算的介绍

3、常用操作和编辑命令—操作Clc

清空命令窗口Clear清空工作区中的变量Clf

清空图形窗口Echo命令窗口信息显示开关Hold图形保持命令Load加载指定文件命令Quit推出MATLABGrid显示格网2.1MATLAB计算的介绍

3、常用操作和编辑命令—编辑功能键功能功能键功能↑,Ctrl-P

重新调入上一行命令Home,Ctrl-A光标移到行首↓,Ctrl-N重新调入下一行命令End,Ctrl-E光标移到行尾←,Ctrl-Ｂ光标左移一个字符Esc消除命令行→,Ctrl-F光标右移一个字符Del,Ctrl-D删除光标处字符Ctrl-←光标左移一个字Backspace删除光标左边字符Ctrl-→光标右移一个字Ctrl-K删除至行尾2.1MATLAB计算的介绍

4、命令窗口显示Format或者formatshort 5位定点表示，显示到小数点后第4位，缺省值Formatlong 15位定点表示，显示到小数点后第14位Formatshorte 5位浮点表示，所谓的科学计数法Formatlonge 15位浮点表示，同上Formatshortg 5位浮点和定点之间选择Formatlongg 15位定点表示，显示到小数点后第14位2.2数值、变量和表达式

1、命名规则由字母、下划线及数字组成以字母打头区分大小写不超过63个字符，多的字符串将被忽略合法命名：a,a113,Abs123_ce,abs123_ce2.2数值、变量和表达式

1、命名规则关键字不能用！用iskeyword查询>>iskeywordans='break''case''catch''continue''else''elseif''end''for''function''global''if''otherwise''persistent''return''switch''try''while'2.2数值、变量和表达式

2、特殊变量名，由系统使用，不能用的（如使用会造成混乱）ans默认的结果变量pi圆周率eps计算机中的最小数inf无穷大NaN不定数i(j)复数中的虚数单位nargin所用函数的输入变量数目nargout所用函数的输出变量数目realmin最小正实数realmax最大正实数varargin函数输入的变量中，可变变量的输入个数varargout可变的函数输出个数2.3数值数据类型

2.3.1整数支持8位、16位、32位、64位的有符号和无符的整数数据类型注意：MATLAB默认双精度，需用整数时需指定变量的数据类型定义整数数据类型：uint8int8uint16int16uint32int32uint64int642.3数值数据类型

2.3.1整数不同数据类型不能实现运算>>a=int8(1:9)a=123456789>>b=cast(a,'int16')b=123456789>>a+b???Errorusing==>plusIntegerscanonlybecombinedwithintegersofthesameclass,orscalardoubles.2.3数值数据类型

2.3.2浮点数MATLAB默认双精度（double），也支持单精度类型（single）>>a=single(1:8)a=12345678>>b=rand(1,8)b=0.95010.23110.60680.48600.89130.76210.45650.0185>>c=a+bc=1.95012.23113.60684.48605.89136.76217.45658.0185单精度可以与双精度混和运算，结果为单精度数据>>class(a)ans=single>>class(b)ans=double>>class(c)ans=single2.3数值数据类型

2.3.2浮点数Inf

表示无穷大NaN

表示被0除>>d=2/0Warning:Dividebyzero.d=

Inf>>d=0/0Warning:Dividebyzero.d=

NaN2.3数值数据类型

2.3.3整型浮点数间的操作函数double创建或转化为doublesingle创建或转化为singleint8,…,int64

uint8,…,uint64

isnumeric是否为数据isinterger

isfloat

isa(x,'type')是否为指定的数据类型cast(x,'type')转化为指定数据类型2.3数值数据类型

2.3.4常见的数学函数sinasin

cos

acostanatancotacotsinh

asinh

cosh

acoshtanh

atanhcoth

acoth^explnlglbsqrt角度单位：弧度函数列表详见P42-442.4数组

2.3.1一维数组创建

1、直接输入构造直接输入：在方括号内输入，元素间用空格或逗号隔开，行间用分号隔开MatLab的基本数据单元标量也看作1×1的数组>>a=[1,3,8;2,5,3]a=138253>>a=[138;253]a=138253>>a=[138;2,53]a=1382532.4数组

2.3.1一维数组创建

2、规则构造1)、利用first:increment:last构造，即开始:增量:结束。缺省的增量为1。如：x=[0:0.6:2]2)、利用MATLAB函数linspace来创建数组。定义元素个数而非增量linspace(first_value,last_value,number)也等间隔的创建数组>>x=[0:0.6:2],y=0:0.6:2x=00.60001.20001.8000y=00.60001.20001.8000>>z=linspace(0,2,4)z=00.66671.33332.00002.4数组

2.4.1一维数组创建

3、数组访问>>x=0:0.3:2x=00.30000.60000.90001.20001.50001.8000>>y1=x(4),y2=x(1:4),y3=x(4:end),y4=x(1:2:end)y1=0.9000y2=00.30000.60000.9000y3=0.90001.20001.50001.8000y4=00.60001.20001.80002.4数组

2.4.2多维数组创建

1、直接输入直接输入：与数组一样，在方括号内输入，元素间用空格或逗号隔开，行间用分号隔开>>A=[1234;linspace(0,5,4);1:2:7;3:6]A=1.00002.00003.00004.000001.66673.33335.00001.00003.00005.00007.00003.00004.00005.00006.00002.4数组

2.4.2多维数组创建

2、数组编辑器输入双击workspace中的一个变量，就可启动数组编辑器，即为矩阵编辑器可以设定矩阵的大小及编辑矩阵2.4数组

2.4.2多维数组创建

3、文件输入Importdata(1)、菜单File->ImportData(2)、Workspace的loaddatafile工具(3)、命令>>a=load('D:\MatLab应用\2009\dr.drt');MatLab中还有高维数组，如三维数组包含行、列、层2.4数组

2.4.3数组运算

1、数组与数间的四则运算数组的每个元素与数单独进行运算得到新的数组元素2.4数组

2.4.3数组运算

2、数组间的运算四则运算：参与运算的数组大小必须相等，运算由对应的元素相互运算，运算符号分别为“+，-，.*，./或.\”幂运算：各数组元素进行独立的幂运算，运算符号为“.^”指数运算、对数运算及开方运算：由相应的运算函数（非运算符号）完成，函数分别为：exp，log，sqrt2.4数组

2.4.3数组运算

5、寻址和搜索寻址方法A(r,c)A(r,:)A(:,c)A(:)A=1.00002.00003.00004.000001.66673.33335.00001.00003.00005.00007.00003.00004.00005.00006.0000>>A(3,3)ans=5>>A(:,3)ans=3.00003.33335.00005.0000>>A(2,:)ans=01.66673.33335.0000>>A(:)ans=1.000001.00003.00002.00001.66673.00004.00003.00003.33335.00005.00004.00005.00007.00006.00002.5字符串

1、创建>>T='WuhanUniversity'T=WuhanUniversity2.5字符串

2、操作>>size(T)ans=116>>u=double(T)u=87117104971103285110105118101114115105116121>>disp(T)WuhanUnivers