MATLAB语言概述课件

MATLAB语言概述1.1MATLAB语言的发展沿革1.2MATLAB语言的特点1.3MATLAB的工作环境1.4演示程序1.1MATLAB语言的发展沿革

MATLAB是一种科学计算软件，主要适用于矩阵运算及控制和信息处理领域的分析设计，它使用方便，输入简捷，运算高效，内容丰富，并且很容易由用户自行扩展。MATLAB当前已成为美国和其他发达国家在大学教学和科学研究中最常用而且必不可少的工具。

MATLAB是由美国Mathworks公司于1984年正式推出的，到1988年推出了3.x(DOS)版本;1992年推出了4.x版本;1997年推出了5.1版本；2000年推出了6.x版本；2005年推出了7.x版本。随着版本的升级，内容不断扩充，人机界面更加生动易学。另一方面，版本的升级对使用环境也提出了更高的要求。

MATLAB是“矩阵实验室(MatrixLaboratory)”的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，是专门针对科学和工程中计算和绘图的需求而开发的。与其他计算机语言相比，其特点是简洁和智能化，适应科技专业人员的思维方式和书写习惯，使得编程和调试效率大大提高。它用解释方式工作，键入程序立即得出结果，人机交互性能好，使科技人员乐于接受。特别是它可适应多种平台，并且随着计算机软硬件的更新而及时升级。MATLAB语言在国外的大学工学院中，特别是在数值计算用得最频繁的电子信息类学科中，已成为每个学生都掌握的工具了。它大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。学习掌握MATLAB，也可以说是在科学计算工具上与国际接轨。

MATLAB语言比较好学，因为它只有一种数据类型，一种标准的输入输出语句，不用“指针”，不需编译，比其他语言少了很多内容。听三四个小时课，上机练几个小时，就可入门了，以后自学也十分方便，通过它的演示(Demo)和求助(Help)命令，人们可以方便地在线学习各种函数的用法及其内涵。

MATLAB语言的难点是函数较多，仅基本部分就有700多个，其中常用的有二三百个，要尽量多记少查，这样可以提高编程效率，而且将会终身受益。1.2MATLAB语言的特点

MATLAB语言有以下五个特点。

1.起点高

(1)每个变量代表一个矩阵，它有n×m个元素。从MATLAB名字的来源可知，它以矩阵运算见长，在当前的科学计算中，几乎无处不用矩阵运算，这使它的优势得到了充分的体现。

(2)每个元素都看做复数。这个特点在其他语言中也是不多见的。

(3)所有的运算都对矩阵和复数有效，包括加、减、乘、除、函数运算等。

2.人机界面适合科技人员

(1)语言规则与笔算式相似。MATLAB的程序与科技人员的书写习惯相近，因此易写易读，易于在科技人员之间交流。

(2)矩阵行列数无需定义。要输入一个矩阵，用其他语言时必须先定义矩阵的阶数，而MATLAB则不必用阶数定义语句。输入数据的行列数就决定了它的阶数。

(3)键入算式立即得出结果，无需编译。MATLAB是以解释方式工作的，即它对每条语句解释后立即执行，若有错误也立即作出反应，便于编程者马上改正。这些都大大减少了编程和调试的工作量。

3.强大而简易的作图功能

(1)能根椐输入数据自动确定绘图坐标。

(2)能规定多种坐标系(极坐标、对数坐标等)。

(3)能绘制三维坐标中的曲线和曲面。

(4)可设置不同的颜色、线型、视角等。

如果数据齐全，通常只需一条命令即可出图。

4.智能化程度高

(1)绘图时自动选择最佳坐标以及自动定义矩阵阶数。

(2)作数值积分时自动按精度选择步长。

(3)自动检测和显示程序错误的能力强，易于调试。

5.功能丰富，可扩展性强

MATLAB软件包括基本部分和专业扩展两大部分。基本部分包括:矩阵的运算和各种变换，代数和超越方程的求解，数据处理和傅里叶变换，数值积分等，可以充分满足大学理工科本科的计算需要。本书将介绍这部分的主要内容。扩展部分称为工具箱。它实际上是用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，专门用于解决某一方面的问题，或实现某一类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图像处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络、小波分析等20余个工具箱，并且它们还在继续发展中。1.3MATLAB的工作环境1.3.1命令窗在Windows桌面上，双击MATLAB的图标，就可进入MATLAB的工作环境。首先出现MATLAB的标志图形，接着出现其缺省的桌面系统，如图1-1所示。图1-1MATLAB6.x的桌面系统其左上视窗为资源目录(LaunchPad)，可切换为工作空间(Workspace);其左下视窗为历史命令(CommandHistory)，可切换为当前目录(CurrentDirectory);右半个视窗则为命令窗(CommandWindow)。命令窗是用户与MATLAB进行人机对话的主要环境。“>>”是它的提示符，可以在提示符后键入MATLAB的各种命令并读出相应的结果。例如键入

x1=sqrt(5)，x2=1.37，y=3/x2答案为

x1=2.2361x2=1.3700y=2.1898命令窗主菜单的有些项目与Word相仿，这里只对其中几个主要的做一些说明。

·format命令:在MATLAB默认的formatloose(稀疏格式)下，屏幕上的显示会有许多空行，如果键入formatcompact(紧凑格式)，空行就会去掉。format命令还可以控制数字显示的方式。虽然MATLAB只采用双精度格式进行数据的存储和运算，但数字的显示格式可以有八种。在各种格式的控制命令下圆周率π的显示结果如表1-1所示。显示格式也是MATLAB接受输入数据的格式。

·命令窗编辑功能:键入和修改程序的方法与通常的文字处理相仿。特殊的功能键为

ESC恢复命令输入的空白状态 ↓调出下一行命令 ↑调出上一行(历史)命令命令窗编辑功能在程序调试时十分有用。对于已执行过的命令，如要做些修改后重新执行,就可不必重新键入，用↑键调出原命令做修改即可。

·主菜单中的编辑项功能:用它可以把屏幕上加深选定了的文字裁剪(Cut)或复制(Copy)下来,放在剪切板(ClipBoard)上，然后粘贴(Paste)到任一其他视窗的任何位置上去。这是MATLAB与其他软件(例如Word)交换文件、数据和图形的重要方法。

·主菜单中的视图项功能:用它可以改变屏幕上显示的视窗布局。例如，我们希望只显示命令窗，使它占整个屏幕，如图1-2所示，依次引出View的下拉菜单，即【View】→【DesktopLayout】→【CommandWindowOnly】。图1-2只显示命令窗的屏幕及其生成的菜单

·键入“help”，屏幕上将显示系统中已装入的函数库(即子目录)的名称。如果只装了MATLAB的基本部分，则屏幕上将显示出表1-2中所示的子目录名称。

※键入help子目录名，如helpelfun，即得出elfun库中各函数名。

※键入help函数名，如helptan2，即得到tan2函数的意义及用法。

·退出MATLAB有两种方法。一种是键入exit或quit，另一种是用鼠标双击左上角的小方块或单击右上角的×号，后者是非正常退出，该过程中所有的输入命令将不记录在“历史命令”中，所以应当尽量避免使用。1.3.2图形窗通常，只要执行了任一种绘图命令，就会自动产生图形窗，以后的绘图都在这一个图形窗中进行。如想再建一个或几个图形窗，则可键入figure，MATLAB会新建一个图形窗，并自动给它依次排序。如果要人为规定新图为图3，则可键入figure(3)。如要调看已经存在的图形窗n，也应键入figure(n)。在命令窗中，键入figure，得出空白的图形窗。如键入logo，即可生成MATLAB的标志图形，如图1-3所示。图形窗上的一排按钮，可以用来对图形进行修改或注释。图1-3MATLAB6.x的命令窗、图形窗和标志图形1.3.3文本编辑窗

MATLAB程序编制有两种方式。一种称为行命令方式，这就是在命令窗中一行一行地输入程序，计算机每次对一行命令作出反应，像计算器那样。这只能编简单的程序，在入门时可以用这种方式。程序稍复杂一些，就应把程序写成一个由多行语句组成的文件，让MATLAB来执行这个文件。编写和修改这种文件程序就要用到文本编辑器。命令窗上方最左边的按钮是用来打开文本编辑器空白页的，左边第二个按钮是用来打开原有程序文件的。打开后的文本编辑窗见图1-4。图1-4MATLAB6.x的命令窗和文本编辑窗1.4演示程序在命令窗中键入demo，将出现MATLAB的演示窗，如图1-5所示。演示窗的左侧是库目录。图1-5中选定的是图形类(Graphics)，右方上部是对该演示库的说明，下部则是库中各项目的名称。双击该名称或选中该项目后点击右下角的【Run...】方框，即出现该项目的演示界面。通常，演示画面的右侧是一些功能按钮，左上半部是图形，而左下半部则是相应的MATLAB程序语句。还可以在界面上直接修改这些语句并重新执行。因此演示程序也是一个很好的学习手段。图1-5MATLAB的演示视窗例如，图1-5中选的是MATLAB的基本部分【MATLAB】中的绘图库【Graphics】，下选的项目是复数函数图形【Plotsofcomplexfunctions】。当前选择的例子是复数z的三次方(【z^3】