《MATLAB教程及实训 第4版》课件 第1章MATLAB概述

第1章MATLAB2021a概述1.1MATLAB2021a简介1.2MATLAB2021a的开发环境1.3MATLAB2021a的其他管理1.4一个简单的实例1.5MATLAB的发布功能1.6MATLAB2021a的帮助系统本章小结和练习MATLAB是目前世界上最流行的、应用最广泛的工程计算和仿真软件。MATLAB是MatrixLaboratory的缩写，它的产生是与数学计算紧密联系在一起的。MATLAB是一个交互式开发系统，其基本数据要素是矩阵Matrix。本书以MATLAB2021a产品族为平台进行全面地介绍。Mathworks公司网站：MATLAB软件的创始人，美国工程院院士，著名数学家CleveMoler教授在2012年10月9日到10月18日间来华进行高校访问。微信公众号：MATLAB手机APP：MATLAB1.1MATLAB2021a简介

1.1.1MATLAB产品家族的组成MATLAB的产品家族主要包括MATLAB、Simulink和PolySpace产品族。（1）MATLAB语言是基于矩阵的编程语言，能实现数学运算和对数据使用图形进行可视化。（2）Simulink是模块图环境，与MATLAB相集成，可用于进行动态系统的建模和仿真。（3）PolySpace是由BugFinder和CodeProver组成，在汽车、航空航天、铁路、医疗等行业得到广泛应用。用四种方法描述cos(x)*sin(y)图形1.1.2MATLAB的系统组成MATLAB系统由MATLAB开发环境、MATLAB语言、数学函数库、图形处理系统、APP设计工具和MATLAB外部语言接口等部分组成。（1）MATLAB开发环境是一个集成的工作环境。（2）MATLAB语言具有程序流程控制、函数、数据结构、输入输出和面向对象的编程特点，是基于矩阵/数组的语言。（3）数学函数库包含了大量的计算算法。（4）图形处理系统能够将数组的数据用图形表示出来。（5）APP设计工具包含交互式控件。（6）MATLAB外部语言接口使与其他编程语言进行灵活的双向集成。1.1.3MATLAB的特点1.运算功能强大2.编程效率高3.强大而智能化的作图功能4.可扩展性强5.Simulink动态仿真功能1.1.4MATLAB工具箱MATLAB的工具箱（Toolbox）是一个专业家族产品，工具箱实际上是MATLAB的M文件和高级MATLAB语言的集合，用于解决某一方面的专门问题或实现某一类的新算法。包括应用数学类、控制类、信号处理类等工具箱。1.2MATLABR2010a的开发环境

1.2.1MATLABR2010a的环境设置工作空间窗口命令窗口当前文件夹MATLAB工具栏1.2.2工具栏MATLAB操作界面的面板主要是按功能来划分的，HOME面板为MATLAB的主要界面，另外还有绘图面板（PLOTS）和应用软件面板（APPS）

1.HOME页工具栏

（1）“FILE”区工具栏（2）“VARIABLE”区工具栏（3）“CODE”区工具栏（4）“SIMULINK”区工具栏（5）“ENVIRONMENT”区工具栏（6）“RESOURCES”区工具栏2.绘图面板工具栏3.应用软件面板工具栏

(a)AppDesigner窗口(b)“Add-onExplorer”窗口1.2.3通用窗口MATLAB2021a的HOME面板默认有三个窗口，都是最常用的窗口，分别是：命令窗口、当前目录浏览器窗口和工作空间窗口。所有窗口都可以单独显示，在窗口右上角单击下拉箭头

使用Undock和Dock可使窗口单独出来和返回到MATLAB工作界面中。1.命令窗口（CommandWindow）在命令窗口中输入MATLAB的命令和数据后按回车键，立即执行运算并显示结果。MATLAB在命令窗口中的语句形式为：>>变量＝表达式;说明：命令窗口中的每个命令行前会出现提示符“>>”，没有“>>”符号的行则是显示的结果。例1-1

在命令窗口中输入不同的命令和数值，并查看其显示方式。>>a=0.5a=0.5000>>b='sin'b=sin>>ifa<1c=true%如果a<1则c为trueendc=1

表1-5常用标点练习：>>a=[12;...34]>>a=‘hello’%字符串练习表1-5，表1-6练习：在命令窗口中输入以下命令，并查看显示的图形。>>a=[1234]>>b=[5678]>>c=a+b*i>>plot(c)数值计算结果的显示格式：一种方法是在参数设置对话框的“NumericFormat”栏设置数据的显示格式。另一种方法是直接在命令窗口中使用“format”命令来进行数值显示格式的设置：format格式描述练习：打开“Preferences”窗口，设置0.0005的不同显示格式。例1-3

使用format函数在命令窗口中显示运算结果。%ex1_3sin(60)>>a=sin(60*pi/180)a=0.8660>>formatlong>>aa=0.86602540378444>>formatshorte>>aa=8.6603e-001程序分析：long格式为15位数字显示，shorte为5位科学计数显示。2.历史命令窗口（CommandHistory）历史命令窗口默认地出现在MATLAB界面的左下侧，用来记录并显示已经运行过的命令、函数和表达式。可以选择一行或多行命令进行操作例1-4

选择历史命令窗口的命令行执行并创建快捷方式。出现“ShortcutEditor”工具栏3.当前目录浏览器窗口（CurrentFolder）当前目录浏览器窗口（CurrentFolder）用来设置当前目录，并显示当前目录下的所有文件信息，并可以复制、编辑、压缩、运行.m文件和.mlx文件，以及装载MAT数据文件。在CurrentFolder窗口中选择文件“ex1_3.m”，单击鼠标右键在弹出的菜单中选择“Compareagainst”

“Choose”，并在文件夹中选择比较的文件“ex1_5.m”比较两个文件内容的不同4.工作空间浏览器窗口（Workspace）工作空间浏览器窗口用于显示内存中所有的变量名、数据结构、类型、大小和字节数，不同的变量类型使用不同的图标。在MATLAB2021a的命令窗口中也可以通过命令来查看工作空间的变量，以下是常用的命令：Who：查阅MATLAB内存变量名。Whos：查阅MATLAB内存变量名、大小、类型和字节数。clear变量名1变量名2…：删除内存中的变量，变量名1变量名2可省略，省略时表示删除所有变量。5.数组编辑器窗口（ArrayEditor）双击变量“a”，就会打开变量编辑器窗口，在变量“a”面板中可以对变量内容直接逐格修改，也可以单击工具栏的按钮进行插入、删除、排序等操作，“Transpose”按钮是转置，并可以新建变量和打印变量。6.M文件编辑／调试器窗口（Editor／Debugger）在M文件编辑窗口工具栏中有三个面板，分别是“EDITOR”、“PUBLISH”和“VIEW”，不仅可以编辑M文件，而且可以对M文件进行交互式调试；不仅可处理带.m扩展名的文件，而且可以阅读和编辑其他ASCII码文件，比如.txt文本文件。7.实时文件编辑窗口（LIVEEDITOR）实时文件编辑窗口是组合了代码、输出和格式化文本的脚本。与M文件编辑器窗口的区别是可以实时显示运行结果。在工具栏选择“New”然后选择“LiveScript”创建.mlx文件。显示运行结果8.代码分析报告窗口（CodeAnalyzerReporter）9.程序性能剖析窗口（Profiler）在MATLAB界面中，选择工具栏的“RunandTime”按钮就可以查看每行程序的运行时间，以便提高运行速度。1.3MATLAB2021a的其他管理

1.3.1MATLAB文件格式MATLABR2021a的常用文件有.m、.mlx、mat、.fig、slx.、.mdl、.p和.prj等类型。1.程序文件程序文件即M文件（M-File），其文件的扩展名为.m。2.实时编辑程序文件实时编辑程序文件是.mlx文件，是通过LiveEditor窗口生成的。3.图形文件图形文件（Figure）的扩展名为.fig。4.模型文件模型文件（Model）扩展名为.slx，可以在“File”菜单中创建Model时生成.mdl文件。5.数据文件数据文件即MAT文件，其文件的扩展名为.mat。（1）把工作空间中的数据存入MAT文件save文件名变量1变量2…参数

（2）从数据文件中装载变量到工作空间load文件名变量1变量2…

还可以通过打开ImportData窗口来从MAT文件中将变量装载到Workspace。例1-8

使用save和load命令保存和装载变量。>>a=1:2:10;>>b=[123;456];>>c='hello';>>savefile1ab %把变量a，b保存到File1.mat文件>>savefile1c-append %把变量c添加到File1.mat文件中>>clear %将工作空间变量清空>>loadfile1 %将.mat文件装载到工作空间>>savefile1–ascii %把变量a，b，c保存到File1文本文件1.3.2设置搜索路径1.MATLAB的基本搜索过程按照以下的顺序进行搜索：首先在MATLAB内存中进行检查，检查“sin”和“x”是否为工作空间的变量或特殊变量；然后检查“sin”和“x”是否为MATLAB的内部函数（Built-inFunction）；然后在当前目录上，检查是否有相应的“.m”或“.mlx”文件存在；最后在MATLAB搜索路径的所有其他目录中，依次检查是否有相应的“.m”或“.mlx”的文件存在；如果都不是，则MATLAB发出未找到的错误信息。2.设置搜索路径窗口（SetPath）

打开设置搜索路径窗口的方法有两种：在MATLAB界面选择菜单“File”→“SetPath”；在命令窗口中运行“pathtool”或“editpath”命令。1.4一个简单的实例例1-10

在MATLAB2021a的工作界面中做一个练习。通过一个简单的实例来综合了解MATLAB2021a各窗口的功能和命令的使用。>>clear%清空工作空间>>t=0:1:10t=012345678910>>y=sin(0.5*t)1.5MATLAB的发布功能MATLAB可以将编写的程序发布成文档，通过MATLAB的发布功能发布成HTML文件、doc文件、PPT或者其他文档，将M文件内容分享出去。“PUBLISH”面板单击“PUBLISH”按钮进行发布。生成HTML文件，增加注释:“%%”后面输入该“Section”的标题三个标题发布成PPT1.6MATLABR2021a的帮助系统

1.6.1使用帮助文档帮助文档窗口（Help）提供给用户方便、全面的帮助信息，在工具栏选择“Help”按钮，打开帮助文档窗口。界面由左侧目录和右侧的帮助浏览器两部分组成。1.6.2使用帮助命令1.help命令help命令可以获得MATLAB命令和M文件的帮助信息，如果知道准确的命令名称或主题词，使用help命令来查找最快捷。>>helplog10 %查