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MATLAB讲义第一章 MATLAB系统概述1.1 MATLAB系统概述MATLAB（MATrix LABoratory）矩阵实验室的缩写，全部用C语言编写。
特点：（1）以复数矩阵作为基本编程单元，矩阵运算如同其它高级语言中的语言变量操作一样方便，而且矩阵无需定义即可采用。
（2）语句书写简单。
（3）语句功能强大。
（4）有丰富的图形功能。
如plot,plot3语句等。
（5）提供了许多面向应用问题求解的工具箱函数。
目前，有20多个工具箱函数，如信号处理、图像处理、控制系统、系统识别、最优化、神经网络的模糊系统等。
（6）易扩充。
1.2 MATLAB系统组成（1）MATLAB语言MATLAB语言是高级的矩阵、矢量语言，具有控制流向语句、函数、数据结构、输入输出等功能。
同时MATLAB又具有面向对象编程特色。
MATLAB语言包括运算符和特殊字符、编程语言结构、字符串、文件输入/输出、时间和日期、数据类型和结构等部分。
（2）开发环境MATLAB开发环境有一系列的工具和功能体，其中大部分具有图形用户界面，包括MATLAB桌面、命令窗口、命令历史窗口、帮助游览器、工作空间、文件和搜索路径等。
（3）图形处理图形处理包括二维、三维数据可视化，图像处理、模拟、图形表示等图形命令。
还包括低级的图形命令，供用户自由制作、控制图形特性之用。
（4）数学函数库有求和、正弦、余弦等基本函数到矩阵求逆、求矩阵特征值和特征矢量等。
MATLAB数学函数库可分为基本矩阵和操作、基本数学函数、特殊化数学函数、线性矩阵函数、数学分析和付里叶变换、多项式和二重函数等。
（5）MATLAB应用程序接口（API）MATLAB程序可以和C/C++语言及FORTRAN程序结合起来，可将以前编写的C/C++、FORTRAN语言程序移植到MATLAB中。
1.3 MATLAB的应用范围包括：MATLAB的典型应用包括：●数学计算●算法开发●建模、仿真和演算●数据分析和可视化●科学与工程绘图●应用开发（包括建立图形用户界面）以矩阵为基本对象第二章 Matlab基础2.1 MATLAB快速入门（1）搜索路径搜索路径也被看作是MATLAB的路径，其包含的文件被认为在路径上。
![第1章 MATLAB入门.pdf_MATLAB信号处理超级学习手册_[共9页]](https://img.taocdn.com/s1/m/c2bbc23d998fcc22bdd10d75.png)
第1章 MATLAB入门MATLAB是一种用于数值计算、可视化及编程的高级语言和交互式环境。
使用MATLAB，用户可以分析数据、开发算法、创建模型和应用程序。
MATLAB借助编程、工具和内置数学函数，可以探求多种方法，比电子表格或其他传统编程语言更快地求取结果。
它是一种功能强大的科学计算软件。
在使用之前，读者应该对它有一个整体的了解。
本章主要介绍MA TLAB的基本知识，如主要特点、系统安装、基本操作等。
学习目标：1．理解MATLAB的特点。
2．熟悉MATLAB各种平台的窗口。
3．熟练掌握MATLAB的各种基本操作。
4．熟悉MATLAB中M文件的操作。
1.1 MATLAB概述MATLAB是由美国MathWorks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。
1.1.1 什么是MATLABMATLAB提供了一个高性能的数值计算和图形显示的科学和工程计算软件环境。
这种易于使用的MATLAB环境，是由数值分析、矩阵运算、信号处理和图形绘制等组成。
在这种环境下，问题和解答的表达形式（程序）几乎和它们的数学表达式完全一样，而不像传统的编程那样繁杂。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C、FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使其成为一个强大的数学软件。
MATLAB在新的版本中也加入了对C、FORTRAN、C++、Java的支持。
用户可以直接调用它们，也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用。
此外，许多的MATLAB爱好者还编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载使用。
第一章MATLAB基础知识1.1 MATLAB开发环境1.MATLAB操作桌面MATLAB4.0以上版本都是在Windows以上环境支持下操作与运行的，因此，这里必须假定读者对Windows有一定的了解和掌握。
本书以Windows98环境，MATLAB6.5版本为例介绍。
书中绝大多数例子在MA TLAB5.3版本中亦能使用.要想进入MATLAB系统，方法有二：（1）在Windows98的桌面上双击MATLAB快捷图标。
（2）单击Windows98的“开始”按钮，再依次单击：程序/MA TLAB/MA TLAB6.5；图1-1MATLAB6.5除保留了传统的命令窗口外，还增加了启动平台窗口、工作空间窗口、命令历史窗口、当前路径窗口等窗口，与新的M文件编辑器和新的在线帮助浏览器等共同构成了MA TLAB6.5的开发环境。
MATLAB的开发环境是MATLAB语言的基础和核心部分，MATLAB语言的全部功能都是在MA TLAB的开发环境中实现的，MA TLAB的仿真工具Simulink、MATLAB的工具箱等其他附加功能的实现也必须使用MATLAB开发环境，因此，掌握MATLAB 的开发环境是掌握MATLAB语言的关键。
启动MA TLAB后，将显示包括命令窗口、启动平台窗口、工作空间窗口、命令历史窗口和当前路径窗口等5个窗口和主菜单组成的操作桌面（图1-1）。
本节对操作桌面的各个窗口作简要介绍，部分窗口的功能和使用将在以后的章节中详细介绍。
操作桌面缺省状态下显示3个窗口，当前路径和工作空间窗口在同一位置显示，可以通过该窗口下方的箭头或窗口标签来切换，命令历史窗口和当前目录窗口在同一位置显示，可以通过该窗口下方窗口标签来切换。
每个窗可以脱离操作桌面独立出来。
也可以通过菜单View来选择显示哪些窗口。
MATLAB还设定了几种特定的窗口布局方式，在View菜单的Desktop Layout选项中，给定了6种布局方式：Default（缺省方式）Command Window Only（只显示命命令窗口方式）Simple（简单方式，只有命令历史窗口和命令窗口）Short History（低命令历史窗口方式）Tall History（高命令历史窗口方式）Five Panel（5个窗口平铺方式）2.MATLAB的通用参数设置MATLAB的通用参数和各功能窗口的参数可以通过主菜单中的file/Preferences项设置，这里先介绍通用参数的设置。
（Ⅰ）基础篇第一章 Matlab语言概述§1.语言特点MATLAB是Mathworks公司于20世纪80年代推出的数值计算软件。
得到了广泛的应用。
MATLAB的全称是Mateix Laboratory，意思是矩阵实验室。
它是以矩阵运算为基础的新一代程序语言。
MATLAB是集数学运算、图形处理、程序设计和系统建模为一体的著名编程语言软件，它具有功能强大、使用简单等优点，是进行科学研究和工程实践的有力工具。
与Fortran和C相比，MATLAB语句更简洁、明了，更加符合人们的思维习惯。
并且还具有良好的数据可视化功能。
MATLAB包括两部分：基本部分-主要指数据计算和可视化功能。
扩展部分-主要指工具箱。
§2 基本操作和简单语句输入1. 简单语句输入（简单计算器用法）例1：计算a⨯y÷⨯=（a = 2，b =3，c = 5 ）+acbb[程序] 在命令窗口输入>> a=2;b=3;c=5;>> y=a*b+c*b/a 回车[输出] y =13.5000例2：计算64(tan3⨯+45)/2760cos[程序] >> (tan(pi/4)+cos(pi/3))*27^(1/3)/sqrt(64)ans =0.56252. 变量表达式数值（1）变量* matlab语句一般形式为：变量=表达式（或数），若变量和“=”省略，输出时自动建立“ans”默认变量。
* 对大小写敏感，如sqrt（平方根）对，而SQRT，Sqrt全错。
* 变量名第一个字符必须是英文字母，最多可包含31个字符，（含英文、数字、下连符）。
不得包含空格和标点。
* 系统遇到一个新变量名时，它会自动生成变量，若该变量早已存在，系统会自动更新内容。
表1-1 默认预定义变量（永久变量）例3：无穷大的使用>> x =1/0Warning: Divide by zero.x =Inf* 在MATLAB中这样的操作不会引起程序执行中断，只是在给出警告信息的同时，用一个特殊的符号Inf来表示。
第1章 MATLAB系统环境习题1一、选择题1．最初的MA TLAB核心程序是采用（）语言编写的。
AA．FORTRAN B．C C．BASIC D．PASCAL2．2016年3月发布的MA TLAB版本的编号为（）。
BA．MA TLAB 2016Ra B．MA TLAB R2016aC．MATLAB 2016Rb D．MA TLAB R2016b3．下列选项中能反应MA TLAB特点的是（）。
DA．算法最优B．不需要写程序C．程序执行效率高D．编程效率高4．当在命令行窗口执行命令时，如果不想立即在命令行窗口中输出结果，可以在命令后加上（）。
CA．冒号（:）B．逗号（,）C．分号（;）D．百分号（%）5．如果要重新执行以前输入的命令，可以使用（）。
DA．左移光标键（←）B．右移光标键（→）C．下移光标键（↓）D．上移光标键（↑）6．MA TLAB命令行窗口中提示用户输入命令的符号是（）。
BA．> B．>> C．>>> D．>>>>7．plot(x,y)是一条（）命令。
CA．打印B．输出C．绘图D．描点8．以下两个命令行的区别是（）。
A>> x=5,y=x+10>> x=5,y=x+10;A．第一个命令行同时显示x和y的值，第二个命令行只显示x的值B．第一个命令行同时显示x和y的值，第二个命令行只显示y的值C．第一个命令行只显示x的值，第二个命令行同时显示x和y的值D．第一个命令行只显示y的值，第二个命令行同时显示x和y的值9．下列命令行中，输出结果与其他3项不同的是（）。
DA．>> 10+20+... B．>> ...30 10+20+30C．>> 10+20+30%5 D．>> %10+20+3010．下列选项中，不是MATLAB帮助命令的是（）。
CA．lookfor B．lookfor –all C．search D．help二、填空题1．MA TLAB一词来自的缩写。
第一章M A T L A B概况与基本操作1.选择题：(1)最初的MATLAB核心程序是采用A语言编写的。
(2)即将于2011年9月发布的MATLAB新版本的编号为D。
2011Ra 2011Rb R2011a R2011b(3)在默认设置中，MATLAB中的注释语句显示的颜色是D。
A.黑色B.蓝色C.红色D.绿色(4)如果要以科学计数法显示15位有效数字，使用的命令是B。
long long e long g long d(5)在命令窗口新建变量a、b，如果只查看变量a的详细信息，使用的命令为B。
a a(6)如果要清除工作空间的所有变量，使用的命令为 C 。
all C.两者都可 D.两者都不可(7)在创建变量时，如果不想立即在命令窗口中输出结果，可以在命令后加上D。
A.冒号B.逗号C.空格D.分号(8)如果要重新执行以前输入的命令，可以使用B键。
A.下箭头↓B.上箭头↑C.左箭头←D.右箭头→(9)如果要查询函数inv的相关信息，并显示在命令窗口，应使用命令A。
D.三者均可(10)如果要启动Notebook文档，下列D操作是可行的。
A.在命令窗口输入notebook命令B.在命令窗口输入notebook filename命令C.在Word中启动M-book文档D.三者均可2.填空题：(1)MATLAB是MATrix和LABoratory两个单词前三个字母的组合，意为“矩阵实验室”，它的创始人是Cleve Moler和Jack Little。
(2)在MATLAB的默认设置中，关键字显示的字体为蓝色，命令、表达式、计算结果显示的字体为黑色，字符串显示的字体为紫色，注释显示的字体为绿色，错误信息显示的字体为红色。
(3)在命令窗口中，输出结果显示为各行之间添加空行的命令为format compact，各行之间不添加空行的命令为format compact。
备注：本题布置给大家时有一点小错误，现在予以更正。
第1章MATLAB 7.x概述
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Matrix Laboratory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。
本门课程以MATLAB 7.3和simulink 6.5版为平台进行全面地介绍。
1.1 MATLAB 7.3 简介
1.1.1 MATLAB的系统结构
MATLAB系统由MATLAB开发环境、MATLAB语言、MATLAB数学函数库、MATLAB图形处理系统和MATLAB应用程序接口（API）五大部分组成。
（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）MATLAB的数学函数库包含了大量的计算算法。
（4）MATLAB的图形处理系统能够将二维和三维数组的数据用图形表示出来。
（5）MATLAB应用程序接口使MATLAB语言能与C或FORTRAN等其他编程语言进行交互。
1.1.2 MATLAB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
1.1.3 MATLAB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。
1.2 MATLAB 7.3的开发环境
1.2.1 MATLAB 7.3的环境设置
1.2.3 菜单和工具栏
1. 菜单
MATLAB 7.3还会根据不同的窗口，增加一些浮动菜单。
（1）File菜单
（2）Edit菜单
（3）Debug菜单
（4）Desktop菜单
（5）Windows菜单
（6）Help菜单
（7）开始菜单
在MATLAB操作界面的左下角有一个按钮，是MATLAB的快捷菜单。
开始菜单中显示的为现场菜单，包括交互界面窗口的列表，快捷方式和常用的子菜单项。
2. 工具栏
工具栏是在编程环境下提供的对常用命令的快速访问，当鼠标停留在工具栏的按钮上时，就会显示出该按钮的功能。
1.2.4通用窗口
MATLAB 7.3工作界面中的常用窗口包括命令窗口、历史命令窗口、当前工作目录窗口、工作空间浏览器窗口、变量编辑窗口、M文件编辑／调试窗口、帮助窗口和程序性能剖析窗口等。
所有窗口都可以单独显示，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（Command Window）
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。
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“Numeric Format”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
2. 历史命令窗口（Command History）
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。
3. 当前目录浏览器窗口（Current Directory Browser）
查看工作目录下文件的相关信息的常用命令如下：
☟what：列出当前目录下的M、MAT、MEX文件清单。
☟dir：显示当前目录或指定当前目录下的文件。
☟cd 路径：改变或显示当前工作目录；路径可省略，省略时为显示当前工作目录；cd ..表示回到上一级目录。
☟type：显示文件内容。
☟delete：删除文件。
☟which 文件名：指出M文件、MEX文件、工作空间变量、内置函数或Simulink 模型所在的目录。
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MATLAB 7.3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（Array Editor）
启动数组编辑器窗口的方法有：
☟在工作空间窗口中双击该变量；
☟在工作空间窗口中选择变量，按鼠标右键在快捷菜单中选择“Open…”菜单；
☟单击工具栏中的打开变量（Open Selection）按钮。
6. M文件编辑／调试器窗口（Editor／Debugger）
打开M文件编辑／调试器窗口的方法有：
单击MATLAB工作界面工具栏上的图标；
单击菜单“File”→“New”→“M-file”创建新M文件；
单击MATLAB工作界面上的图标，打开相应文件；
单击菜单“File”→“Open…”，在出现的“Open”对话框中选择文件名后单击“打开”按钮，打开相应文件；
用鼠标双击当前目录窗口中的M文件，可直接打开相应的文件。
7. 程序性能剖析窗口（Profiler）
程序性能剖析窗口用来对M文件各命令的耗时进行分析，打开程序性能剖析窗口的方法有：
☟单击MATLAB工作界面工具栏上的图标；
☟选择菜单“Desktop”→“Profiler”；
☟在命令窗口中输入“profile viewer”命令。
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-in Function）；
☟然后在当前目录上，检查是否有相应的“.m”或“.mex”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“.mex”的文件存在；
☟如果都不是，则MATLAB发出错误信息。
2. 设置搜索路径窗口（Set Path）
3. 设置搜索路径的常用命令
（1）path命令
path(path, '新目录')
（2）addpath命令
addpath 目录1 目录2…参数
例1-9 使用命令设置搜索路径
>>addpath c:\TEMP -begin
>>path (path,'c:\TEMP')
>>p=path
练习：
在MATLAB中__C____用于括住字符串。
A. ,
B. ;
C. ''
D. ""
练习：
在MATLAB的命令窗口中执行____B__命令，使数值5.3显示为
5.300000000000000e+000。
A. format long
B. format long e
C. format short
D. format short e
练习：
在MATLAB的命令窗口中执行“x”，关于MATLAB的搜索顺序，下面说法正确的是____C__
A. 搜索路径窗口中所有路径的先后顺序是随意的；
B．首先到搜索路径窗口中的路径中去搜索“x”；
C．首先在工作空间搜索“x”；
D．首先在工作空间搜索“x.m”文件。
