Matlab语言基础

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。

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。

第二章 MATLAB语言基础教学重点：矩阵运算、MATLAB程序设计教学难点：基本算术运算与点运算、switch语句、try语句、for语句MATLAB是英文MATrix LABoratory（矩阵实验室）的缩写。

矩阵是MATLAB最基本、最重要的数据对象，MA TLAB的大部分运算或命令都是在矩阵运算的意义下执行的，而且这种运算定义在复数域上。

一、MATLAB编程基础1．变量MATLAB对变量名称有以下三个规定：●变量名称开头必须是英文字母，后面可以接英文字母、下划线、数字●区分大小写●变量名称长度应不超过31个字符2．预定义变量在MA TLAB中，有一些预先定义好的保留数值和函数供用户使用，这些特殊函数和数3．基本赋值语句MATLAB最基本的赋值语句结构为：变量名列表＝表达式表达式可以用分号结束，也可以用逗号或换行号结束，但它们的含义不同。

如果用分号结束，则程序运行时等式左边的变量的运行结果将不在屏幕上显示出来，否则将把左边变量的运行结果全部显示出来。

4．工作空间的管理1）who和whos可以用who或whos命令来查看程序中使用的变量表，who命令只返回一个简单的变量列表，whos命令返回全部变量的变量名（Name）、大小（Size）、元素数（Element）、字节数（Byte）、表现密度（Density）、有无复数（Complex），除了对单个变量给出相应的信息外，还将给出整个变量空间的占用情况。

2）clear可以调用clear命令来删除其中的一些不再使用的变量，这样可以使得整个工作空间更简洁。

3）exist如果用户想查询在当前的工作空间中是否存在一个变量时，可以使用exist命令来实现，改函数的调用格式为：i=exist(‘A’);返回值i表示变量名存在的形式，含义如下：i=1：表示在当前工作空间中存在一个变量名为A的矩阵i=2：表示在MA TLAB的工作路径下存在一个名为A.m的文件i=3：表示在MA TLAB的工作路径下存在一个名为A.mex的文件i=4：表示存在一个编译号的名为A.m的SIMULINK文件i=5：表示存在一个MATLAB函数A( )i=0：表示不存在和A有关的变量和文件4）size( )、length( )、ndims( )size( )返回矩阵的行数和列数length( )返回矩阵行数和列数的最大值ndims( )给出矩阵的维数5．字符串在MA TLAB中，字符串是用单撇号括起来的字符序列。

（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。

Matlab语⾔基础⼀、Matlab的变量与常量Matlab中变量与常量存储都就是相应的数据。

数据类型:基本类型、构造类型、符号对象基本类型:数字型、字符串型数字型:整型、浮点型整形:⽆符号、有符号(int8、int16、int32、int64 1位、2位、4位、8位)浮点型:单精度(32位)、双精度(64位)基本类型:数组类型(常见)、细胞类型、结构类型、类类型符号对象(⽐较少见)变量:在运算过程中其数值可以改变的量;常量:在运算过程中其数值不改变的量。

变量命名规则:变数名称就是由⼀个字母开头,其后可以有任意数量的字母、数字或下划线。

在变量命名时尽量使⽤⼩写字母,名字要有实在的意义,不要与系统保留的关键字(常量)与函数名相同的名字,容易出错。

MATLAB就是区分⼤⼩写的,变量名可以就是任意长度。

Matlab语⾔就是⼀种弱类型语⾔,C语⾔就是强类型语⾔,变量在复制之前要对它的类型进⾏严格的申明,不同就会出错,⽽matlab 不需要事先申明。

变量初始化:1、采⽤赋值语句初始化变量;2、⽤input函数从键盘输⼊初始化变量,如下:3、matlab已经定义好了的⼀些常量:I、j虚数;Inf⽆穷⼤;NaN不定式;pi圆周率;ans特殊的变量。

⼆、matlab的基本数据结构标量、向量、数组、矩阵的概念:标量、向量、数组本质上就是特殊的矩阵形式;matlab 常⽤的就是⼆维矩阵;标量1*1的矩阵;向量可以瞧成就是1⾏或者1列的矩阵;向量就是数学中的说法,数组就是matlab语⾔中的说法,但向量与数组在这⾥指的就是同⼀种数据结构,可以互⽤。

⼿动⽣成矩阵:⾏矩阵:a = [1 2 3]列矩阵:b = [1 2 3]’或 b = [1;2;3]2*2矩阵:c = [1 2;3 4]使⽤内置函数⽣成矩阵:常⽤的有 o nes,eye,zeros,size,length、利⽤冒号表达式⽣成矩阵:冒号:⽤来⽣成向量,定义数组下标,数组的循环迭代。

学习MATLAB编程语言的基础知识章节一：MATLAB编程语言的概述MATLAB是一种高级编程语言和环境，专门用于科学计算和数据分析。

它由MathWorks公司开发，已成为许多领域中研究人员和工程师的首选工具。

MATLAB具有强大的数值计算能力和丰富的功能库，可以处理各种数学问题，如线性代数、信号处理、优化和图像处理等。

此外，MATLAB还提供了交互式编程环境，使用户能够快速测试和调试代码。

章节二：MATLAB编程环境的介绍MATLAB的编程环境包括命令窗口、编辑器和调试器等组件。

用户可以通过命令窗口直接输入和执行MATLAB代码，也可以通过编辑器创建和编辑脚本或函数。

调试器功能可用于跟踪代码执行过程、检查变量的值和查找错误。

章节三：MATLAB基本语法和数据类型MATLAB的语法与传统的编程语言类似，使用分号作为语句结束符，并使用变量来存储数据。

常用的数据类型包括数字、字符串、矩阵和结构体等。

MATLAB还支持各种运算符和控制流语句，例如循环、条件语句和函数调用等。

章节四：MATLAB中的向量和矩阵操作MATLAB中的向量和矩阵操作是其特有的优势之一。

用户可以使用简洁的语法来执行向量和矩阵的数学运算，如加法、减法、乘法和除法等。

此外，MATLAB还提供了许多方便的函数来处理向量和矩阵，例如转置、求逆、矩阵乘法和行列式计算等。

章节五：MATLAB中的绘图与数据可视化MATLAB提供了强大的绘图工具箱，可以创建各种类型的图形，例如线图、散点图、柱状图和曲线图等。

用户可以使用简洁的命令来设置图形的样式、坐标轴标签和图例等。

此外，MATLAB还支持三维绘图和动画效果，使用户能够更好地呈现和分析数据。

章节六：MATLAB中的函数和脚本编程MATLAB允许用户创建自定义函数和脚本，以实现特定的计算任务。

函数是一段可重复使用的代码块，可以接受输入参数并返回输出结果。

脚本则是一系列按顺序执行的命令，用于完成特定的计算过程。

实验二MATLAB语言基础一、实验目的基本掌握MATLAB向量、矩阵、数组的生成及其基本运算（区分数组运算和矩阵运算）、常用的数学函数。

了解字符串的操作。

二、实验内容1．向量的生成与运算；2．矩阵的创建、引用和运算；3．多维数组的创建及运算；4．字符串的操作。

三、实验步骤1．向量的生成与运算①向量的生成向量的生成有三种方法：直接输入法：生成行向量、列向量；冒号表达式法：变量=初值：间隔（可正可负）：终值函数法：使用linspace线性等分函数，logspace对数等分函数。

格式为：linspace(初值，终值，个数)Logspace(初值，终值，个数), 初值及终值均为10的次幂。

②向量的运算A=[1 2 3 4 5],b=3:7,计算两行向量的转置，两行向量人加、减，两列向量的加、减；向量的点积与叉积。

a=[1 2 3 4 5];b=3:7;at=a',bt=b'e1=a+b,e2=a-bf1=at+bt,f2=at-btg1=dot(a,b),g2=a*btg4=a.*bA=1:3;B=4:6;g3=cross(A,B)注意:g1和g2的结果是否相同，为什么？g4的结果与g1和g2人结果是否一样，为什么？2．矩阵的创建、引用和运算矩阵是由n×m元素构成的矩阵结构。

行向量和列向量是矩阵的特殊形式。

①矩阵的创建矩阵的创建可由以下方法进行操作：直接输入法、抽取法、函数法、拼接法。

具体步骤为：建立两个矩阵，利用已学过的函数，对此进行所述四种方法进行操作。

a=[1 2 3;4 5 6];b=[1 4 72 5 83 6 9];a(1)a(4:end)b(:,1)b(:)b(5)a=fix(rand(3)*100)%建立一个两位有效整的随机矩阵b=a(1:3,2:3)c=a([1 3],[2 4])d=a([1 3 ;2 4])a=ones(3,3)b=zeros(3)c=eye(3)d=magic(3)%建立一个行、列、对角线上的和为一相同的数的魔术矩阵c=eye(3)d=[a b]f=[a;c]②矩阵的运算矩阵的运算有基本运算（加、减、乘、左除、右除）等，还有矩阵函数运算（求逆inv、秩rank、矩阵的翻转、矩阵的转置）等。

MATLAB入门教程1．MATLAB的基本知识1-1、基本运算与函数在MATLAB下进行基本数学运算，只需将运算式直接打入提示号（〉〉）之後，并按入Enter键即可.例如：〉> (5＊2+1。

3—0.8）＊10/25ans =4。

2000MATLAB会将运算结果直接存入一变数ans，代表MATLAB运算後的答案（Answer)并显示其数值於萤幕上。

小提示：”>>”是MATLAB的提示符号（Prompt）,但在PC中文视窗系统下,由於编码方式不同，此提示符号常会消失不见，但这并不会影响到MATLAB的运算结果。

我们也可将上述运算式的结果设定给另一个变数x：x = （5*2+1。

3—0。

8）＊10^2/25x = 42此时MATLAB会直接显示x的值。

由上例可知，MATLAB认识所有一般常用到的加（+）、减(-）、乘（*）、除(/)的数学运算符号,以及幂次运算（^）。

小提示：MATLAB将所有变数均存成double的形式，所以不需经过变数宣告（Variable declaration)。

MATLAB同时也会自动进行记忆体的使用和回收，而不必像C语言，必须由使用者一一指定。

这些功能使的MATLAB易学易用，使用者可专心致力於撰写程式,而不必被软体枝节问题所干扰.若不想让MATLAB每次都显示运算结果,只需在运算式最後加上分号（;）即可,如下例：y = sin(10）＊exp(—0。

3＊4^2)；若要显示变数y的值，直接键入y即可：>>yy =-0.0045在上例中，sin是正弦函数，exp是指数函数，这些都是MATLAB常用到的数学函数.下表即为MATLAB常用的基本数学函数及三角函数:小整理：MATLAB常用的基本数学函数abs(x）：纯量的绝对值或向量的长度angle(z):复数z的相角(Phase angle）sqrt(x)：开平方real（z）：复数z的实部imag（z)：复数z的虚部conj（z)：复数z的共轭复数round（x）：四舍五入至最近整数fix（x):无论正负,舍去小数至最近整数floor（x):地板函数，即舍去正小数至最近整数ceil(x)：天花板函数,即加入正小数至最近整数rat（x)：将实数x化为分数表示rats（x）：将实数x化为多项分数展开sign（x）：符号函数（Signum function)。