州 院
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＣｈｉｚｈｏｕ ＣｏＨｅｇｅ ２００８年１Ｏ月第２２卷第５期
Ｏｃｔ．２ｏｏ８ Ｖ０１．２２ Ｎｏ．５
基于ＭＡＴＬＡＢ的矩阵在生物序列分析中的应用
钱长春 ，左先波ｚ
（１．青１５ｔ县科技局，安徽青阳２４２８００；２．安徽医科大学，安徽合肥２３００３２）
【摘要】在ＨＡＴＬＡＢ平台上利用Ｍ语言创建相应函数，改变相应参数建立ＰＡＭ和ＢＩＯＳＵＭ矩阵，对多序列比对进行验证分析，找出最好的
比对结果，标记基因差异位点进而建立系统树进行分析。结果表明：利用ＭＡＴＬＡＢ开放性的语言特点对基因序列等进行生物信息学研究具有
方便性、集成性、灵活性和直观性。
［关键词】ＨＡＴＬＡＢ；Ｈ语言；基因序列；矩阵；生物信患学
【中图分类￣－１Ｑ２９１ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１６７４一ｌ１０２（２００８）０５—００６６—０４
最近几年，由于生物技术和计算机技术的快速
发展，使得生物信息数据量急剧上升。物种之间的
关系以及新物种的发现和鉴定问题是国内外很多
研究者关注的重要问题。本文基于网络平台利用
ＭＡＴＬＡＢ开发的矩阵函数对鳄类一些基因序列和
蛋白质序列进行分析研究，并与传统分析方法相比
较，提供了基因序列和蛋白质序列分析的新方法。
１序列分析
序列分析最常用的比较方法是序列比对，它为
两个或多个序列残基之间的相互关系提供了一个
非常明确的图谱。２０世纪７０年代以来，ＤＮＡ测序
方法的飞速发展，极大地引发了序列信息量的扩
增，从而使可供比较的序列数量呈现爆炸式增长。
分子生物学家已经意识到，将未知序列同整个数据
库中的已知序列进行比较分析已经成为他们手中一
个强有力的研究手段。多序列比对在阐明一组相关
序列的重要生物学模式方面起着相当重要的作用。
多序列比对有时用来区分一组序列之间的差异，但
其主要用于描述一组序列之间的相似性关系，以便
对—个基因家族的特征有—个简明扼要的了解。多
1 / 10 闽 江 学 院 电 子 系
实 验 报 告
学生姓名： 班级： 学 号：
课程： matlab
一、实验题目： MATLAB矩阵分析
二、实验地点：A210
三、实验目的：
1.掌握MATLAB矩阵分析
2.掌握字符串、结构数据和单元数据
3.熟悉MATLAB稀疏矩阵及其操作
四、实验内容：
1、已知23100.7780414565532503269.54543.14A，完成下列操作：
（1）输出A在[10，25]范围内的全部元素
（2）取出A前3行构成矩阵B，前两列构成矩阵C，右下角3*2子矩阵构成矩阵D，B与C的乘积构成矩阵E
（3）分别求表达式E
2、产生5阶希尔伯特矩阵H和5阶帕斯卡矩阵P，求其行列式的值Hh和Hp以及它们的条件数Th和Tp，判断哪个矩阵性能更好，为什么？
3、已知：
2961820512885A
求A的特征值及特征向量，并分析其数学意义。
4、求下列矩阵的主对角元素，上三角矩阵，下三角矩阵，逆矩阵，行列式的值，秩，范数，条件数，迹。 2 / 10 （1）112351423052111509A （2）0.434328.9421B
5、建立一个字符串向量ch=’ABc123d4e56Fg9’，然后对该向量做以下处理：
（1）统计其中阿拉伯数字的个数
（2）删除字符串中数字，并将字符串中大写字母改为小写字母。
五、实验环境（使用的软硬件）：
Matlab6.5
六、实验步骤及操作
1.(1)在matlab命令窗口中输入
A=[23,10,-0.778,0;41,-45,65,5;32,5,0,32;6,-9.54,54,3.14];
>> k=find(10<=A&25>=A);
>> A(k) 回车查看结果;
(2)在matlab命令窗口中分别输入B=A(1:3,:)、 C=A(:,1:2) 、D=A(2:4,3:4)、E=B*C回车，查看结果。
－１２１－与其它变频电路相比，矩阵式变频电路具有以下特点：１）输出电压为正弦波，输出频率不受电网频率的限制。２）输入电流也可控制为正弦波且和电压同相，功率因素为１，也可控制为需要的功率因素。３）能量可双向流动，适用于交流电动机的四象限运行。４）没有中间的直流环节，效率较高。５）可现实频率、幅值、功率因素等的独立控制。常用的三相矩阵拓扑结构如图１所示。２ 矩阵式变换器的基本原理对三相交流电压ｅα、ｅｂ、ｅｃ进行ＰＷＭ控制，假定开关频率足够高，则其输出电压Ｖα、Ｖｂ、Ｖｃ为：
（１）其中Ｔｃ为一个开关周期，ｔ１、ｔ２、ｔ３等为一个开关时间内的导通时间。其中ｔ１１＋ｔ１２＋ｔ１３＝Ｔｃ （２）即矩阵的每行时间和为Ｔｃ。基于ＭＡＴＬＡＢ的三相
矩阵变换器的建模与仿真分析
王田 钱平 上海应用技术学院电力电子与电力传动 ２００２３５
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｔｌａｂ
１ 引言近年来，出现了一种新颖的矩阵式变频电路，这种电路是直接变频电路，控制方式不是相控而是斩控方式。由于其具有诸多理想特性成为国内外研究的热点之一。这里我们把称为调制矩阵，并记作为Ｔ。因此我们可以把（１）式缩写为：Ｖ＝Ｔ＊ｅ （３）根据阻感负载电流具有电流源的性质，负载电流的大小是由负载的需要决定的，在矩阵式变频电路中，９个开关的通断情况确定后，即Ｔ矩阵中各元素确定后，输入电流电流和输出电流的关系也就确定了。实际上，其输出电流与输入电流的关系如下式：
（４）
可缩写为： （５）其中指输入电流矩阵，为输出电流矩阵。为调制矩阵的转置矩阵。对一个实际系统来说，输入电压和所需要的输出电流是已知的。设其分别为
（６）
图１ 矩阵变换器的拓扑结构图２ 双向开关封装前后图摘 要分析三相矩阵变换器的工作原理与拓扑结构，利用ＭＡＴＬＡＢ进行仿真和建模。在矩阵变换器中每组有三个双向开关，而现有的模块库不能提供相应的ＰＷＭ模块，为此这里采用了选择器帮助解决该建模问题。关键词矩阵变换器； ＭＡＴＬＡＢ； ＳＩＭＵＬＩＮＫＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ （ＭＣ）ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ， ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈＭａｔｌａｂ ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ ｉｓ ｂｕｉｌｔ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｓｅｌｅｃｔｏｒ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅａｌｗｉｔｈ ｔｈｅ ｑｕｅｓｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ａｒｅｎ’ｔ ｍａｔｃｈｅｄ ＰＷＭＧｅｎｅｒａｔｏｒ ｆｏｒ ｔｈｒｅｅ ｂｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｓｗｉｔｃｈ ｏｆ ｅｖｅｒｙｂａｔｃｈ ｉｎ ＭＣＫｅｙ ｗｏｒｄｓｍａｔｒｉｘ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ； Ｍａｔｌａｂ；Ｓｉｍｕｌｉｎｋ－１２２－中国科技信息２００８年第１０期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｍａｙ．２００８制 造
1 / 3 安 徽 新 华 学 院 实 验 报 告
姓 名 张恒 学 号 1142152237 专业班级 11级信息管理与信息系统2班
课程名称 MATLAB 实验名称 MATLAB矩阵分析与处理 实验日期 2014-02-26
指导教师 刘丽
得分
【实验名称】MATLAB矩阵分析与处理
【实验类型】基础性实验
【实验目的与要求】
目的：
（1） 矩阵转置、相乘、求逆等基本矩阵运算；
（2） 关系运算与逻辑运算的使用
（3） 稀疏矩阵的用法；
要求：
（1） 学会矩阵转置、相乘、求逆等基本矩阵运算；
（2） 学会矩阵的变换方法；
（3） 掌握稀疏矩阵的生成方法；
【实验主要仪器设备及台套数】
装有MATLAB（版本7.1）应用软件的计算机
实验内容：
1. 生成一个四维魔方矩阵，提取其中相关位置元素的值
2. 对矩阵A=(23,10,-0.788,0;41，-45,65,5;32,5,0,32;6，-9.54,54,3.14;)进行相关的操作
A=[23,10,-0.778,0;41,-45,65,5;32,5,0,32;6,-9.54,54,3.14];
3. 求下列矩阵的主对角线元素，上三角矩阵，下三角矩阵，逆矩阵，行列式矩阵的值，秩、范数、条件数、迹
A=[1,-1,2,3;5,1,-4,2;3,0,5,2;11,15,0,9]
B=[0.43,43,2;-8.9,4,21]
4. 稀疏矩阵的建立过程
实验步骤：
1生成一个四维魔方矩阵，提取其中相关位置元素的值 A=magic(4);
A(3)
A(1,:)
A(:,2:4)
A(2:3,4:5)
2对矩阵A=(23,10,-0.788,0;41，-45,65,5;32,5,0,32;6，-9.54,54,3.14;)进行相关的操作
