最新MATLAB应用基础第一章matlab基础

MATLAB基础知识及常用功能介绍第一章：MATLAB简介及安装MATLAB是一种强大且广泛应用的数值计算软件，它提供了许多用于科学计算和工程设计的功能。

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的缩写，其主要特点是在操作矩阵和各种数学函数上非常高效。

要安装MATLAB，只需下载安装程序然后按照提示进行安装即可。

第二章：MATLAB基本操作在MATLAB中，可以使用各种命令来进行基本的数学运算，例如加减乘除、幂运算等。

此外，还可以定义变量、矩阵和向量，并进行复杂的数学运算。

提示：使用分号可以取消输出结果。

第三章：MATLAB脚本和函数脚本是一系列MATLAB命令的集合，可以保存并重复执行。

函数是一段具有输入和输出的可执行代码块，可以通过函数名和输入参数来调用。

编写脚本和函数有助于提高代码的可读性和可重复性。

第四章：MATLAB图形化界面MATLAB提供了图形化界面（GUI）工具箱，用于创建交互式应用程序和图形用户界面。

利用GUI工具箱，可以通过拖拽和放置的方式创建界面，并通过设置属性和回调函数实现交互功能。

第五章：MATLAB数据可视化MATLAB拥有丰富的数据可视化功能，可以将数据以各种图表形式呈现出来，如散点图、柱状图、曲线图等。

此外，还可以对图表进行自定义设置，如添加图例、调整轴范围、添加标题等。

第六章：MATLAB图像处理MATLAB提供了强大的图像处理工具箱，可以用于图像的滤波、锐化、模糊、边缘检测等操作。

此外，还可以进行图像的变换和特征提取，用于图像识别和分析。

第七章：MATLAB信号处理MATLAB信号处理工具箱提供了一系列用于处理、分析和合成信号的函数和工具。

可以进行信号滤波、频谱分析、时域分析等操作。

此外，还可以进行数字滤波器设计和滤波器实现。

第八章：MATLAB数学建模MATLAB是数学建模的重要工具，可以用于建立各种数学模型并进行仿真和优化。

可以利用MATLAB解方程、求解微分方程、进行符号计算等，用于解决各种实际问题。

第一章Matlab基础知识介绍§1.1 简介Matlab软件包是MathWorks公司于1989年推出的一套数值计算软件，它包含总包和若干个工具箱，可以实现数值计算、优化计算、概率统计计算，以及偏微分方程数值解、自动控制、信号处理、图像处理等若干个领域的计算和图形显示功能。

Matlab提供了两种运行方式：（1）直接在Command window窗口输入命令，按Enter键执行；此画面右边就是Command window。

例如，直接输入2+3，按Enter键执行（注意：此时若需要换行，按Shift + Enter 键），得到结果5。

（2）M—文件运行方式第1步点击画面右上方、File下面的白纸形状按键，新建一个M—文件（或者，依次点击File、New、M—file）：第2步在这个新建的M—文件中编辑程序，然后存盘。

注意：在M—文件中，书写换行使用Enter键。

另外，M—文件的名称最好用opt开头，这样不会和Matlab的内部文件相混淆。

例如：opt_class_1，中间应用下划线。

第3步存盘后，按F5键执行，Matlab软件包在Command window 中显示计算结果。

§1.2 向量与矩阵Matlab 软件包中，向量的输入必须使用方括号［ ］，元素的间隔有两种格式：（1）空格型；（2）逗号型。

例如：];321[=a 或者];3,2,1[=aMatlab 软件包中，矩阵的输入也必须使用方括号［ ］，行与行之间的间隔使用分号，或者换行。

元素的间隔有两种格式：（1）空格型；（2）逗号型。

例如：]987;654;321[=A ，或者]9,8,7;6,5,4;3,2,1[=A ，以及];987654321[=A 都代表矩阵⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=987654321A 。

例如，在Command window 中输入以下程序（注意：在Command window 中换行，需要使用Shift + Enter 键）： a = [1 2 3 4 5 6 7 8 9];b = [10 10 10; 10 10 10; 10 10 10]; a + b按Enter 键执行，得到结果：⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛191817161514131211Matlab 软件包中，矩阵a 的转置，用'a 表示。

MATLAB基础知识及使用方法第一章：MATLAB简介与环境介绍1.1 MATLAB概述MATLAB是一种高级编程语言和数值计算环境，广泛应用于科学计算、工程设计、数据分析和算法开发等领域。

它提供了强大的数值计算工具和图形绘制功能，并有丰富的库函数和工具箱可供使用。

1.2 MATLAB环境介绍MATLAB的主要界面包括命令窗口、编辑器、工作区和命令历史等。

命令窗口用于交互式执行命令和脚本，编辑器用于编写和编辑脚本文件，工作区用于显示和管理变量，命令历史用于查看和管理执行过的命令。

第二章：MATLAB基本语法2.1 变量和数据类型在MATLAB中，变量可以通过简单的赋值来创建，并且不需要事先声明变量类型。

常见的数据类型包括数值类型（整数、浮点数）、字符类型和逻辑类型（布尔型）等。

MATLAB还提供了复数类型和矩阵类型，具有丰富的数值计算功能。

2.2 运算符和表达式MATLAB支持常见的数学运算符，如加减乘除、取余和乘方等。

此外，还提供了矩阵运算符和逻辑运算符，方便处理矩阵和逻辑表达式。

表达式可以由变量、常数和运算符组合而成，并且支持函数调用。

2.3 控制流程MATLAB提供了条件语句（if-else）、循环语句（for、while）和函数等控制流程结构，以实现不同的程序逻辑。

条件语句根据条件的真假执行不同的代码块，循环语句重复执行一段代码块，函数封装了一段可重复使用的代码。

第三章：MATLAB图形绘制3.1 二维图形绘制MATLAB提供了丰富的函数和工具箱，以绘制各种二维图形，如线图、散点图、柱状图和饼图等。

用户可以自定义图形样式、坐标轴刻度、图例和注释等，以满足不同的数据可视化需求。

3.2 三维图形绘制除了二维图形外，MATLAB还支持绘制三维图形，如曲面图和体积图等。

通过调整视角、设置颜色映射和光照效果，用户可以更直观地表达三维数据的特征和分布情况。

3.3 动态图形绘制MATLAB中的图形绘制功能不仅限于静态图形，还可用于生成动态图形。

第一章 基础准备及入门1.1 M ATLAB 的安装和内容选择 1.2 D esktop 操作桌面的启动1.2.1 MATLAB 的启动 1.2.2Desktop 操作桌面简介一 操作桌面的缺省外貌 二 通用操作界面1.3 C ommand Window 运行入门1.3.1 Command Window 指令窗简介 1.3.2最简单的计算器使用法【例1.3-1】求23)]47(212[÷-⨯+的算术运算结果。

>> (12+2*(7-4))/3^2ans = 2【例1.3-2】简单矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=987654321A 的输入步骤。

A = [1,2,3; 4,5,6; 7,8,9]A =1 2 3 4 5 6 7 8 9【例1.3-3】矩阵的分行输入。

A=[1,2,3 4,5,6 7,8,9] A =1 2 3 4 5 6 7 8 9【例1.3-4】指令的续行输入S=1–1/2+1/3–1/4+1/5–1/6+1/7 … -1/8 S =0.63451.3.3数值、变量和表达式一数值的记述二变量命名规则三MATLAB默认的预定义变量四运算符和表达式五复数和复数矩阵【例1.3-5】复数ieziziz63212,21,43π=+=+=表达，及计算321zzzz=。

（1）z1= 3 + 4iz1 =3.0000 +4.0000i（2）z2 = 1 + 2 * iz3=2*exp(i*pi/6)z=z1*z2/z3z2 =1.0000 +2.0000iz3 =1.7321 + 1.0000iz =0.3349 + 5.5801i【例1.3-6】复数矩阵的生成及运算A=[1,3;2,4]-[5,8;6,9]*iB=[1+5i,2+6i;3+8*i,4+9*i]C=A*BA =1.0000 - 5.0000i 3.0000 - 8.0000i2.0000 - 6.0000i 4.0000 - 9.0000iB =1.0000 + 5.0000i2.0000 + 6.0000i3.0000 + 8.0000i4.0000 + 9.0000iC =1.0e+002 *0.9900 1.1600 - 0.0900i1.1600 + 0.0900i 1.3700【例1.3-7】求上例复数矩阵C的实部、虚部、模和相角。

第1章 MATLAB 的环境1.1 MATLAB 简介● MATLAB(Matrix Laborator)是MathWorks 公司开发的科学与工程计算软件；● 广泛应用于自动控制、数学运算、信号分析、计算机技术、图像信号处理、财务分析、航天工业、汽车工业、生物医学工程、语音处理和雷达工程等行业； ● 国内外高校和研究部门科学研究的重要工具；● MATLAB 已成为数学计算工具方面事实上的标准。

MATLAB 功能和特点 1．功能强大(1) 运算功能强大● MATLAB 的数值运算要素不是单个数据，而是矩阵，运算包括加、减、乘、除、函数运算等，还能进行复数的直接运算；● 通过MATLAB 的符号工具箱，可以解决在数学、应用科学和工程计算领域中常常遇到的符号计算问题。

(2) 功能丰富的工具箱 大量针对各专业应用的工具箱的提供，使MATLAB 适用于不同领域。

(3) 文字处理功能强大MATLAB 的Notebook 为用户提供了强大的文字处理功能，允许用户从Word 访问MATLAB 的数值计算和可视化结果。

2．人机界面友好，编程效率高● 语言规则与笔算式相似，命令表达方式与标准的数学表达式非常相近。

● 解释方式工作的，键入算式无需编译立即得出结果，若有错误也立即做出反应，便于编程者立即改正。

3．强大而智能化的作图功能● 工程计算的结果可视化，使原始数据的关系更加清晰明了； ● 多种坐标系；● 能绘制三维坐标中的曲线和曲面。

4．可扩展性强包括基本部分和工具箱两大部分，具有良好的可扩展性，工具箱可以任意增减。

5. Simulink 动态仿真功能MATLAB 的Simulink 提供了动态仿真的功能，用户通过绘制框图来模拟一个线性、非线性、连续或离散的系统，通过Simulink 能够仿真并分析该系统。

【例1.1】计算51)3.0sin(21+=πy 的值在命令窗口中输入：>> y1=2*sin(0.3*pi)/(1+sqrt(5))y1 = 0.5000【例1.2】 计算7ln 1arcsin 3sin 2e -+π输入：>> sin(pi/3)+asin(1)-exp(2)*log(7)结果： ans =-11.94161.2 MATLAB 环境设置MATLAB 的界面更加方便，运行界面称为MATLAB 操作界面(MATLAB Desktop)，默认的操作界面如图1.1所示。

第1章 MATLAB 基础MA TLAB 作为线性系统的一种分析和仿真工具，是理工科大学生应该掌握的技术工具，它作为一种编程语言和可视化工具，它作为一种编程语言和可视化工具，可解决可解决工程、科学计算和数学学科中许多问题。

MA MATLAB TLAB 建立在向量、数组和矩阵的基础上，使用方便，人机界面直观，输出结果可视化。

矩阵是MA MATLAB TLAB 的核心。

1.1变量与函数1.1.1变量与数据（1）MA MATLAB TLAB 使用变量最常用的有数值数组(double array)和字符串(char array)两类。

所有数值变量以双精度(double)方式存储，不区分整数、实数、复数等，变量类型和数组大小也无须定义。

例：实数、复数等，变量类型和数组大小也无须定义。

例： >> a=2+3i a = 2.0000 + 3.0000i %复数复数 >> a1='This is a string' a1 = This is a string %字符串字符串 >> A=[1 2;3 4] A = 1 2 3 4 %二维数组，即矩阵二维数组，即矩阵（2）MA MATLABTLAB 中变量的命名规则是： 1）变量名必须是不含空格的单个词；）变量名必须是不含空格的单个词； 2）变量名区分大小写；）变量名区分大小写；3）变量名最多不超过31个字符，第31个字符之后的字符将被忽略；个字符之后的字符将被忽略； 4）变量名必须以字母打头，之后可以是任意字母、数字或下划线，变量名中不允许使用标点符号。

量名中不允许使用标点符号。

（3）特殊常量和变量如下表特殊常量和变量如下表特殊变量 取值特殊变量ans 用于结果的缺省变量名用于结果的缺省变量名pi 圆周率圆周率eps 计算机的最小数，当和1相加就产生一个比1大的数大的数 flops 浮点运算数浮点运算数inf 无穷大，如1/0 NaN 不定量，如0/0 i，j i=j=1-nargin 所用函数的输入变量数目所用函数的输入变量数目nargout 所用函数的输出变量数目所用函数的输出变量数目realmin 最小可用正实数最小可用正实数>> clear a A %清除a 和A >> a ??? Undefined function or variable 'a'. %说明a 已清除已清除 >> a1 a1 = This is a string %a1未清除未清除 >> clear %清除工作间所有变量（慎用！）注意clear 与菜单Edit\Clear session 的区别。

第一章基础准备及入门（matlab基础教程）第 1 章基础准备及入门本章有三个目的：一是讲述MATLAB正常运行所必须具备的基础条件；二是简明地介绍MATLAB及其操作桌面Desktop的基本使用方法；三是全面介绍MATLAB的帮助系统。

本章的前两节讲述：MATLAB的正确安装方法和MATLAB 环境的启动。

因为指令窗是MATLAB 最重要的操作界面，所以本章用第 1.3、1.4 两节以最简单通俗的叙述、算例讲述指令窗的基本操作方法和规则。

这部分内容几乎对MATLAB各种版本都适用。

第1.5到第1.8节专门介绍MATLAB最常用的另五个交互界面：历史指令窗、当前目录浏览器、工作空间浏览器、数组编辑器、M文件编辑器。

鉴于实际应用中，帮助信息和求助技能的重要性。

本章专设第1.9节专门叙述MATLAB的帮助体系和求助方法。

作者建议：不管读者此前是否使用过MATLAB，都不要忽略本章。

1.1 MATLAB的安装和工具包选择MATLAB只有在适当的外部环境中才能正常运行。

因此，恰当地配置外部系统是保证MATLAB运行良好的先决条件。

MATLAB本身可适应于许多机种和系统，如 PC机和 Unix工作站等。

但本节只针对我国使用最广的PC机系统给予介绍。

对PC机用户来说，常常需要自己安装MATLAB。

MATLAB R2021a （即旧编号MATLAB7.4）版要求Win2000或WinXP平台。

下面介绍从光盘上安装MATLAB的方法。

一般说来，当MATLAB光盘插入光驱后，会自启动“安装向导”。

假如自启动没有实现，那么可以在或中双击setup.exe应用程序，使“安装向导”启动。

安装过程中出现的所有界面都是标准的，用户只要按照屏幕提示操作，如输入用户名、单位名、口令等就行。

在安装MATLAB.R2021a时，会出现一个界面，该界面上有两个选项：Typical和Custom。

假如你不熟悉MATLAB，或假如你机器的硬盘的自由空间远大于3G，或假如你需要用到光盘上MATLAB的所有功能及工具包，那么你就点选“Typical”。

第一章 MATLAB 基础简介三．MATLAB 的系统开发环境(System Developing Environment)1．操作桌面(Operating Desktop)（1）桌面布局：6个窗口（图示、操作演示）*命令窗口（Commend Window）*工作空间窗口（Workspace）*当前目录浏览器（Current Directory ）*命令历史窗口（Commend History ）*启动平台（Launch Pad）6.x版*帮助窗口（Help）*M文件优化器（Profiler）Profiler for Improving Performance：One way to improve the performance of your M-files is using profiling tools. MATLAB provides the M-file Profiler, a graphical user interface that is based on the results returned by the profile function. Use the Profiler to help you determine where you can modify your code to make performance improvements.窗口的切换、放大与关闭。

(switching, Amplification, tun-off) 7.0版Desktop菜单中的desktop layout菜单中提供的4种可选布局：*Default*Command Window Only* History and Command Window*All Tabbed（2）．菜单和工具栏；(Menu and toolbar)操作桌面上有6个菜单和带有10个快捷按钮的工具栏组，（图示、操作演示）（3）．改变桌面设置：(Setting) File 菜单中Preference对话框中设置（图示、操作演示）2. 命令窗口：(Command window)MATLAB的主要交互窗口。

第1章习题与答案1.1 MA TLAB桌面主要有哪些窗口构成？这些窗口主要功能是什么？请参考1.3节1.2计算下列表达式(1) 3+6 (2) sin(1+i)(3) (1+2i)×(2-i) (4) 2×4+3解答：(1) >> 3+6ans = 9(2) >> sin(1+i)ans = 1.2985 + 0.6350i(3) >> (1+2*i)*(2-i)ans = 4.0000 + 3.0000i(4) >> 2*4+3ans = 111.3借助“help”函数了解“meshgrid”函数的意义。

解答：>> help meshgridmeshgrid Cartesian grid in 2-D/3-D space[X,Y] = meshgrid(xgv,ygv) replicates the grid vectors xgv and ygv toproduce the coordinates of a rectangular grid (X, Y). The grid vectorxgv is replicated numel(ygv) times to form the columns of X. The gridvector ygv is replicated numel(xgv) times to form the rows of Y.[X,Y,Z] = meshgrid(xgv,ygv,zgv) replicates the grid vectors xgv, ygv, zgvto produce the coordinates of a 3D rectangular grid (X, Y, Z). The gridvectors xgv,ygv,zgv form the columns of X, rows of Y, and pages of Zrespectively. (X,Y,Z) are of size numel(ygv)-by-numel(xgv)-by(numel(zgv).[X,Y] = meshgrid(gv) is equivalent to [X,Y] = meshgrid(gv,gv).[X,Y,Z] = meshgrid(gv) is equivalent to [X,Y,Z] = meshgrid(gv,gv,gv).The coordinate arrays are typically used for the evaluation of functionsof two or three variables and for surface and volumetric plots.meshgrid and NDGRID are similar, though meshgrid is restricted to 2-Dand 3-D while NDGRID supports 1-D to N-D. In 2-D and 3-D the coordinates output by each function are the same, the difference is the shape of theoutput arrays. For grid vectors xgv, ygv and zgv of length M, N and Prespectively, NDGRID(xgv, ygv) will output arrays of size M-by-N whilemeshgrid(xgv, ygv) outputs arrays of size N-by-M. Similarly,NDGRID(xgv, ygv, zgv) will output arrays of size M-by-N-by-P whilemeshgrid(xgv, ygv, zgv) outputs arrays of size N-by-M-by-P.Example: Evaluate the function x*exp(-x^2-y^2)over the range -2 < x < 2, -4 < y < 4,[X,Y] = meshgrid(-2:.2:2, -4:.4:4);Z = X .* exp(-X.^2 - Y.^2);surf(X,Y,Z)Class support for inputs xgv,ygv,zgv:float: double, singleinteger: uint8, int8, uint16, int16, uint32, int32, uint64, int64 See also surf, slice, ndgrid.Overloaded methods:codistributed/meshgridgpuArray/meshgridReference page in Help browserdoc meshgrid1.4通过帮助浏览器窗口了解函数sin和cos。

M A T L A B应用基础第一章m a t l a b基础MATLAB应用赵国瑞天津大学电子信息工程学院计算机基础教学部2000.3 制作概述MATLAB是世界流行的优秀科技应用软件之一。

具有功能强大(数值计算、符号计算、图形生成、文本处理及多种专业工具箱)、界面友好，可二次开发等特点。

自1984年由美国MathWorks公司推向市场以来，先后发布了多个版本，1993年发布4.0版，1996年发布5.0版，1999年发布5.3版。

目前发布的为6.5版。

MATLAB有专业和学生版之分。

二者功能相同，但计算规模和计算难度有差别。

在国内外，已有许多高等院校把MATLAB列为本科生、研究生必须掌握的基本技能。

我校自1999年列为研究生选修课程。

而且有很多教师、研究生把它作为进行科研的重要工具。

国内关于MATLAB的书籍很多，如：《精通MATLAB 5.3》张志涌等编著北京航空航天大学出版社，2000.8《科学计算语言MATLAB简明教程》杜藏等编著南开大学出版社，1999.6《精通MATLAB 5》张宜华编写清华大学出版社，1999.6《精通MATLAB--综合辅导与指南》Duane Hanselman、Bruce Littlefield编著李人厚等译较西安交通大学出版社，1998.1等等本课程主要介绍MATLAB 5.3的基本功能和基础知识。

至于其包含的多种工具箱，如仿真工具箱、解非线性方程（组）工具箱、优化工具箱等，应通过本学习后，结合各专业自己进一步学习和使用。

第1章MATLAB基础1.1 源文件（M－文件）分为两类：函数文件和非函数文件。

都用扩展名.M1.1.1函数文件格式1（无返回值函数）function函数名(输入表) %称为函数头函数体例如：function box(opt_box);%BOX Axis box.% BOX ON adds a box to the current axes.% BOX OFF takes if off.% BOX, by itself, toggles the box state.%% BOX sets the Box property of the current axes. %% See also GRID, AXES.% Copyright (c) 1984-98 by The MathWorks, Inc. % $Revision: 1.5 $ $Date: 1997/11/21 23:32:59 $ ax = gca;if (nargin == 0)if (strcmp(get(ax,'Box'),'off'))set(ax,'Box','on');elseset(ax,'Box','off');endelseif (strcmp(opt_box, 'on'))set(ax,'Box', 'on');elseif (strcmp(opt_box, 'off'))set(ax,'Box', 'off');elseerror('Unknown command option.');end格式2（有返回值函数）function[输出表]＝函数名(输入表)函数体其中：[输出表]是函数的返回值，若输出表中只有一项，则方括号可省略。