Matlab与科学计算上机实验讲义

学会使用Matlab进行科学与工程计算第一章：Matlab简介Matlab是一种强大的数值计算和数据可视化工具，广泛应用于科学与工程领域。

本章将介绍Matlab的基本特点和功能，以及如何安装和启动Matlab。

1.1 Matlab的基本特点Matlab是一种基于矩阵运算的高级编程语言，具有以下特点：- 可以处理多维数组和矩阵- 支持矩阵运算、数值计算和数据分析- 提供各种工具箱，如信号处理、图像处理和控制系统等- 具有友好的用户界面和丰富的帮助文档1.2 安装和启动Matlab可以从MathWorks官网上下载Matlab的安装程序，并按照提示进行安装。

安装完成后，可以通过双击桌面上的Matlab图标来启动Matlab。

第二章：Matlab基础本章将介绍Matlab的基础知识，包括变量和数据类型、运算符和控制流程等，以便读者快速上手Matlab编程。

2.1 变量和数据类型在Matlab中，可以使用赋值语句创建变量，并指定其数据类型。

常见的数据类型有数值类型、字符类型、逻辑类型等。

2.2 运算符Matlab支持各种数学运算符和逻辑运算符，用于执行数值计算和条件判断。

2.3 控制流程Matlab提供了多种控制流程语句，如条件语句和循环语句，用于实现程序的控制和流程调节。

第三章：数据处理与可视化本章将介绍Matlab中数据处理和可视化的基本方法，包括数据导入和导出、数据处理和数据可视化。

3.1 数据导入和导出可以使用Matlab内置的函数或者工具箱中的函数来导入和导出数据，常见的数据格式包括文本文件、Excel文件和图像文件等。

3.2 数据处理Matlab提供了丰富的数据处理函数，用于对数据进行加工、计算和分析，如统计分析、滤波和图像处理等。

3.3 数据可视化Matlab拥有强大的图形绘制功能，可以生成各种静态图和动态图，如散点图、折线图和柱状图等，以便更好地展示数据和分析结果。

第四章：数值计算本章将介绍Matlab中常用的数值计算方法和技巧，包括数值积分、方程求解和优化等。

2015/2016学年下学期《信号与系统》实验报告班级:学号:学生姓名:指导教师:2016年3月8 日实验一 基本函数仿真实验项目: 基本函数仿真实验时间: 2016年 3 月 8 日 星期 二 第 34 节课 实验地点: 1501实验室 实验目的:1、 学习使用MATLAB 软件2、 学习MATLAB 中各种函数，并应用函数分析3、 对MATALB 的进一步的学习了解，熟练掌握MATALB 的各种操纵，学会使用MATALB 解决复杂的运算并学会用MATALB 解决平时学习4、 了解MATALB 的数值运算5、 了解MATALB 的基本函数和命令6、 学习掌握MATALB 有关命令 实验内容: 1、(1) 题目：应用MA TLAB 方法实现单位阶跃信号和矩形脉冲。

(2) 程序清单（源程序）解：对于阶跃函数，MATLAB 中有专门的stairs 绘图命令。

例如，实现)(t 和矩形脉冲的程序如下：t=-1:2; % 定义时间范围向量t x=(t>=0);subplot(1,2,1),stairs(t,x);axis([-1,2,-0.1,1.2]); grid on % 绘制单位阶跃信号波形 t=-1:0.001:1; % 定义时间范围向量t g=(t>=(-1/2))-(t>=(1/2));subplot(1,2,2),stairs(t,g);axis([-1,1,-0.1,1.2]); grid on % 绘制矩形脉冲波形(3) 运行结果（截图）00.20.40.60.8100.20.40.60.81图1 例1图（4）函数解析Subplot:使用方法：subplot （m,n,p ）或者subplot （m n p ）。

是将多个图画到一个平面上的工具。

其中，m 表示是图排成m 行，n 表示图排成n 列，也就是整个figure 中有n 个图是排成一行的，一共m 行，如果m=2就是表示2行图。

MATLAB 操作环境、MATLAB 数值计算一、实验目的1、熟悉MATLAB 操作界面；2、掌握MATLAB 基本操作和简单语句函数的输入；3、掌握变量的创建及数据类型间转换；4、掌握矩阵和数组运算，可利用MATLAB 进行基本数值计算；5、掌握多项式的创建和基本运算。

二、实验内容（一）MATLAB 操作环境1、常用窗口及操作方法2、MATLAB 初步应用（1）计算b a b a y ++⨯=，其中43==b a 的值。

（2）绘制正、余弦曲线。

X=0:0.2:2*piY1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2)（3）计算5323645sin + 和5323630cos + 的值。

>> (sin(0.25*pi)+sqrt(36))/32^(1/5)ans =3.3536>> (cos(pi/6)+sqrt(36))/32^(1/5)ans =3.43303、变量的创建和类型转换创建一个5维魔方阵A ，并将其转换成无符号16位整型数组B 。

察看两个变量的详细信息。

4、创建一结构数组Stu ，包含ID 、name 、score 三个域，并输入3个同学的记录信息，并查看第2个记录的信息。

>> A=magic(5),B=uint16(A),whos A BA =17 24 1 8 1523 5 7 14 164 6 13 20 2210 12 19 21 311 18 25 2 9B =17 24 1 8 1523 5 7 14 164 6 13 20 2210 12 19 21 311 18 25 2 9Name Size Bytes ClassA 5x5 200 double arrayB 5x5 50 uint16 arrayGrand total is 50 elements using 250 bytes（二）MATLAB数值计算1、矩阵创建（1）直接输入法A=[1 2 3 4; 5 6 7 8]（2）用矩阵编辑器创建复杂矩阵（3）创建特殊矩阵：要求创建随机矩阵、全0矩阵。

一、实验目的了解MATLAB 在高等数学相关领域中的应用二、实验地点：A404三、实验日期：四、实验内容(一) matlab 在解析几何中的应用1 、利用Matlab 描绘三维空间图形解析几何教学中，图形是很重要的，空间概念的建立，各种曲面的研究，各种方程的建立都离不开图形，而空间图形既难画又费时。

借助Matlab 的绘图功能，可以快捷、准确地绘出图形，使教学变得形象、直观、生动，有利于学生观察三维空间图形的形状，掌握图形的性质。

例1 ：作出球面x2+y 2+z 2=a 2和圆柱面x2+y 2-ax=0 的交线——维维安尼( Viviani ) 曲线此题通过联立球面方程x2+y 2+z 2=a2 和圆柱面方程x2+y 2-ax=0 而得出维维安尼曲线的参数方程：x=acos2ty=acost * sint (0 < t<2 n)z=asint利用Matlab 编制以下程序，可绘出维维安尼曲线的形状，如图1 所示：clear; t=0:pi/30:2*pi;a=4;x=a*(cos(t)).八2;y=a*cos(t).*sin(t);z=a*sin(t);plot3(x,y,z)pause(1)grid on图1从不同角度观察维维安尼曲线也可在同一直角坐标系中绘出球面与柱面相交的情形，这更利于我们观察维维安尼曲线的形状。

编制的Matlab程序如下：%柱面的Matlab程序t=0:.1:pi; x=4*(cos(t).八2); y=4*cos(t).*si n( t); n=size(x,2);for i=-5:.01:5z=i* on es(1, n);plot3(x,y,z)pause(0.01)hold onend% 球面的Matlab 程序u=0:.1:pi;v=-pi:.2:pi/2;[U,V]=meshgrid(u,v); x=4*sin(U).*cos(V);y=4*sin(U).*sin(V);z=4*cos(U);mesh(x,y,z)grid onhold off运行结果如图2 所示：图2从不同角度观察球面与柱面相交而得的维维安尼曲线2 、利用Matlab 判定空间图形间的位置关系掌握空间图形的位置关系是解析几何学习中的难点之一，学生的空间想象能力不强，准确地把握空间图形之间的位置关系更加困难，在同一直角坐标系下形象地显示出各个空间图形是解决这一问题的关键。

实验1 MATLAB语言上机操作实践一、实验目的(1)了解MATLAB语言的主要特点及作用。

(2)熟悉MATLAB主界面，初步掌握MA TLAB命令窗和编辑窗的操作方法。

(3)重点掌握指令窗的基本操作方式和常用操作指令。

二、实验原理1、MATLAB的工作环境MATLAB由Math Works公司开发的一种跨平台的，用于矩阵数值计算的数学语言，取名MATLAB即Matrix Laboratory 矩阵实验室的意思。

它即是一种科学计算软件，主要适用于控制和信息处理领域的分析设计，也是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，能够满足工程计算和绘图的需求。

与其它计算机语言相比，其特点是简洁和智能化，适应科技专业人员的思维方式和书写习惯，使得编程和调试效率大大提高，并且很容易由用户自行扩展。

因此，当前它已成为美国和其它发达国家大学教学和科学研究中必不可少的工具。

MATLAB语言自1988年推出3.x(DOS)版本，目前已发布了4.x、5.x、6.x、7.x等(Windows)版本。

随着版本的升级，内容也在不断扩充。

图1.1 MATLAB7.0集成环境命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，用于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果。

在MATLAB命令窗提示符‘>>’后键入命令，按Enter键，该指令就被立即执行并显示结果。

工作空间是MA TLAB用于存储各种变量和结果的内存空间。

在该窗口中显示工作空间中所有变量的名称、大小、字节数和变量类型说明，可对变量进行观察、编辑、保存和删除。

在默认设置下，历史命令记录窗口中会自动保留自安装起所有用过的命令的历史记录，并且还标明了使用时间，从而方便用户查询。

MATLAB7.0集成环境如图1.1示，包括MA TLAB主窗口、命令窗口(Command Window)、工作空间窗口(Workspace)、当前目录窗口(Current Directory) 、命令历史窗口(Command History)等。

Matlab上机操作实验报告电工四班吕及时一、实验目的通过上机编程实验，使自己熟悉对MATLAB软件平台的使用、掌握MATLAB的编程技巧，让自己对MATLAB软件平台在科学计算中的重要作用有深入了解。

二、实验内容1. 熟练掌握矩阵的生成、加、减、乘、除、转置、行列式、逆、范数等运算操作。

（用.m 文件和Matlab函数编写一个对给定矩阵进行运算操作的程序）2. 熟练掌握算术符号操作和基本运算操作，包括矩阵合并、向量合并、符号转换、展开符号表达式、符号因式分解、符号表达式的化简、代数方程的符号解析解、特征多项式、函数的反函数、函数计算器、微积分、常微分方程的符号解、符号函数的画图等。

（用.m文件编写进行符号因式分解和函数求反的程序）3. 掌握Matlab函数的编写规范。

4、掌握Matlab常用的绘图处理操作，包括：基本平面图、图形注释命令、三维曲线和面的填充、三维等高线等。

（用.m文件编写在一个图形窗口上绘制正弦和余弦函数的图形，并给出充分的图形注释）5. 熟练操作MATLAB软件平台，能利用M文件完成MATLAB的程序设计。

四、实验过程矩阵运算和Matlab编程五、程序设计实验题目1. 编程实现以下数列的图像，用户能输入不同的初始值以及系数。

并以x，y为坐标显示图像x(n+1) = a*x(n)-b*(y(n)-x(n)^2);y(n+1) = b*x(n)+a*(y(n)-x(n)^2)解：2.编程实现奥运5环图像，允许用户输入环的直径。

解：3．实现对输入任意长度向量元素的冒泡排序的升序排列。

不允许使用sort函数。

解：。

MATLAB科学计算使用教程第一章：MATLAB入门MATLAB（Matrix Laboratory）是一种用于科学计算和技术计算的强大软件工具。

本章将介绍如何安装MATLAB，并进行初步的配置和设置。

同时还将介绍MATLAB的基本操作，如变量的定义和使用、基本数学运算、矩阵的创建和操作等。

第二章：数据处理与分析本章将介绍MATLAB在数据处理与分析方面的强大功能。

涵盖了数据的导入和导出、数据预处理、常用统计分析方法、数据可视化等内容。

具体包括：使用MATLAB读取和写入常见数据格式，例如Excel、CSV、TXT等；数据清洗和处理的常用方法，如缺失值处理、异常值检测等；常用统计分析方法的实现，如假设检验、方差分析等；数据可视化方法和技巧，如统计图表的绘制和优化。

第三章：信号处理与滤波本章将介绍MATLAB在信号处理和滤波方面的应用。

包括信号生成和操作、常用信号处理方法、数字滤波器设计等内容。

具体包括：使用MATLAB生成各类常用信号，如正弦信号、方波信号等；对信号进行时域和频域的分析；常用的信号处理方法，如时域滤波、频域滤波、小波变换等；数字滤波器的设计和实现。

第四章：图像处理与计算机视觉本章将介绍MATLAB在图像处理和计算机视觉方面的应用。

涵盖图像读取和显示、图像处理和增强、计算机视觉算法等内容。

具体包括：使用MATLAB读取和显示图像文件，如JPEG、PNG 等；图像的基本处理和增强，如灰度变换、滤波器应用、颜色空间转换等；图像分割和特征提取方法；计算机视觉算法的实现，如目标检测、图像识别等。

第五章：数学建模与优化本章将介绍MATLAB在数学建模与优化方面的应用。

包括数学建模的基本方法、优化问题和求解方法等。

具体包括：数学建模的基本步骤和实现思路，如问题分析、建立数学模型等；常见数学建模问题的解决方法，如线性规划、非线性规划等；优化问题的MATLAB求解方法，如线性规划求解器、遗传算法优化等。

Matlab 上机实验一、 实验目的1、 掌握绘制MATLAB 二维、三维和特殊图形的常用函数；2、 熟悉并掌握图像输入、输出及其常用处理的函数。

二、 实验内容1 绘制函数的网格图和等高线图。

422cos cos y x yex z +-=其中x 的21个值均匀分布在[-5,5]范围，y 的31个值均匀分布在[0,10]，要求将产生的网格图和等高线图画在同一个图形窗口上。

2 绘制三维曲面图，使用纯铜色调色图阵进行着色，并进行插值着色处理。

⎪⎩⎪⎨⎧===s z t s y ts x sin sin cos cos cos230,20ππ≤≤≤≤t s3 已知⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>++≤+=0),1ln(210,22x x x x e x y π在-5<=x<=5区间绘制函数曲线。

4 已知y1=x2，y2=cos(2x)，y3＝y1*y2，其中x 为取值-2π~2π的等差数列(每次增加0.02π)，完成下列操作：a) 在同一坐标系下用不同的颜色和线型绘制三条曲线，给三条曲线添加图例；b) 以子图形式，分别用条形图、阶梯图、杆图绘制三条曲线，并分别给三个图形添加标题“y1=x^2”，“y2=cos(2x)”和“y3＝y1*y2”。

5 在xy 平面内选择区域[][],,-⨯-8888，绘制函数z =的三种三维曲面图。

6 在[0,4pi]画sin(x),cos(x)(在同一个图象中); 其中cos(x)图象用红色小圆圈画.并在函数图上标注 “y=sin(x)”, “y=cos(x)” ,x 轴,y 轴,标题为“正弦余弦函数图象”.7 分别用线框图和曲面图表现函数z=cos(x)sin(y)/y ，其中x 的取值为[-1.5pi,1.5pi]，y=x ，要求：要有标题、坐标轴标签8 有一组测量数据满足-ate =y ，t 的变化范围为0~10，用不同的线型和标记点画出a=0.1、a=0.2和a=0.5三种情况下的曲线，并加入标题和图列框（用代码形式生成）9 22y x xez --=，当x 和y 的取值范围均为-2到2时，用建立子窗口的方法在同一个图形窗口中绘制出三维线图、网线图、表面图和带渲染效果的表面图10 x= [66 49 71 56 38]，绘制饼图，并将第五个切块分离出来。

学习使用MATLAB进行科学计算的基本操作第一章：引言MATLAB是一种专业的科学计算软件，广泛应用于工程、物理、数学等学科领域。

本文将介绍如何学习并掌握使用MATLAB 进行科学计算的基本操作。

第二章：MATLAB环境与基本语法2.1 MATLAB环境介绍MATLAB提供了一个交互式环境，用户可以在命令窗口中直接输入指令，并实时获得结果。

此外，MATLAB还提供了一个编辑器，方便用户编写和保存脚本文件。

2.2 基本语法规则MATLAB的基本语法规则与其他编程语言类似，包括变量定义、赋值、运算符、函数调用等。

了解这些基本概念对学习MATLAB非常重要。

第三章：矩阵与向量运算3.1 矩阵定义与初始化在MATLAB中，矩阵是一种基本的数据结构。

我们可以使用不同的方式定义和初始化矩阵，例如直接赋值、随机数生成等。

3.2 矩阵运算MATLAB提供了丰富的矩阵运算函数，如加法、减法、乘法、除法等。

学习如何使用这些函数可以大大简化矩阵运算的过程。

第四章：数据可视化4.1 绘制二维图形MATLAB提供了丰富的绘图函数，可以绘制各种类型的二维图形，例如折线图、散点图、柱状图等。

了解如何正确使用这些函数可以使数据可视化更加生动直观。

4.2 绘制三维图形除了二维图形，MATLAB还支持绘制三维图形。

用户可以使用相关函数绘制曲面图、立体图等，对于空间数据的可视化非常有帮助。

第五章：数据处理与分析5.1 数据导入与导出在科学计算中，常常需要从外部文件导入数据进行分析。

MATLAB提供了丰富的函数用于读取和写入数据，例如读取文本文件、Excel文件等。

5.2 数据处理与统计MATLAB提供了各种用于数据处理和统计分析的函数，例如排序、过滤、插值、回归等。

合理运用这些函数可以快速得到所需的分析结果。

第六章：数值计算与求解6.1 数值计算基础MATLAB是一种强大的数值计算工具，可以进行线性代数、微积分等各类计算。

学习相关函数的使用可以解决很多数学问题。

《MATLAB及其应用》实验报告班级：李雪姓名：信计10-2学号：201020905003报告时间：实验题目：MATLAB程序设计实验目的：实验内容：1 熟悉matlab有关程序编辑和运行调试。

2 猜数游戏。

首先由计算机产生[1,100]之间的随机整数，然后由用户猜测所产生的随机数。

根据用户猜测的情况给出不同提示，如猜测的数大于产生的数，则显示“High”，小于则显示“Low”，等于则显示“You won”，同时退出游戏。

用户最多可以猜7次。

3 用筛选法求某自然数范围内的全部素数。

素数是大于1，且除了1和它本身以外，不能被其他任何整数所整除的整数。

用筛选法求素数的基本思想是：要找出2~m之间的全部素数，首先在2~m中划去2的倍数(不包括2)，然后划去3的倍数(不包括3)，由于4已被划去，再找5的倍数(不包括5)，…，直到再划去不超过的数的倍数，剩下的数都是素数。

4 Fibonacci数列定义如下：f1=1 ，f2=1 ，fn=fn-1+fn-2 (n>2) 求Fibonacci数列的第20项。

实验步骤：实验程序：1、猜数游戏首先新建一个M文件，编写一个函数比较函数function y=compare(b,s)if b<sy='low';elseif b>sy='high';elsey='you won';然后在MATLAB主命令窗口编写如下程序t=fix(rand*100);>> a=[50,70,40,80,30,90,20];>> for i=1:7compare(a(i),t)End结果如下：ans =Lowans =Lowans =Lowans =Lowans =Lowans =Lowans =Low2、用筛选法求某自然数范围内的全部素数首先新建一个M文件，编写一个判断是否为素数函数的函数function k=sushu(b)for i=2:bif b/i==fix(b/i)break;elsecontinue;endk=i;然后在MATLAB主命令窗口编写如下程序a=12;>> for i=2:aif sushu(i)==iielsei;endend结果如下：i =2i =3i =5i =7i =113、求Fibonacci数列的第20项的程序>> m(20)=[0];>> m(1)=1;>> m(2)=2;>> for i=3:20m(i)=m(i-1)+m(i-2);end结果如下>> m(20)ans =10946 实验截图1、猜数游戏。

matlab上机实验报告pptMATLAB上机实验报告摘要：本实验报告利用MATLAB软件进行了一系列实验，包括数据处理、图像处理、信号处理等内容。

通过实验，我们掌握了MATLAB软件的基本操作和应用技巧，提高了数据分析和处理的能力。

1. 实验背景MATLAB是一种用于数学计算、数据分析和可视化的高级技术计算语言和交互式环境。

它是工程师和科学家们进行算法开发、数据分析、数据可视化和数值计算的首选工具。

本次实验旨在通过实际操作，掌握MATLAB的基本操作和应用技巧。

2. 实验内容本次实验主要包括以下内容：（1）数据处理：利用MATLAB对一组实验数据进行处理，包括数据的导入、清洗、分析和可视化。

（2）图像处理：利用MATLAB对一幅图像进行处理，包括图像的读取、处理和保存。

（3）信号处理：利用MATLAB对一组信号进行处理，包括信号的生成、滤波和频谱分析。

3. 实验过程（1）数据处理：首先，我们利用MATLAB将实验数据导入到工作空间中，然后对数据进行清洗和分析，最后利用MATLAB绘制出数据的可视化图表。

（2）图像处理：我们利用MATLAB读取一幅图像，并对图像进行处理，比如调整图像的亮度、对比度等参数，最后保存处理后的图像。

（3）信号处理：我们利用MATLAB生成一组信号，并对信号进行滤波处理，然后利用MATLAB进行信号的频谱分析。

4. 实验结果通过本次实验，我们成功地利用MATLAB对实验数据进行了处理和分析，得到了清晰的数据可视化图表；对一幅图像进行了处理，并保存了处理后的图像；对一组信号进行了滤波处理，并进行了频谱分析。

实验结果表明，MATLAB是一款功能强大、灵活多样的工程计算软件，能够满足工程师和科学家们的各种需求。

5. 实验结论本次实验通过MATLAB软件的实际操作，使我们掌握了MATLAB的基本操作和应用技巧，提高了我们的数据分析和处理能力。

同时，也加深了我们对MATLAB软件的理解和认识，为今后的工程计算和科学研究打下了坚实的基础。

MATLAB实验讲义目录实验大纲 (2)实验一/二 MATLAB的基础操作 (3)实验三 MATLAB运算基础(一) (3)实验四 MATLAB运算基础(二) (4)实验五循环结构程序设计（一） (5)实验六循环结构程序设计（二） (5)实验七 MATLAB的绘图操作(一) (6)实验八 MATLAB的绘图操作(二) (7)实验九函数和文件（一） (7)实验十函数和文件（二） (7)实验十一线性代数中的数值计算问题 (8)实验十二 MATLAB函数库的运用（一） (9)实验十三 MATLAB函数库的运用（二） (10)《MATLAB》课程实验教学大纲课程名称：MATLAB（MATLAB）课程编号：16072327课程性质：选修实验总学时：27实验室名称：电子设计自动化一、课程简介：本课程是电气工程及其自动化、自动化、电力工程与管理专业本科生的学科基础选修课，它在线性代数、信号分析和处理、控制系统设计和仿真等方面有着广泛的应用。

主要是学习MATLAB的语法规则、基本命令和使用环境，使学生掌握MATLAB的基本命令和基本程序设计方法，提高使用该语言的应用能力，具有使用MATLAB语言编程和调试的能力，以便为后续多门课程使用该语言奠定必要的基础。

二、课程实验目的与要求：1.基本掌握MATLAB在线帮助功能的使用、熟悉MATLAB运行环境和MATLAB语言的主要特点，掌握MATLAB语言的基本语法规则及基本操作命令的使用，学会M文件的建立和使用方法以及应用MATLAB实现二维和三维图形的绘制方法，具有使用MATLAB语言编程和调试的能力。

2.初步掌握MATLAB在电路和信号与系统中的应用。

3.能根据需要选学参考书，查阅手册，通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己独立分析问题、解决问题，具有一定的创新能力。

三、主要仪器设备及台（套）数：计算机50台、MATLAB软件五、主要参考书目：1.《MATLAB及在电子信息课程中的应用》陈怀琛、杨吉斌编著，电子工业出版社，2002年1版2.《MATLAB7.0编程基础》王家文、王皓、刘海等；机械工业出版社，2005年7月3.《MATLAB教程——基于6.x版本》张志涌、徐彦琴等；北京航空航天大学出版，2001年4月出版实验一/二 MATLAB的基础操作一、实验目的1、掌握MATLAB的启动和退出。