MATLAB程序设计基础--精品PPT课件

进行通信系统的建模、仿真和分析。
谢谢聆听
B
C
变量与赋值
在MATLAB中，变量不需要事先声明，可以 直接赋值。变量名以字母开头，可以包含字 母、数字和下划线。
常用函数
MATLAB提供了丰富的内置函数，如sin、 cos、tan等三角函数，以及abs、sqrt等数 学函数。用户可以通过help命令查看函数的
D
使用方法。
02 矩阵运算与数组操作
错误处理
阐述try-catch错误处理机制的语法、 执行流程及应用实例。
04
函数定义与调用
函数概述
阐述函数的概念、作用及分类，包括内置函数和 自定义函数。
函数调用
深入剖析函数的调用方法，包括直接调用、间接 调用及参数传递等技巧。
ABCD
函数定义
详细讲解自定义函数的定义方法，包括函数名、 输入参数、输出参数及函数体等要素。
拟合方法
利用已知数据点构造近似函数，如最小二乘法、多项 式拟合、非线性拟合等。
插值与拟合的比较
插值函数经过所有数据点，而拟合函数则追求整体上 的近似。
数值积分与微分
01
数值积分方法
利用数值技术计算定积分的近似 值，如矩形法、梯形法、辛普森 法等。
02
数值微分方法
通过数值技术求解函数的导数或 微分，如差分法、中心差分法、 五点差分法等。
02
01
矩阵运算
加法与减法
对应元素相加或相减，要求矩阵 大小相同
乘法
使用`*`或`mtimes`函数进行矩阵 乘法，要求内维数相同
点乘与点除
使用`.*`、`./`进行对应元素相乘或 相除，要求矩阵大小相同
特征值与特征向量

3.1.2 M文件的分类
➢ 分类：
独立的m文件 — 称命令文件(Script File)，主程序
命令文件实际上是一串指令的集合，与在命令窗口逐行 执行文件中的所有指令，其结果是一样的。没有输入输 出参数。
可调用m文件 — 称函数文件(Function File)，子程 序
第一行包含function，需要输入变量，返回输出变量
例3.16 编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长。
function [s,p] = fcircle(r) %CIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r % r 圆半径 % s 圆面积 % p 圆周长
67 89 76 87
3.4.2 while语句
while语句的一般格式为： while (条件)
循环体语句 end
其执行过程为：若条件成立，则执行循环体语 句，执行后再判断条件是否成立，如果不成立 则跳出循环
例3.13 根据矩阵指数的幂级数展开式求矩阵指数。
eAIA 1A 2.. .1A m...
3.2 数据的输入输出
3.2.1 input函数
➢ 调用格式为： A=input (提示信息，选项)； 其中提示信息为一个字符串，用于提示用户输入 什么样的数据。
A=input('A= ') ➢ 如果在input函数调用时采用's'选项，则允许用户
输入一个字符串。例如，想输入一个人的姓名， 可采用命令：
例3.4计算分段函数值。
程序如下： x=input('请输入x的值:'); if x==10 y=cos(x+1)+sqrt(x*x+1); else y=x*sqrt(x+sqrt(x)); end y

饼图
展示部分与整体的关系，通过扇形面积或角度表 示占比。
三维图形
01
02
03
04
三维散点图
在三维空间中展示两个变量之 间的关系，通过点的位置展示
数据。
三维曲面图
通过曲面表示两个或多个变量 之间的关系，可以展示数据的
分布和趋势。
三维等高线图
表示三维空间中数据的分布和 变化，通过等高线的形状和密
集程度展示数据。
处理运行过程中出现的错误和 异常情况。
通过优化算法和代码结构，提 高程序的运行效率。
对代码进行重新组织，使其更 易于阅读和维护。
03
MATLAB可视化
绘图基础
散点图
描述两个变量之间的关系，通过点的分布展示数 据。
条形图
比较不同类别的数据大小，通过条形的长度或高 度进行比较。
折线图
展示时间序列数据或多个变量之间的关系，通过 线条的走势呈现数据变化。
控制系统仿真
使用MATLAB进行控制系统仿真 ，模拟系统动态性能。
控制系统优化
对控制系统进行优化设计，如权 重优化、多目标优化等。
THANK YOU
感谢聆听
对图像进行几何变换，如缩放、旋转、平移 等操作。
动画制作
帧动画
通过一系列静态图像的连续播放，形 成动态效果。
路径动画
让对象沿指定路径移动，形成动态效 果。
变形动画
让对象从一个形状逐渐变形为另一个 形状，形成动态效果。
交互式动画
允许用户通过交互操作控制动画的播 放、暂停、回放等操作。
04
MATLAB在科学计算中的应用
对函数进行数值积分和微分， 用于解决定积分和微分方程问 题。
数值优化

`int8()`,
`char()`, `logical()`等。
流程控制结构
顺序结构
按照代码的先后顺序执行 。
选择结构
通过条件语句实现分支选 择，包括`if`、`else`、 `elseif`等。
循环结构
通过循环语句实现重复执 行代码块，包括`for`、 `while`等。
函数编写
函数定义
使用`function`关键字定义函数， 指定输入和输出参数。
介绍MATLAB中的机器学习工具箱，包括工具箱中的函数、算 法和使用方法等。
通过实际案例演示如何使用MATLAB进行机器学习，包括数据 预处理、特征选择、模型训练和评估等。
THANKS
[ 感谢观看 ]
信号的傅里叶变换
介绍傅里叶变换的基本原理 ，以及如何使用MATLAB进 行信号的傅里叶变换和逆变 换。
滤波器设计
介绍滤波器的基本原理和设 计方法，以及如何使用 MATLAB进行滤波器的设计 和实现。
信号处理实例
通过实际案例演示如何使用 MATLAB进行信号处理，包 括信号的频谱分析、滤波、 降噪等。
数值计算基础
数值类型
介绍MATLAB中的数值类型，包括双精度、单精 度、复数等。
变量声明
解释如何声明和初始化变量，以及如何使用 MATLAB的数据类型。
运算符
介绍基本的算术运算符、关系运算符和逻辑运算 符及其用法。
方程求解
代数方程求解
介绍如何使用MATLAB求解一元和多元代数方程。
微分方程求解
介绍如何使用MATLAB求解常微分方程和偏微分方程。
MATLAB应用领域
MATLAB是一种用于算法开发、数据 可视化、数据分析和数值计算的高级 编程语言和交互式环境。

，展示数据和模型结果。
数据处理
应用MATLAB的信号处理和统计 分析函数库，进行数据预处理、
特征提取和模型训练。
机器学习与深度学习
机器学习
介绍MATLAB中的各种机器学习算法，如线性回归、决策 树、支持向量机等，以及如何应用它们进行分类、回归和 聚类。
深度学习
介绍深度学习框架和网络结构，如卷积神经网络（CNN） 、循环神经网络（RNN）等，以及如何使用MATLBiblioteka B进行 训练和部署。感谢观看
THANKS
符号微积分
进行符号微分和积分运算，如极限、导数和 积分。
符号方程求解
使用solve函数求解符号方程。
符号矩阵运算
进行符号矩阵的乘法、转置等运算。
05
MATLAB应用实例
数据分析与可视化
数据分析
使用MATLAB进行数据导入、清 洗、处理和分析，包括描述性统
计、可视化、假设检验等。
可视化
利用MATLAB的图形和可视化工 具，如散点图、柱状图、3D图等
数值求和与求积
演示如何对数值进行求和与求积 操作。
数值计算函数
介绍常用数值计算函数，如sin、 cos、tan等。
方程求解
演示如何求解线性方程和非线性方 程。
03
MATLAB编程基础
控制流
01
02
03
04
顺序结构
按照代码的先后顺序执行，是 最基本的程序结构。
选择结构
通过if语句实现，根据条件判 断执行不同的代码块。
数据分析
数值计算
MATLAB提供了强大的数据分析工具，支 持多种统计分析方法，可以帮助用户进行 数据挖掘和预测分析。
MATLAB可以进行高效的数值计算，支持 多种数值计算方法，包括线性代数、微积 分、微分方程等。

（2）打开已有的 M 文件
菜单操作 ( File Open ) 命令操作 ( edit M 文件名 ) 命令按钮 ( 快捷键 ) 双击 M 文件
8
脚本文件举例
例：编写一个脚本文件将华氏温度转化为摄氏温度 c 5 ( f 32) 9
新建一个 M 文件 f2cs.m，内容如下：
clear; % 清除当前工作空间中的变量 f=input('Please input Fahrenheit temperature:'); c=5*(f-32)/9; fprintf('The centigrade temperature is %g\n',c);
出变量。 两者的简单介绍及区别如表所示。
7
M 文件的建立与打开
M 文件是一个文本文件，可以用任何文本编辑器来建 立和编辑，通常使用 Matlab 自带的 M 文件编辑器。
（1）新建一个 M 文件
菜单操作 ( File New M-File ) 命令操作 ( edit M 文件名 ) 命令按钮 ( 快捷键 )
用 Matlab 语言编写的程序称为 M 文件。
M 文件以 .m 为扩展名。
M 文件是由若干 Matlab 命令组合在一起构成的，它 可以完成某些操作，也可以实现某种算法。事实上，Matlab 提供的内部函数以及各种工具箱，都是利用 Matlab 语言开发 的 M 文件。大家也可以结合自己的工作需要，开发自己的程 序或工具箱。
————MATLAB————
➢MATLAB的函数
sin asin cos acos tan atan cot acot sec asec csc acsc
正弦函数 反正弦函数 余弦函数 反余弦函数 正切函数 反正切函数 余切函数 反余切函数 正割函数 反正割函数 余割函数 反余割函数

转置
可以使用`'`运算符对矩阵进行 转置。
矩阵高级运算
01
逆矩阵
可以使用`inv`函数求矩阵的逆矩阵 。
行列式
可以使用`det`函数求矩阵的行列式 。
03
02
特征值和特征向量
可以使用`eig`函数求矩阵的特征值 和特征向量。
秩
可以使用`rank`函数求矩阵的秩。
04
04
matlab绘图功能
绘图基本命令
控制设计
MATLAB提供了控制系统设计和分析 工具箱，可以方便地进行控制系统的 建模、分析和优化。
03
信号处理
MATLAB提供了丰富的信号处理工具 箱，可以进行信号的时域和频域分析 、滤波器设计等操作。
05
04
图像处理
MATLAB提供了图像处理工具箱，可 以进行图像的增强、分割、特征提取 等操作。
02
matlab程序调试技巧分享
01
调试模式
MATLAB提供了调试模式，可以 逐行执行代码，查看变量值，设 置断点等。
日志输出
02
03
错误处理
通过使用fprintf函数，可以在程 序运行过程中输出日志信息，帮 助定位问题。
MATLAB中的错误处理机制可以 帮助我们捕获和处理运行时错误 。
matlab程序优化方法探讨
显示结果
命令执行后，结果将在命令窗口中显示。
保存结果
可以使用`save`命令将结果保存到文件中。
matlab变量定义与赋值
定义变量
使用`varname = value`格式定义变 量，其中`varname`是变量名， `value`是变量的值。
赋值操作
使用`=`运算符将值赋给变量。例如 ，`a = 10`将值10赋给变量a。

它由美国MathWorks公司开发，广泛 应用于工程、科学、金融等领域。
Matlab的用途
算法开发
Matlab提供了丰富的数学函数库，方便 用户进行算法开发。
数据可视化
Matlab具有强大的绘图和可视化功能， 可以方便地绘制各种图表。
数据分析
Matlab提供了统计分析工具箱，可以进 行数据分析和处理。
微分方程求解
使用Matlab的符号计算功能和数 值求解方法，如`dsolve`和 `ode45`等，可以求解常微分方程 和偏微分方程。
数据分析
数据导入与预处理
使用Matlab的数据导入工具箱，如`readtable`、`readmatrix`等 ，可以方便地导入各种数据格式，并进行数据清洗和预处理。
并进行预测。
聚类算法
Matlab提供了K均值聚类 、层次聚类等聚类算法， 可用于数据聚类和分组。
特征选择与降维
使用Matlab的特征选择和 降维函数，如`fitcdiscr`、 `pca`等，可以提取关键特
征和降低数据维度。
谢谢您的聆听
THANKS
的计算顺序。
流程控制
总结词
掌握Matlab中的流程控制语句及其用法 。
VS
详细描述
Matlab提供了多种流程控制语句，如ifelse语句、switch-case语句和循环语句 （for和while）。这些语句用于控制程序 的执行流程，实现条件判断和重复执行等 功能。
03
Matlab矩阵运算
矩阵的创建
总结词
介绍矩阵的特征值和特征向量运算
详细描述
在Matlab中，可以使用eig函数来计算矩阵的特征值和特 征向量。例如，计算一个3x3的矩阵的特征值和特征向量 可以使用[V,D] = eig(A)的形式，其中V是特征向量矩阵， D是对角线元素为特征值的矩阵。

例2-6 某商场对顾客所购买的商品实行打折 销售，标准如下(商品价格用price来表示)：
price<200 没有折扣 200≤price<500 3%折扣 500≤price<1000 5%折扣 1000≤price<2500 8%折扣 2500≤price<5000 10%折扣 5000≤price 14%折扣 输入所售商品的价格，求其实际销售价格。
for m=100:999
m1=fix(m/100);
%求m的百位数字
m2=rem(fix(m/10),10); %求m的十位数字
m3=rem(m,10);
%求m的个位数字
if m==m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*m3*m3
disp(m)
end
end
153 370 371 407
例2-9 已知 y=1+1/3+1/5+…，当n=10000时， 求y的值。 y=0; n=10000; for i=1:n y=y+1/(2*i-1); end y
2.3 程序控制结构
2.3.1 顺序结构 1．数据的输入 从键盘输入数据，则可以使用input函数来进 行，该函数的调用格式为：
A=input(提示信息，选项)； 其中提示信息为一个字符串，用于提示用户 输入什么样的数据。
如果在input函数调用时采用's'选项，则允许 用户输入一个字符串。例如，想输入一个人 的姓名，可采用命令：
2.3.3 循环结构
1．for语句 for语句的格式为： for 循环变量=表达式1:表达式2:表达式3
循环体语句
end 表达式1:循环变量初值 表达式2:步长，为1时，表达式2可以省略。 表达式3:循环变量终值

4、MATLAB 程序设计基础
在 MATLAB 中，除了可以在命令窗口中输入命 令逐句执行外，也可以和其他形式的 C、FORTRAN 等高级语言一样采用编程的方式，这就是 M 文件编 程。
MATLAB 程序设计原则 ➢ 百分号“%”后面的内容是程序的注解，要善于运用
注解使程序更具可读性； ➢ 养成在主程序开头用 clear 指令清除变量的习惯，以消
else leap=1;}
else leap=0;
if(leap) printf(“%d is”,year);
else printf(“%d is not”,year);
printf(“a leap year.\n”);}
MATLAB程序： year=input('year='); if rem(year,4)==0
end
if 表达式 A 语句组1
elseif 表达式B 语句组2
else 语句组3
end
注意：除直接应用上述三种形式外，第3种结构可扩展，if 还可以嵌套。
举例：
例5.1 输入数n，判断其奇偶性。
程序式书写法：* n=input(‘n=’); if rem(n,2)==0 A=‘even’ else A=‘odd’ end
MATLAB程序：
t=1;pi=0; n=1;s=1; while abs(t)>1e-6
pi=pi+t; n=n+2; s=-s; t=s/n; end pi=4*pi
6、MATLAB 中的函数及调用
MATLAB 函数
匿名函数可匿以名每接函一受数个多实M个文例输件：入第输一出行参定数义。的创文建件匿就名是函M文数的格式： fhandle=>@>(件amr主gyflih函sdt)数1e=，x@p一r(x个)(xM+x文.^件2)只能包含一个主函 其中：“ex>p>r数”m通，y常fh通d是常1一(2将)个M简文单件的名M和AMTL文A件B变主量函表数达名式设，实现函数 的功能；“aanrs为g=li一6st”致是。参数列表；“@”是MATLAB中创建函数句柄

>>x = magic(3) x=
产生正态分布随机数randn(1,10000) hist()正态直方图
8 1 6 3 5 7 4 9 2 行、列、对角线元素都是15。
The value of the characteristic sum for a magic square of order n is sum(1:n^2)/n which, when n = 3, is 15. （n>=3)
>> A(:,[2,4])=[ ]
A= -4 -3 0 1 4 5
删除了A的第二第4列
18
5、字符串
用单引号创建字符串 用char（‘ ’）创建字符串
>> country='China', country =
>> name=char('Liu Ying','Hu Xu' name =
China
4 6
8

两个“等宽”矩阵的聚合：
>> a=[3 5;6 3;6 1] a= 3 6 6 5 3 1 >> b=[4 1;3 2] b= 4 3 1 2 >> c=[a;b] c=
3 6 6 4 3
5 3 1 1 2

利用函数
repmat(M,n,m)扩展矩阵M：
>> x=repmat(M,3,2) x=
x=8:17, x=3:0.5:13, x=9:-1:1 x=linspace(first, last,num)，如:
用 linspace函数构造数组：格式
x=linspace(1,9,10),
x=