MATLAB第1章

第1章MATLAB简介1本章学习目标了解MATLAB的发展历史、特点和应用领域了解MATLAB工具箱的概念和类型掌握MATLAB操作桌面各窗口的用途和操作方法2主要内容1.1MATLAB的特点和应用领域及MATLAB工具箱1.2MATLAB的安装、内容选择和启动1.3MATLAB7.1的操作桌面1.4MATLAB管理指令1.5MATLAB帮助系统31.1MATLAB的特点和应用领域及MATLAB工具箱1.MATLAB的特点和应用领域特点：①语言简洁、编程效率高②人机界面友善、交互性好③绘图功能强大、便于数据可视化④学科众多、领域广泛的MATLAB工具箱⑤源程序的开放性4应用领域：MATLAB应用领域十分广泛，典型的应用举例如下：①自动控制；②汽车；③电子；④仪器仪表；⑤生物医学；⑥信号处理；⑦通信等。52.MATLAB工具箱MATLAB包含两部分内容：基本部分和各种可选的工具箱。基本部分包括：数组、矩阵计算，代数和超越方程的求解，傅里叶变换，数值积分等。MATLAB工具箱就是一些M文件的集合。允许用户像调用MATLAB内建函数一样调用工具箱中的M文件，用户也可以修改工具箱中的函数，更为重要的是用户可以通过编制M文件来任意地添加工具箱中原来没有的工具函数。此功能充分体现了MATLAB语言的开放性。6各种工具箱(Toolbox)使用户能够学习和使用专业技术，其集成了MATLAB函数并扩展了MATLAB工作环境，这样就可以解决一些特殊类别的问题。用户可以方便快捷地使用复杂的理论公式，免除了自己编写复杂而庞大的算法程序的困扰。MATLAB的工具箱很多，MATLAB的价格也与工具箱的数目相关，用户在购买MATLAB产品时可以根据自己的需要进行选择。另外，Internet上有大量由用户开发的工具箱资源，用户可以搜索下载试用。1.2MATLAB的安装、内容选择和启动1.MATLAB的安装、内容选择本章的安装过程及以后各章节所介绍的操作方法、例程都是基于PC的MATLAB7.1版本。和别的基于Windows的应用软件一样，MATL-AB也有“安装向导”，安装方法也大致相同。双击MATLAB安装包中的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，用户只需要按照屏幕的提示操作，如输入用户名、单位名、个人许可证密码(PersonalLicensePassword，PLP)等。82.MATLAB7.1的启动①方法一：MATLAB安装成功后，一般会在桌面放置一个快捷方式图标，在开始菜单放置一个快捷方式，双击桌面上的快捷方式图标或开始菜单里的快捷方式，都可以打开如图1.5所示的MAT-LAB操作桌面(Desktop)。注意操作桌面上窗口的多少与设置有关，图1.5所示为默认设置，前台有3个窗口。9②方法二：MATLAB71安装文件夹下也有一个快捷方式图标，双击这个图标可以启动MATLAB。③方法三：双击MATLAB71\bin\win32文件夹中的MATLAB.exe，就可以启动MATLAB。④方法四：双击与MATLAB相关联的文件可以启动MATLAB。如果双击由MATLAB自带的文本编辑调试器建立的扩展名为.m的文件，也可以启动MAT-LAB，但是这种方法有时行不通，如果M文件没有与MATLAB关联，则只能打开MATLAB自带的文本编辑调试器。101.3MATLAB7.1的操作桌面1.命令窗口命令窗口(CommandWindow)位于MATLAB操作桌面的右方，如图1.5所示，用于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果，是MATLAB的主要交互窗口。命令窗口可以从MATLAB操作桌面中分离出来，以方便单独显示和操作，也可以重新返回操作桌面中，其他窗口也有相同的操作。分离命令窗口可选择菜单命令Desktop→Un-lockCommandWindow，也可单击窗口右上角11按纽，还可以使用鼠标将命令窗口拖离操作桌面，分离的命令窗口如图1.6所示。如将命令窗口返回操作桌面，可选择命令窗口的菜单命令Desktop→DockCommandWindow，或单击窗口右上角的按纽。在MATLAB命令窗口中可以看到有一个“”，该符号为命令提示符，表示MATLAB正在处于准备状态。在命令提示符后输入命令并按回车键后，MATLAB就会解释执行所输入的命令，并在命令后面给出计算结果。12一般来说，一个命令行输入一条命令，命令行以按回车键结束。但一个命令行也可以输入若干条命令，各命令之间以逗号分隔；若前一命令后带有分号，则逗号可以省略。有时候会碰到这样的情况，一个命令行很长，一个物理行之内写不下，可以在第一个物理行之后加上3个小黑点(…)并按回车键，然后接着下一个物理行继续写命令的其他部分。“…”称为续行符，即把下面的物理行看作该行的逻辑继续。13在使用续行符的时候，经常会遇到命令不能被正确执行，并出现以下红色字体的提示。Error:UnexpectedMATLABexpression.这表示MATLAB表达式有书写错误。多次实验发现，在使用续行符的时候，数值的后面如果带续行符，需要先输入一个空格符，再输入续行符，就不会出现上面的提示；而变量或者数学运算符后面跟续行符的时候，不需要输入一个空格符。14在使用MATLAB时，有时候需要输入字符串，例程如下。S1='helloworld'S1=helloworld可以看到，‘helloworld’是以赭红色字体显示。另外，在编程中使用一些关键词的时候，也会以不同的颜色来显示，如输入for、end、while等，是以蓝色字体显示。从以上这些例子可以看出，在命令窗口中可输入的对象除MATLAB命令外，还包括函数、表达式、语句以及M文件名或MEX文件名等，为叙述方便，这些可输入的对象以后通称为语句。152.工作空间窗口和数组编辑器工作空间(Workspace)窗口位于MATLAB操作桌面的左上角，如图1.5所示。它与后面将要介绍的当前目录(CurrentDirectory)窗口是可切换的前、后台工作方式，可以单击位于下部的Workspace或CurrentDirectory进行切换。工作空间是MATLAB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。163.历史命令记录窗口在默认设置下，历史命令记录(CommandHistory)窗口会在计算机的硬盘上自动保留自安装起用过的所有命令的历史记录，并且还标明了使用时间，从而方便用户查询并利用这些既有的资源，节省编程时间。图1.9所示为分离的历史命令记录窗口。从图1.9可以看到曾经运行过的一些命令及运行时间，而且双击命令可进行历史命令的再运行。这些命令也可以被复制和执行。174.M文件编辑调试器M文件的编辑(Editor)和调试(Debugger)是在MATLAB的M文件编辑调试器中进行的，若需要对M文件进行调试，还需要MATLAB运行环境的支持。该编辑器既为基本文本文件的编辑提供了图形用户界面，又可以用于其他文本文件的编辑，同时还可以进行M文件的调试工作，调试方法在以后的章节中会有详细介绍。可以采用以下方法启动M文件编辑调试器。18①方法一：创建一个新的M文件时，可以在操作桌面快捷工具栏中单击“建立新文件”按钮或选择菜单命令File→New→M-File，启动M文件编辑调试器。②方法二：在操作桌面快捷工具栏中单击“打开文件”按纽或选择菜单命令File→Open打开一个已经存在的M文件，从而启动M文件编辑调试器。③方法三：在命令窗口中输入edit命令时也可以启动M文件编辑调试器。191.4MATLAB管理指令1.命令窗中语句行的编辑命令窗口不仅能编辑和运行当前输入的语句，有时候还需要对曾经输入的语句重复调用、编辑和运行，这时可使用如书中表1-1所列的语句行编辑键。202.命令窗口的常用控制指令在前面的章节中已经讲过了如edit、path等几个控制指令，下面以表格的形式列出最常用的几个控制指令，这些指令有的需要带参数，有的不需要带，读者可以通过1.5节将要介绍的帮助功能查询这些指令的详细说明。MATLAB提供的常用控制指令见表1-2。3.工作空间管理指令MATLAB还提供了用于查阅、删除MATLAB内存中变量的一些指令，见表1-3。211.5MATLAB帮助系统1.帮助命令MATLAB的所有执行指令、函数的M文件都有一个注释区。在该区中，用纯文本形式简要地叙述该函数的调用格式和输入输出宗量的含义。MATLAB可以根据MATLAB帮助命令的形式去注释区寻找匹配的内容来显示帮助内容。MATLAB帮助命令包括help、lookfor以及模糊查询。22①help命令在MATLAB命令窗口中直接输入help命令将会显示当前帮助系统中所包含的所有项目，即搜索路径中所有的目录名称。例如在命令窗口中输入helpHELPtopicsmatlab/general-Generalpurposecommands.matlab/ops-Operatorsandspecialcharacters.matlab/lang-Programminglanguageconstructs.……kernel/embedded-xPCTargetEmbeddedOptionMATLAB71/work-(Notableofcontentsfile)23同样，可以通过help加函数名来显示该函数的帮助说明。例如在命令窗口输入helpsinSINSineofargumentinradians.SIN(X)isthesineoftheelementsofX.Seealsoasin,sind.Overloadedfunctionsormethods(oneswiththesamenameinotherdirectories)helpsym/sin.mReferencepageinHelpbrowserdocsin24②lookfor命令help命令只搜索出那些关键字完全匹配的结果，lookfor命令对搜索范围内的M文件进行关键字搜索，条件比较宽松。lookfor命令只对M文件的第一行进行关键字搜索。若在lookfor命令加上-all选项，则可对M文件进行全文搜索。例如读者可以自己尝试在命令窗口输入lookforfourier后按回车键看出现什么。25③模糊查询MATLAB6.0以上的版本提供了一种类似模糊查询的命令查询方法，用户只需要输入命令的前几个字母，然后按Tab键，系统就会列出所有以这几个字母开头的命令。例如读者可以自己尝试在命令窗口输入fo后按Tab键看出现什么显示。262.帮助窗口MATLAB自6.x版以后提供了一个“交互界面”的帮助窗口，该窗口对MATLAB功能叙述最系统、丰富，界面也十分友善、方便，这是用户今后寻求帮助的最主要资源。进入帮助窗口可以通过以下3种方法。①在命令窗口输入helpwin、helpdesk或doc。②单击MATLAB主窗口工具栏中的Help按钮。③选择菜单命令Help→MATLABHelp。27x+sinx1+cosx1x0ecosx3.演示系统MATLAB主包和各工具包都有设计好的演示系统程序。在帮助窗口中选择演示系统(Demos)选项卡，然后在其中选择相应的演示模块，或者在命令窗口输入Demos，或者选择主窗口菜单命令Help→Demos，都可以打开演示系统。284.远程帮助系统除以上3种方法可以获得帮助以外，还可以通过网络获得远程帮助，例如在MathWorks公司的主页()上可以找到很多有用的信息。国内的一些网站也有丰富的信息资源，例如MATLAB中国：中文论坛：。另外，还有很多别的专业学习论坛上面也有关于MATLAB在各领域应用方面的内容，用户可以到这些论坛上交流学习