matlab介绍

MATLAB软件2在欧美各高等院校，Matlab已经成为线性代数、数值分析、数理统计、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等课程的基本教学工具，已成为大学生必须掌握的基本技能之一。Matlab功能强大、简单易学、编程效率高，深受广大科技工作者的欢迎。Matlab是一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言，自1984年推向市场以来，历经三十多年的发展与竞争，现已成为国际公认的最优秀的工程应用开发环境。Matlab:MatrixLaboratory矩阵实验室MATLAB的主要应用领域（1）、数值分析。（2）、数值和符号计算。（3）、工程与科学绘图。（4）、控制系统的设计与方针。（5）、数字图像处理。（6）、数字信号处理。（7）、通讯系统设计与仿真。（8）、财务与金融工程。数值计算功能Matlab是一个交互式软件系统给出一条命令，立即就可以得出该命令的结果Matlab的特点与主要功能Matlab以矩阵作为基本单位，但无需预先指定维数（动态定维）按照IEEE的数值计算标准进行计算提供十分丰富的数值计算函数，方便计算，提高效率Matlab命令与数学中的符号、公式非常接近，可读性强，容易掌握绘图功能Matlab提供了丰富的绘图命令，能实现一系列的可视化操作Matlab的特点与功能5Matlab丰富的工具箱（toolbox）根据专门领域中的特殊需要而设计的各种可选工具箱Matlab的Simulink动态仿真集成环境提供建立系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察仿真结果等功能SymbolicMathPDEOptimizationSignalprocessImageProcessStatisticsControlSystemSystemIdentification……Matlab符号计算功能Matlab和著名的符号计算语言Maple相结合62020/4/6ApplicationofMatlabLanguage6MATLAB编程语言的特点•语法规则简单。尤其内定的编程规则，与其他编程语言（如C、Fortran等）相比更接近于常规数学表示。对于数组变量的使用，不需类型声明，无需事先申请内存空间。MATLAB语言主要有以下几个特点：•MATLAB基本的语言环境提供了数以千计的计算函数，极大的提高了用户的编程效率。如，一个fft函数即可完成对指定数据的快速傅里叶变换，这一任务如果用C语言来编程实现的话，至少要用几十条C语言才能完成。7•MATLAB是一种脚本式（scripted）的解释型语言，无论是命令、函数或变量，只要在命令窗口的提示符下键入，并“回车（Enter）”，MATLAB都予以解释执行。•平台无关性（可移植性）。MATLAB软件可以运行在很多不同的计算机系统平台上，如WindowsMe/NT/2000/XP、很多不同版本的UNIX以及Linux。无论你在哪一个平台上编写的程序都可以运行在其它平台上，对于MATLAB数据文件也一样，是平台无关的MATLAB编程语言的特点•把MATLAB界面窗口恢复为默认状态命令窗口当前工作目录当前工作空间（内存浏览器）输入命令的历史记录命令提示符捷径键菜单栏工具栏命令（提示符处键入）Matlab输出Matlab提示符（）和光标(|)Matlab帮助系统联机帮助help显示指定命令的简短使用说明例：helpeighelphelp•Help窗–通过下拉help菜单访问--选择Matlabhelpor工具栏中选择“？”–选择查询的主题–在命令窗中键入help激活“帮助”的非交互版本Matlab查找命令12lookfor按指定的关键词查询与之相关的命令例：lookforeps»lookforepsEPSFloatingpointrelativeaccuracy.EPSreturnsthedistancefrom1.0tothenextlargestfloatingpointnumber.EPSisusedasadefaulttolerancebyPINVandRANK,aswellasseveralotherMATLABfunctions.SeealsoREALMAX,REALMIN.»EPS???UndefinedvariableorcapitalizedinternalfunctionEPS;CapsLockmaybeon.»epseps=2.2204e-016which显示指定函数所在的目录例：whicheig其它相关命令cd、dir、more13详细使用帮助doc以网页形式显示指定命令的帮助页例：doceigMatlab中的数值习惯上十进制，采用占64位内存的双精度表示3,-9,0.4,1.603e-12,3.23e+20Matlab变量与常量15Matlab语句的通常形式变量=表达式表达式是用运算符将有关运算量连接起来的式子，其结果被赋给赋值号“=”左边的变量变量命名原则以字母开头后面可以跟字母、数字和下划线长度不超过63个字符（6.5版本以前为19个）变量名区分字母的大小写变量名尽量不与matlab关键词，常用函数等同名数学运算符+加法-减法*乘法/和\除法（右除和左除）^幂运算命令分隔符：逗号和分号Matlab数值运算一行可以输入几个命令，用分号“;”或逗号“,”隔开分号和续行符的作用Matlab变量若不想在屏幕上输出结果，可以在语句最后加分号如果语句很长，可用续行符“…”（三个点）续行例：注释符：“%”，其后面的内容为注释，对Matlab的计算不产生任何影响变量的查询Matlab变量who显示工作空间中的所有变量whos查看工作空间中变量的详细属性系统预定义变量（常量）Matlab变量pi：圆周率inf，Inf：无穷大nan，NaN：Not-a-Number，一个不定值，如0/0eps：2.22e-016,浮点运算相对误差精度,即大约保持16位有效数字。特殊变量ansi，j：虚部单位，即1应尽量避免给系统预定义变量重新赋值！Matlab的输出20输出格式Matlab以双精度执行所有的运算，运算结果可以在屏幕上输出，同时赋给指定变量；若无指定变量，则系统会自动将结果赋给变量“ans”Matlab中数的输出格式可以通过format命令指定format只改变变量的输出格式，但不会影响变量的值！各种format格式格式解释例format短格式（缺省显示格式），同short3.1416formatshort短格式（缺省显示格式），小数点后4位3.1416formatlong长格式，小数点后14位3.14159265358979formatshorte短格式e方式（科学计数格式）3.1416e+000formatlonge长格式e方式3.141592653589793e+000formatshortg短格式g方式3.1416formatlongg长格式g方式3.14159265358979formatcompact压缩格式formatloose自由格式format+/formatbank/formatrat/formathex(详情查看联机帮助)变量的存储存储当前工作空间中的变量save将所有变量存入文件matlab.mat（默认文件名）save文件名将所有变量存入指定文件文件名.mat存储指定的变量save文件名变量名列表例：savemydataAxz变量名列表中各变量之间用空格分隔变量的读取将数据文件中的变量载入当前工作空间load文件名载入数据文件中的所有变量load文件名Ax从数据文件中提取指定变量清除当前工作空间中的变量clear清除当前工作空间中的所有变量clearAx清除指定的变量clc清除命令窗口中的所有输入和输出信息几个小技巧Matlab的命令记忆功能：上下箭头键可以先输入命令的前几个字符，再按上下键缩小搜索范围用Esc键删除命令行定义矩阵：直接输入法矩阵用方括号“[]”括起例：A=[123;456;789]矩阵同一行中的元素之间用空格或逗号分隔矩阵行与行之间用分号分开直接输入法中，分号可以用回车代替例：Matlab的操作对象是矩阵：命令提示符，不用输入回车：运行所输入的命令MATLAB矩阵（数值）运算大矩阵可以把小矩阵作为其元素例：A=[A;111213]在原矩阵的下方加一行矩阵元素可以是任何数值表达式例：x=[-1.3,sqrt(3),(1+2+3)*4/5]单个元素的引用例：A(2,3)矩阵元素的引用多个元素的引用：冒号的特殊用法利用小括弧和元素所在的位置(下标)x(i)：向量x中的第i个元素A(i,j)：矩阵A中的第i行，第j列元素a:b:c产生一个由等差序列组成的向量；a是首项，b是公差，c确定最后一项；若b=1，则b可以省略。例：x=1:2:5y=1:2:6例：x=2:1:5y=2:5例：x=3:2:1例：x(1:3)A(3,1:3)矩阵元素的引用A(i:j,m:n)表示由矩阵A的第i到第j行和第m到第n列交叉线上的元素组成的子矩阵。可利用冒号提取矩阵的整行或整列。例：A(1,:)A(:,1:3)A(:,:)A(:,[13])特殊矩阵生成函数一些生成特殊矩阵的函数zeros(m,n)生成一个m行n列的零矩阵，m=n时可简写为zeros(n)ones(m,n)生成一个m行n列的元素全为1的矩阵,m=n时可写为ones(n)eye(m,n)生成一个主对角线全为1的m行n列矩阵,m=n时可简写为eye(n)，即为n维单位矩阵diag(X)若X是矩阵，则diag(X)为X的主对角线向量若X是向量，diag(X)产生以X为主对角线的对角矩阵tril(A)提取一个矩阵的下三角部分triu(A)提取一个矩阵的上三角部分rand(m,n)产生0~1之间均匀分布的随机矩阵m=n时简写为rand(n)randn(m,n)产生均值为0，方差为1的标准正态分布随机矩阵m=n时简写为rand(n)magic,vander,pascal,hilb1.基本算术运算MATLAB的基本算术运算有：＋(加)、－(减)、*(乘)、/(右除)、\(左除)、^(乘方)。注意:运算是在矩阵意义下进行的，单个数据的算术运算只是一种特例。矩阵的运算•MATLAB提供了两种除法运算：左除（\）和右除（/）。X=A\B是不需要计算逆矩阵而直接除运算，而X=C/A是方程X*A=C的解(这时要求A的列数=C的列数)，是先求逆再相乘。矩阵的除法运算两个相同大小的矩阵的元素对元素运算参与“+,-,.*,./,.\”运算的对象必须具有相同的形状数组的运算符号对象与符号表达式34在进行符号运算时，必须先定义基本的符号对象，可以是符号常量、符号变量、符号表达式等。符号对象是一种数据结构。含有符号对象的表达式称为符号表达式，Matlab在内部把符号表达式表示成字符串，以与数字变量或运算相区别。符号矩阵/数组：元素为符号表达式的矩阵/数组。符号对象的建立35sym函数用来建立单个符号变量，一般调用格式为：符号对象的建立：sym和syms例：a=sym('a')符号变量=sym(‘A’)参数A可以是一个数或数值矩阵，也可以是字符串a是符号变量b是符号常量b=sym(1/3)C是符号矩阵C=sym('[1ab;cd]')符号对象的建立36符号对象的建立：sym和symssyms命令用来建立多个符号变量，一般调用格式为：syms符号变量1符号变量2...符号变量n例：symsabca=sym('a');b=sym('b');c=sym('c');符号表达式的建立符号表达式的建立：37例：建立符号表达式通常有以下2种方法：(1)用sym函数直接建立符号表达式。(2)