Matlab基础知识详解

Matlab基础知识•一、简介•二、基本操作•三、常量•四、变量•五、基本数学函数•六、M脚本文件一、MATLAB简介•Matlab:MatrixLaboratry矩阵实验室•MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。使用MATLAB，您可以较使用传统的编程语言（如C、C++和Fortran）更快地解决技术计算问题。•MATLAB的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB函数集）扩展了MATLAB环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。•MATLAB提供了很多用于记录和分享工作成果的功能。可以将您的MATLAB代码与其他语言和应用程序集成，来分发您的MATLAB算法和应用。MATLAB的主要功能•此高级语言可用于技术计算•此开发环境可对代码、文件和数据进行管理•交互式工具可以按迭代的方式探查、设计及求解问题•数学函数可用于线性代数、统计、傅立叶分析、筛选、优化以及数值积分等•二维和三维图形函数可用于可视化数据•各种工具可用于构建自定义的图形用户界面•各种函数可将基于MATLAB的算法与外部应用程序和语言（如C、C++、Fortran、Java、COM以及MicrosoftExcel）集成Matlab的版本发布时间建造编号版本编号1984-1992MATLAB1.0/2/3/3.5/41994R7MATLAB4.2c1996R8MATLAB5.01997R9/R9.1MATLAB5.1/5.1.11998R10/R10.1MATLAB5.2/5.2.11999R11/R11.1MATLAB5.3/5.3.12000R12/R12.1MATLAB6.0/6.12002R13/SP1/SP2MATLAB6.5/6.5.1/6.5.22004-2005R14/SP1/SP2/SP3MATLAB7.0/7.0.1/7.0.4/7.12006R2006a/R2006bMATLAB7.2/7.32007R2007a/R2007bMATLAB7.4/7.52008R2008a/R2008bMATLAB7.6/7.72009R2009a/R2009bMATLAB7.8/7.92010R2010a/R2010bMATLAB7.10/7.112011R2011a/R2011bMATLAB7.12/7.13二、基本操作命令窗口当前工作目录当前工作空间输入命令的历史记录命令提示符通过file菜单的Preferences…命令，用户可以对matlab进行相关的设置恢复Matlab的初始界面若不小心关闭了matlab的某些窗口，可以在这里恢复matlab的默认界面。CommandWindow•是进行各种MATLAB操作的最主要窗口，可键入各种送给MATLAB运作的指令、函数、表达式，并显示除图形外的所有运算结果。•CommandWindow对关键字、字符串、注释等采用不同的颜色表示。•常用命令：clc：清除指令窗中显示内容（clearconsole）exit或quit退出matlab（1）用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容(12+2*(7-4))/3^2（2）在上述表达式输入完成后，按【Enter】键，该就指令被执行。（3）在指令执行后，MATLAB指令窗中将显示以下结果。ans=22[122(74)]3例：用交互式方式计算说明：“”是提示符，“ans”是matlab的一个默认变量CommandHistory窗口选中相应的命令历史记录，点击鼠标右键，可执行相应的操作Workspace窗口选中工作区中的变量，点击鼠标右键，可执行相应的操作指令窗中指令行的编辑三、常量•在采用IEEE浮点算法的计算机上，实数的数值范围大致为10-308～10308•Matlab中的数默认是双精度实数(double)，表示方法同C语言•MATLAB的数值采用习惯的十进制表示，可以带小数点或负号。例如：300-10.10.0019.451.27e31.2E-31、实数2、数的输出格式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！格式解释例format同short3.1416formatshort4位小数3.1416formatlong14位小数3.14159265358979formatshorte短格式e方式（科学计数格式）3.1416e+000formatlonge长格式e方式，15位小数3.141592653589793e+000formatshortg短格式g方式3.1416formatlongg长格式g方式3.14159265358979formatbank2位小数3.14Format++，-+3、特殊的实数•pi：圆周率（pi只能用小写字母）•Inf，inf：无穷大，如1/0•NaN,nan：notanumber非数，如0/0•eps：浮点运算相对精度eps=2-52≈2.2204×10-16Matlab中，上面这些量称为系统预定义变量(Predefinedvariable)，定义变量时，不要使用这些名称！4、复数复数的输入：z1=3+4*iMatlab12121*21/21^3zzzzzzzzz中复数运算不需要特殊处理，可以直接进行，如：，，z2=5-6*j1ij虚数单位：数学运算符+加法-减法*乘法/右除^乘方（幂运算）Matlab的数学运算符是定义在矩阵上的。一个数在matlab中被看成1×1矩阵对标量而言，这二者的作用没有区别；但对矩阵来说，“左除”和“右除”将产生不同的结果。Matlab的数学运算定义在复数域上。求方根时，^只返回处于第一象限的解\左除与复数相关的一些函数22cossinirealzzarimagzzbrabszzrabbanglezzarctgaconjzzzzabire给出复数的实部给出复数的虚部给出复数的模给出复数的相角给出复数的共轭复数变量是任何程序设计语言的基本元素之一。Matlab并不要求对所使用的变量进行事先声明，也不需要指定变量类型，Matlab会自动根据所赋予变量的值或对变量所进行的操作来确定变量的类型。在赋值过程中，如果变量已经存在，Matlab会用新值代替旧值，并以新的变量类型代替旧的变量类型。四、Matlab中的变量赋值符：=变量名长度不超过63(Matlab6.5.1版本以上)（老版本只能31个）变量名必须以字母开头，可包含英文字母（大小写）、数字和下划线1、变量的命名规则变量名区分大小写可以用namelengthmax函数查看你正在使用的matlab版本允许的变量名最多包含多少个字符2、内存变量查阅、删除的指令•who查阅matlab内存变量的简单信息•whos查阅matlab内存变量的详细信息•clear清除matlab工作空间中保存的变量•cleara清除变量a•clearxy清除变量x和y（x和y之间不能用逗号）•clearall清除matlab工作空间中所有的变量、函数和mex文件3、在workspace中对变量进行操作右击标题栏可设置显示变量的哪些属性右击变量名可出现此快捷菜单双击变量名可打开ArrayEditor五、基本数学函数名称含义名称含义acos(x)反余弦cos(x)余弦acot(x)反余切cot(x)余切acsc(x)反余割csc(x)余割asec(x)反正割sec(x)正割asin(x)反正弦sin(x)正弦atan(x)反正切tan(x)正切atan2(y,x)四象限反正切hypot(a,b)平方和的平方根1、三角函数查看matlab帮助文件中函数的具体信息：docsin2、双曲函数名称含义名称含义acosh(x)反双曲余弦cosh(x)双曲余弦acoth(x)反双曲余切coth(x)双曲余切acsch(x)反双曲余割csch(x)双曲余割asech(x)反双曲正割sech(x)双曲正割asinh(x)反双曲正弦sinh(x)双曲正弦atanh(x)反双曲正切tanh(x)双曲正切3、指数和对数函数名称含义名称含义exp(x)expow2(x)2xexpm1(x)ex-1reallog(x)非负实数(数组)的自然对数log(x)自然对数ln(x)realpow(x,y)实数(数组)的幂log1p(x）ln(1+x)realsqrt(x)非负实数组的平方根log2(x)log2(x)sqrt(x)（复数）平方根log10(x)log10(x)lg(x)nthroot(x,n)x开n次方，x为实数(数组)，n为正整数。x为负时，n必须为奇数nextpow2p=nextpow2(x),满足2^p=abs(x)4、取整函数和余数round(x)4舍5入到整数fix(x)舍入到最接近0的整数floor(x)舍入到最接近-∞的整数ceil(x)舍入到最接近∞的整数mod(X,Y)模mod(X,Y)=X-n.*Y，n=floor(X./Y)rem(X,Y)余数rem(X,Y)=X-n.*Y，n=fix(X./Y)5、离散数学函数factor(n)Primefactors素因数（素因子）factorial(n)Factorialfunction阶乘gcd(a,b)Greatestcommondivisor最大公约数isprime(n)Trueforprimenumbers是否素数lcm(a,b)Leastcommonmultiple最小公倍数primes(n)列出小于等于n的所有素数[N,D]=rat(x)x≈N./Drats(x)把小数形式化成两个整数的分数形式练习：在Matlab的命令窗口用交互式方式完成下面的计算12332212612332sin0.31;150.981252.131.2533,4,,1,2,2;434,12,2,iyxyxxxyxxaAbaBbcaABCaBcCzzzizizezzz计算,求时的值;已知求：复数求：复数的实部、虚部、模和相角。六、Matlab脚本文件•是一串按用户意图排列而成matlab指令集合•文件的扩展名为.m，文件为纯文本文件（可用记事本等纯文本编辑器进行编辑）•文件按Maltab变量名的规则进行命名，不可包含中文等字符，否则无法在Maltab中进行调用（虽然可以正常存盘）。•脚本文件运行后，所产生的变量都驻留在matlab的基本工作空间（baseworkspace）中。1、脚本文件的创建、打开新建.m文件打开已有的.m文件2、脚本文件的编辑、保持、运行运行.m文件，也可在commandwindows窗口中输入文件名执行（文件扩展名不能输）行尾加分号，则这一行的执行结果不会在commandwindows中显示，可以加快脚本的执行速度。(显示大量的运算结果是很费时间的)保存脚本文件，文件名必须按Maltab变量名的规则进行命名，不可包含中文等字符，否则无法在Maltab中进行调用3、M脚本文件的运行路径(path)若M脚本文件不是保存在Matlab的当前工作目录下，则第一次运行文件时会出现上面的对话框，此时选择”changeDirectory”或“AddtoPath”都可以。Path还可用“File”菜单下的“SetPath…”命令进行设置。4、脚本文件中的注释语句%以一个%开头的行是注释行,不被解释和执行%%以两个%%开头的注释行构成一个cella=3;b=4;%%下面的语句又构成一个cell5、以CellMode执行脚本文件中的语句执行整个文件中的所有语句执行光标所在cell内的所有语句执行光标所在cell内的所有语句，完成后光标跳至下一个cell若cellmode工具条上出现的按钮不全，可以右击工具条，选择自定义功能