Matlab经典教程——从入门到精通

第一章基础准备及入门本章有两个目的：一是讲述MATLAB正常运行所必须具备的基础条件；二是简明系统地介绍高度集成的Desktop操作桌面的功能和使用方法。本章的前两节分别讲述：MATLAB的正确安装方法和MATLAB环境的启动。因为指令窗是MATLAB最重要的操作界面，所以本章用第1.3、1.4两节以最简单通俗的叙述、算例讲述指令窗的基本操作方法和规则。这部分内容几乎对MATLAB各种版本都适用。MATLAB6.x不同于其前版本的最突出之处是：向用户提供前所未有的、成系列的交互式工作界面。了解、熟悉和掌握这些交互界面的基本功能和操作方法，将使新老用户能事半功倍地利用MATLAB去完成各种学习和研究。为此，本章特设几节用于专门介绍最常用的交互界面：历史指令窗、当前目录浏览器、工作空间浏览器、内存数组编辑器、交互界面分类目录窗、M文件编辑/调试器、及帮助导航/浏览器。本章是根据MATLAB6.5版编写的，但大部分内容也适用于其他6.x版。1.1MATLAB的安装和内容选择图1.1-11.2Desktop操作桌面的启动1.2.1MATLAB的启动1.2.2Desktop操作桌面简介一操作桌面的缺省外貌图1.2-1二通用操作界面1.3CommandWindow运行入门1.3.1CommandWindow指令窗简介图1.3-11.3.2最简单的计算器使用法【例1.3.2-1】求23)]47(212[÷−×+的算术运算结果。（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=2【例1.3.2-2】简单矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=987654321A的输入步骤。（1）在键盘上输入下列内容A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9]（2）按【Enter】键，指令被执行。（3）在指令执行后，MATLAB指令窗中将显示以下结果：A=123456789【例1.3.2-3】矩阵的分行输入。A=[1,2,34,5,67,8,9]A=123456789【例1.3.2-4】指令的续行输入S=1-1/2+1/3-1/4+...1/5-1/6+1/7-1/8S=0.63451.3.3数值、变量和表达式一数值的记述二变量命名规则三MATLAB默认的预定义变量四运算符和表达式五复数和复数矩阵【例1.3.3-1】复数ieziziz63212,21,43π=+=+=表达，及计算321zzzz=。（1）z1=3+4iz1=3.0000+4.0000i（2）z2=1+2*iz3=2*exp(i*pi/6)z=z1*z2/z3z2=1.0000+2.0000iz3=1.7321+1.0000iz=0.3349+5.5801i【例1.3.3-2】复数矩阵的生成及运算A=[1,3;2,4]-[5,8;6,9]*iB=[1+5i,2+6i;3+8*i,4+9*i]C=A*BA=1.0000-5.0000i3.0000-8.0000i2.0000-6.0000i4.0000-9.0000iB=1.0000+5.0000i2.0000+6.0000i3.0000+8.0000i4.0000+9.0000iC=1.0e+002*0.99001.1600-0.0900i1.1600+0.0900i1.3700【例1.3.3-3】求上例复数矩阵C的实部、虚部、模和相角。C_real=real(C)C_imag=imag(C)C_magnitude=abs(C)C_phase=angle(C)*180/pi%以度为单位计算相角C_real=99116116137C_imag=0-990C_magnitude=99.0000116.3486116.3486137.0000C_phase=0-4.43654.43650【例1.3.3-4】用MATLAB计算38−能得到–2吗？（1）a=-8;r=a^(1/3)r=1.0000+1.7321i（2）m=[0,1,2];R=abs(a)^(1/3);Theta=(angle(a)+2*pi*m)/3;rrr=R*exp(i*Theta)rrr=1.0000+1.7321i-2.0000+0.0000i1.0000-1.7321i（3）t=0:pi/20:2*pi;x=R*sin(t);y=R*cos(t);plot(x,y,'b:'),gridholdonplot(rrr(1),'.','MarkerSize',50,'Color','r')plot(rrr([2,3]),'o','MarkerSize',15,'Color','b')axis([-3,3,-3,3]),axissquareholdoff-3-2-10123-3-2-10123图1.3-21.3.4计算结果的图形表示【例1.3.4-1】画出衰减振荡曲线teyt3sin3−=及其它的包络线30tey−=。t的取值范围是]4,0[π。（图1.3-3）t=0:pi/50:4*pi;y0=exp(-t/3);y=exp(-t/3).*sin(3*t);plot(t,y,'-r',t,y0,':b',t,-y0,':b')grid02468101214-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81图1.3-3【例1.3.4-2】画出2222)sin(yxyxz++=所表示的三维曲面（图1.3-4）。yx,的取值范围是]8,8[−。clear;x=-8:0.5:8;y=x';X=ones(size(y))*x;Y=y*ones(size(x));R=sqrt(X.^2+Y.^2)+eps;%5Z=sin(R)./R;%6surf(X,Y,Z);%colormap(cool)%xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('z')图1.3-41.4CommandWindow操作要旨1.4.1指令窗显示方式的操作一缺省显示方式二显示方式的设置1.4.2数值计算结果的显示格式1.4.3指令行中的标点符号1.4.4指令窗的常用控制指令1.4.5指令窗中指令行的编辑【例1.4.5-1】指令行操作过程示例。1.5CommandHistory和实录指令diary1.5.1CommandHistory历史指令窗简介图1.5-11.5.2历史指令行的再运行【例1.5.2-1】再运行图1.5-2所示历史指令窗中的三行指令。图1.5-21.5.3指令窗实录指令diary1.6CurrentDirectory、路径设置器和文件管理1.6.1CurrentDirectory当前目录浏览器简介图1.6-1一用户目录和当前目录设置二借助当前目录浏览器获取M和MAT文件信息【例1.6.1-1】从图1.2-1所示MATLAB缺省桌面开始，叙述引出图1.6-1所示面貌的当前目录浏览器的操作过程。1.6.2MATLAB的搜索路径1.6.3MATLAB搜索路径的扩展和修改一何时需要修改搜索路径二利用设置路径对话框修改搜索路径图1.6-2三利用指令path设置路径1.7WorkspaceBrowser和ArrayEditor1.7.1WorkspaceBrowser工作空间浏览器简介图1.7-11.7.2现场菜单用于内存变量的查阅和删除一内存变量查阅、删除的指令操作法【例1.7.2-1】在指令窗中运用who,whos查阅MATLAB内存变量。whoYourvariablesare:ABnumberDRXYZZyBCDDXYxwhosNameSizeBytesClassA2x2230cellarrayB1x1264structarrayBnumber1x18doublearrayC2x2408symobjectD1x24chararrayDD2x28chararrayR33x338712doublearrayX33x338712doublearrayXYZ33x33x326136doublearrayY33x338712doublearrayZ33x338712doublearrayx1x33264doublearrayy33x1264doublearrayGrandtotalis7722elementsusing62434bytes【例1.7.2-2】在指令窗中运用clear指令可以删除内存中的变量。clearBnumberwhoYourvariablesare:ABCDDDRXXYZYZxy二内存变量查阅和删除的现场菜单操作法图1.7-2【例1.7.2-3】通过“工作空间浏览器”的运作，采用图形显示内存变量Z。图1.7-3【例1.7.2-4】通过“工作空间浏览器”删除内存变量。1.7.3ArrayEditor数组编辑器和大数组的输入图1.7-41.7.4数据文件的存取一存取数据文件的指令操作法二通过内存变量浏览器实现数据文件的存取（1）产生保存全部内存变量的数据文件的操作方法图1.7-5【例1.7.4-1】数据的存取。（假定内存中已经存在变量X,Y,Z）（1）mkdir('c:\','my_dir');cdc:\my_dirsavesafXYZdir...saf.mat（2）clearloadsafZwhoYourvariablesare:Z1.8LaunchPad交互界面分类目录窗图1.8-11.9Editor/Debugger和脚本编写初步1.9.1Editor/DebuggerM文件编辑调试器简介一编辑调试器的开启图1.9-1二编辑器使用中的若干注意事项1.9.2M脚本文件编写初步【例1.9.2-1】编写解算例1.3.4-1题目的M脚本文件，并运行之。操作步骤：1.10帮助系统1.10.1帮助方式概述一“纯文本”帮助【例1.10.1-1】在指令窗中运行help的示例。（1）helphelpHELPOn-linehelp,displaytextatcommandline.HELP,byitself,listsallprimaryhelptopics.EachprimarytopiccorrespondstoadirectorynameontheMATLABPATH...................（2）helpHELPtopics:matlab\general-Generalpurposecommands.matlab\ops-Operatorsandspecialcharacters.matlab\lang-Programminglanguageconstructs.matlab\elmat-Elementarymatricesandmatrixmanipulation.matlab\elfun-Elementarymathfunctions...................Formorehelpondirectory/topic,typehelptopic.（3）helpelmatElementarymatricesandmatrixmanipulation.Elementarymatrices.zeros-Zerosarray.ones-Onesarray.eye-Identitymatrix...................（4）helpeyeEYEIdentitymatrix.EYE(N)istheN-by-Nidentitymatrix.EYE(M,N)orEYE([M,N])isanM-by-Nmatrixwith1'sonthediagonalandzeroselsewhere.EYE(SIZE(A))isthesamesizeasA.SeealsoONES,ZEROS,RAND,RANDN.【例1.10.1-2】在指令窗中，运用lookfor找H1行（M函数文件的第一注释行）lookforfourierFFTDiscreteFouriertransform.FFT2Two-dimensio