MATLAB数据分析方法

1/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础普通高等院校计算机课程规划教材MATLAB数据分析方法李柏年吴礼斌主编张孔生丁华参编2/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础1.1数据分析与MATLAB1.1.1数据分析概述1.数据分析的概念数据分析是指用适当的统计方法对收集来的大量第一手资料和第二手资料进行详细研究，提取有用信息和形成结论，以求最大化地开发数据资料的功能与发挥数据的作用。3/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础•2．数据的来源与分类•数据是数据分析的关键之一。数据也称观测值，是实验、测量、观察、调查等的结果，常以数量的形式给出。数据按照不同的标准进行分类，可分为：观测数据与试验数据、一手数据与二手数据、时间序列数据与横截面数据等。（1）观测数据与试验数据。（2）一手数据与二手数据。（3）时间序列数据与横截面数据。4/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础3．数据分析的过程数据分析的目的是利用数据来研究一个领域的具体问题。数据分析的过程包括确定数据分析的目标、研究设计、收集数据、分析数据、解释结果。5/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础1.1.2MATLAB在数据分析中的位置和作用从数据分析的整个过程来看，软件的使用主要是在第四阶段，即数据整理与分析阶段。软件所起的作用主要是整理、计算、绘制图表等。6/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础MATLAB是一套高性能的数值计算和可视化软件，它集矩阵运算、数值分析、信号处理和图形显示于一体，构成了一个界面友好、使用方便的用户环境，是实现数据分析与处理的有效工具,其中MATLAB统计工具箱更为人们提供了一个强有力的统计分析工具．7/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础1.2.2MATLAB的特点与主要功能1.2MATLAB简介1.2.1MATLAB概述（1）MATLAB是一个交互式软件系统，输入一条命令，立即就可以得出该命令的结果。（2）数值计算功能。（3）符号运算功能。（4）绘图功能。8/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础（5）编程功能。（6）丰富的工具箱。9/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础1.2.3MATLAB7.0界面命令窗口命令历史记录窗口当前工作目录(启动后的界面)10/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础（2）主菜单包括“File”、“Edit”、“Debug”、“Desktop”、“Window”和“Help”菜单。11/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础12/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础13/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础14/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础15/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础16/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础输入记录变量17/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础18/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础19/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础20/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础21/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础1.2.4MATLAB的联机帮助22/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础表1.1命令窗口中获得MATLAB帮助的命令命令说明help在命令窗口中显示M文件帮助lookfor在命令窗口中显示具有指定参数特征函数的M文件帮助doc在帮助浏览器中显示指定函数的参考信息helpwin打开帮助浏览器，并且将初始界面置于MATLAB函数的M文件帮助信息helpdesk打开一个名为“help”的帮助窗口demo打开一个“help”的演示模型界面，从而方便地了解MATLAB的基本功能.23/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础1.3变量与函数1.3.1常量与变量1．常量MATLAB中的数据有常量与变量之分，常量也称为数值。5、+5、-5.55、0.0056、6.5e-524/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础显示格式在命令窗口中用format命令临时改变显示方式25/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础表1.2数据的输出格式控制格式中文解释说明format短格式（缺省格式）缺省时为默认短格式方式与formatshort相同formatshort短格式显示5位定点十进制数formatlong长格式显示15位定点十进制数formatshorte短格式e方式显示5位浮点十进制数formatlonge长格式e方式显示15位浮点十进制数formatshortg短格式g方式显示5位定点或5位浮点十进制数26/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础格式中文解释说明formatlongg长格式g方式显示15位定点或15位浮点十进制数formathex16进制格式以16进制格式显示format++格式以＋，-和空格分别表示矩阵中的正数，负数和零元素formatbank银行格式按元、角、分（小数点后具有两位）的固定格式显示formatrat有理数格式用有理数逼近显示数据formatcompact压缩格式数据之间无空行formatloose自由格式数据之间有空行27/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础2．变量MATLAB中的变量可用来存放数据，也可用来存放向量或矩阵，并进行各种运算。变量的命名的规则是：①变量名区分大小写；②变量名以字母开头，可以由字母、数字、下画线组成，但不能使用标点；③变量名长度不超过63位，最多只能含有63个字符，后面的字符无效。28/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础3．永久变量永久变量是变量的一种特殊情况，它在工作空间中看不到，但是使用者可直接调用。29/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础表1.3永久变量虚数单位：i=j=1名称取值ans用于结果的缺省变量名pi圆周率π的近似值（3.1416）eps数学中无穷小（epsilon）的近似值（2.2204e-016）inf无穷大，如1/0=inf（infinity）NaN非数，如0/0=NaN（NotaNumber），inf/inf=NaNi，jrealmax系统所能表示的最大数值realmin系统所能表示的最小数值nargin函数的输入参数个数nargout函数的输出参数个数30/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础4．符号变量在MATLAB中进行符号运算时需要先用syms命令创建符号变量和表达式，如：symsxsyms不仅可以声明一个变量，还可以指定这个变量的数学特性，比如：声明变量x,y为实数类型，可用命令symsxyreal声明变量x,y为整数类型，可用命令symsxypositive31/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础5．变量的查询与清除在命令窗口中，只要输入“who”，就可以看到工作空间中所有曾经设定并至今有效的变量。如果输入“whos”，不但会显示所有的变量，而且会将该变量的名称、性质等都显示出来，即显示变量的详细资料。输入“clear”，就清除工作空间中的所有变量。如果输入“clear变量名”，只清除工作空间中指定变量名的变量。32/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础1.3.2函数MATLAB系统提供了近20类基本命令函数，它们有一部分是MATLAB的内部命令，有一部分是以M文件形式出现的函数。33/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础表1.4数学基本函数表函数名中文解释函数名中文解释sin(x)正弦函数asin(x)反正弦函数cos(x)余弦函数acos(x)反余弦函数tan(x)正切函数atan(x)反正切函数exp(x)以e为底的指数log10(x)以10为底数的对数log(x)自然对数sqrt(x)开平方34/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础函数名中文解释函数名中文解释abs(x)绝对值或向量的长度max(x)最大值min(x)最小值sum(x)元素求和sign(x)符号函数round(x)四舍五入到最近的整数ceil(x)朝正无穷方向取整floor(x)朝负无穷方向取整fix(x)朝零方向取整gcd(x,y)求两整数最大公约数35/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础1.4矩阵及其运算1.4.1操作符与运算符操作符使用说明：冒号。①m:n产生一个数组[m,m+1,…，n]；②m:k:n产生一个数组[m,m+k,…，n]；③A(:,j)取矩阵A的第j列；④A(k,:)取矩阵A的第k行；分号。①在矩阵定义中表示一行的结束；②在命令语句的结尾表示不显示这行语句的执行结果…连续点。一个命令语句非常长一行写不完，可以分几行写，此时在行的末尾加上连续点，表示是一个命令语句%百分号。在编程时引导注释行，而系统解释执行程序时，%后面的内容不作处理36/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础运算符功能说明+加法运算。两个数相加或两个同阶矩阵相加。如果是一个矩阵和一个数字相加，则这个数字自动扩展为与矩阵同维的一个矩阵-减法运算。两个数相加或两个同阶矩阵相减*乘法运算。两个数相乘或两个可乘矩阵相乘/除法运算。两个数或两个可除矩阵相除（A/B表示A乘以B的逆）^乘幂运算。数的方幂或一个方阵的多少次方37/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础运算符功能说明\左除运算。两个数a\b表示b÷a，两个可除矩阵相除（A\B表示B乘以A的逆）.*点乘运算。两个同阶矩阵对应元素相乘./点除运算。两个同阶矩阵对应元素相除.^点乘幂运算。一个矩阵中各个元素的多少次方.\点左除运算。两个同阶矩阵对应元素左除38/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础运算符功能说明运算符功能说明判断大于关系=判断大于等于关系判断小于关系=判断小于等于关系==判断等于关系~=判断不等于关系39/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础逻辑运算符功能说明逻辑运算符功能说明&与运算，~非运算|或运算xor(a,b)异或运算逻辑运算符主要用于逻辑表达式和进行逻辑运算，参与运算的逻辑量以0代表“假”，以任意非0数代表“真”。逻辑表达式和逻辑函数的值以0表示“假”，以1表示“真”。40/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础1.4.2矩阵的输入与运算1．矩阵的输入（1）直接输入法。A=[2,3,5;1,3,5;6,9,4]%同一行元素之间用空格或逗号，行之间用分号或回车A=23513569441/24MATLAB数据分析方法（机械工业出版社）第1章MATLAB基础（2）外部文件读入法。事先在记事本中编辑以下数据，保存为文件data1.txt，在MATLAB命令窗口中输入：loaddata1.txtdata1%显示数据data1=11112313611112313642/24MAT