《matlab語言基礎(chǔ)》PPT課件.ppt

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1、CH2、 MATLAB語言基礎(chǔ),第一節(jié) 使用MATLAB的窗口環(huán)境 一、MATLAB語言的顯著特點(diǎn) 1、具有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力：Matrix Laboratory（矩陣實(shí)驗(yàn)室），使得矩陣運(yùn)算非常簡單。 2、是一種演算式語言 MATLAB的基本數(shù)據(jù)單元是既不需要指定維數(shù)，也不需要說明數(shù)據(jù)類型的矩陣（向量和標(biāo)量為矩陣的特例），而且數(shù)學(xué)表達(dá)式和運(yùn)算規(guī)則與通常的習(xí)慣相同。 因此MATLAB語言編程簡單，使用方便。 例 exp2_1.m,二、MATLAB命令窗口 1、啟動(dòng)MATLAB命令窗口 計(jì)算機(jī)安裝好MATLAB之后，雙擊MATLAB圖標(biāo)，就可以進(jìn)入命令窗口，此時(shí)意味著系統(tǒng)處于準(zhǔn)備接受命令的狀態(tài)

2、，可以在命令窗口中直接輸入命令語句。 MATLAB語句形式 變量表達(dá)式； 通過等于符號(hào)將表達(dá)式的值賦予變量。當(dāng)鍵入回車鍵時(shí)，該語句被執(zhí)行。語句執(zhí)行之后，窗口自動(dòng)顯示出語句執(zhí)行的結(jié)果。如果希望結(jié)果不被顯示，則只要在語句之后加上一個(gè)分號(hào)（；）即可。此時(shí)盡管結(jié)果沒有顯示，但它依然被賦值并在MATLAB工作空間中分配了內(nèi)存。,2、命令行編輯器 （1）方向鍵和控制鍵可以編輯修改已輸入的命令 ：回調(diào)上一行命令 ：回調(diào)下一行命令 （2）命令窗口的分頁輸出 more off：不允許分頁 more on：允許分頁 more(n)：指定每頁輸出的行數(shù) 回車前進(jìn)一行，空格鍵顯示下一頁，q結(jié)束當(dāng)前顯示。 （

3、3）多行命令（） 如果命令語句超過一行或者太長希望分行輸入，則可以使用多行命令繼續(xù)輸入。 S=1-12+13+4+ 9-4-18;,,,三、變量和數(shù)值顯示格式1、變量 （1）變量的命名：變量的名字必須以字母開頭（不能超過19個(gè)字符），之后可以是任意字母、數(shù)字或下劃線；變量名稱區(qū)分字母的大小寫；變量中不能包含有標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。 （2）一些特殊的變量 ans：用于結(jié)果的缺省變量名 i、j：虛數(shù)單位 pi：圓周率 nargin：函數(shù)的輸入變量個(gè)數(shù) eps：計(jì)算機(jī)的最小數(shù) nargout：函數(shù)的輸出變量個(gè)數(shù) inf：無窮大 realmin：最小正實(shí)數(shù) realmax：最大正實(shí)數(shù) nan：不定量 flops：

4、浮點(diǎn)運(yùn)算數(shù),（3）變量操作 在命令窗口中，同時(shí)存儲(chǔ)著輸入的命令和創(chuàng)建的所有變量值，它們可以在任何需要的時(shí)候被調(diào)用。如要察看變量a的值，只需要在命令窗口中輸入變量的名稱即可：a 2、數(shù)值顯示格式 任何MATLAB的語句的執(zhí)行結(jié)果都可以在屏幕上顯示，同時(shí)賦值給指定的變量，沒有指定變量時(shí)，賦值給一個(gè)特殊的變量ans，數(shù)據(jù)的顯示格式由format命令控制。 format只是影響結(jié)果的顯示，不影響其計(jì)算與存儲(chǔ)；MATLAB總是以雙字長浮點(diǎn)數(shù)（雙精度）來執(zhí)行所有的運(yùn)算。,如果結(jié)果為整數(shù)，則顯示沒有小數(shù)；如果結(jié)果不是整數(shù)，則輸出形式有： format (short)：短格式（5位定點(diǎn)數(shù)）99.1253 fo

5、rmat long：長格式（15位定點(diǎn)數(shù) 99.12345678900000 format short e：短格式e方式 9.9123e+001 format long e：長格式e方式 9.912345678900000e+001 format bank：2位十進(jìn)制 99.12 format hex：十六進(jìn)制格式,四、簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算（例exp2_2.m） 1、常用的數(shù)學(xué)運(yùn)算符 ，，*（乘），/（左除），（右除），（冪） 在運(yùn)算式中，MATLAB通常不需要考慮空格；多條命令可以放在一行中，它們之間需要用分號(hào)隔開；逗號(hào)告訴MATLAB顯示結(jié)果，而分號(hào)則禁止結(jié)果顯示。 2、常用數(shù)學(xué)函數(shù)abs,si

6、n,cos,tan,asin,acos,atan,sqrt,exp,imag,real,sign, log,log10,conj（共扼復(fù)數(shù)）等 五、MATLAB的工作空間 1、MATLAB的工作空間包含了一組可以在命令窗口中調(diào)整（調(diào)用）的參數(shù) who：顯示當(dāng)前工作空間中所有變量的一個(gè)簡單列表,whos：則列出變量的大小、數(shù)據(jù)格式等詳細(xì)信息 clear ：清除工作空間中所有的變量 clear 變量名：清除指定的變量 2、保存和載入workspace （1）save filename variables 將變量列表variables所列出的變量保存到磁盤文件filename中 Variable

7、s所表示的變量列表中，不能用逗號(hào)，各個(gè)不同的變量之間只能用空格來分隔。 未列出variables時(shí)，表示將當(dāng)前工作空間中所有變量都保持到磁盤文件中。 缺省的磁盤文件擴(kuò)展名為“.mat”，可以使用“-”定義不同的存儲(chǔ)格式（ASCII、V4等）,（2）load filename variables 將以前用save命令保存的變量variables從磁盤文件中調(diào)入MATLAB工作空間。 用load 命令調(diào)入的變量，其名稱為用save命令保存時(shí)的名稱，取值也一樣。 Variables所表示的變量列表中，不能用逗號(hào)，各個(gè)不同的變量之間只能用空格來分隔。 未列出variables時(shí)，表示將磁盤文件中的所有

8、變量都調(diào)入工作空間。 3、退出工作空間 quit 或 exit,六、文件管理 文件管理的命令，包括列文件名、顯示或刪除文件、顯示或改變當(dāng)前目錄等。（what、dir、type、delete、cd、which） what：顯示當(dāng)前目錄下所有與matlab相關(guān)的文件及它們的路徑。 dir：顯示當(dāng)前目錄下所有的文件 which：顯示某個(gè)文件的路徑 cd path：由當(dāng)前目錄進(jìn)入path目錄 cd ..：返回上一級(jí)目錄 cd：顯示當(dāng)前目錄 type filename：在命令窗口中顯示文件filename delete filename：刪除文件filename,七、使用幫助 1、help命令，在命令窗

9、口中顯示 MATLBA的所有函數(shù)都是以邏輯群組方式進(jìn)行組織的，而MATLAB的目錄結(jié)構(gòu)就是以這些群組方式來編排的。 help matfun ：矩陣函數(shù)數(shù)值線性代數(shù) help general：通用命令 help graphics：通用圖形函數(shù) help elfun：基本的數(shù)學(xué)函數(shù) help elmat：基本矩陣和矩陣操作 help datafun：數(shù)據(jù)分析和傅立葉變換函數(shù) help ops：操作符和特殊字符,help polyfun：多項(xiàng)式和內(nèi)插函數(shù) help lang：語言結(jié)構(gòu)和調(diào)試 help strfun：字符串函數(shù) help control：控制系統(tǒng)工具箱函數(shù) 2、helpwin：幫助窗口

10、 3、helpdesk：幫助桌面，瀏覽器模式 4、lookfor命令：返回包含指定關(guān)鍵詞的那些項(xiàng) 5、demo：打開示例窗口,矩陣生成不但可以使用純數(shù)字（含復(fù)數(shù)），也可以使用變量（或者說采用一個(gè)表達(dá)式）。矩陣的元素直接排列在方括號(hào)內(nèi)，行與行之間用分號(hào)隔開，每行內(nèi)的元素使用空格或逗號(hào)隔開。大的矩陣可以用分行輸入，回車鍵代表分號(hào)。,y=2,4, 5 3 6 8 y= 2 4 5 3 6 8,一、矩陣的輸入,第二節(jié) MATLAB矩陣運(yùn)算及多項(xiàng)式處理,a=1; b=2; c=3; x=5 b c; a*b a+c c/b x= 5.000 2.000 3.000 2.000 4.000 1.

11、500,1、在命令窗口中輸入,（1）用線性等間距生成向量矩陣（start:step:end） a=1:2:10 a= 1 3 5 7 9,其中start為起始值，step為步長，end為終止值。當(dāng)步長為1時(shí)可省略step參數(shù)；另外step也可以取負(fù)數(shù)。,2、語句生成,（2）a=linspace(n1,n2,n) 在線性空間上，行矢量的值從n1到n2，數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為n，缺省n為100。 a=linspace(1,10,10) a= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,（4）一些常用的特殊矩陣 單位矩陣：eye(m,n); eye(m) 零矩陣：zeros(m,n); zeros(m) 一矩

12、陣：ones(m,n); ones(m) 對(duì)角矩陣：對(duì)角元素向量 V=a1,a2,,an A=diag(V) 隨機(jī)矩陣：rand(m,n)產(chǎn)生一個(gè)mn的均勻分別的隨機(jī)矩陣,（3）a=logspace(n1,n2,n) 在對(duì)數(shù)空間上，行矢量的值從10n1到10n2，數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為n，缺省n為50。這個(gè)指令為建立對(duì)數(shù)頻域軸坐標(biāo)提供了方便。 a=logspace(1,3,3) a= 10 100 1000,eye(2,3) ans= 1 0 0 0 1 0 zeros(2,3) ans= 0 0 0 0 0 0 ones(2,3) ans= 1 1 1 1 1 1 V=5 7

13、 2; A=diag(V) A= 5 0 0 0 7 0 0 0 2,eye(2) ans= 1 0 0 1 zeros(2) ans= 0 0 0 0 ones(2) ans= 1 1 1 1,如果已知A為方陣，則V=diag(A)可以提取A的對(duì)角元素構(gòu)成向量V。,1、轉(zhuǎn)置：對(duì)于實(shí)矩陣用（）符號(hào)或（.）求轉(zhuǎn)置結(jié)果是一樣的；然而對(duì)于含復(fù)數(shù)的矩陣，則（）將同時(shí)對(duì)復(fù)數(shù)進(jìn)行共軛處理，而 （.）則只是將其排列形式進(jìn)行轉(zhuǎn)置。,a=1 2 3;4 5 6 a = 1 4 2 5 3 6,a=1 2 3;4 5 6. a = 1 4 2 5 3 6,b=

14、1+2i 2-7i b = 1.0000 - 2.0000i 2.0000 + 7.0000i b=1+2i 2-7i. b = 1.0000 + 2.0000i 2.0000 - 7.0000i,二、矩陣的運(yùn)算,+ ；- ；* ；和/ ；；.* ；. ；./；. 如：a=1 2;3 4；b= 3 5; 5 9 c=a+b d=a-b c= d= 4 7 -2 -3 8 13 -2 -5 a*b=13 23; 29 51 a/b=-0.50 0.50;3.50 1.50 ab=-1 -1;2 3 a3=37 54; 81 118 a.*b=3 10;15 3

15、6 a./b=0.33 0.40;0.60 0.44 a.b=3.00 2.50;1.67 2.25 a.3= 1 8; 27 64,2、四則運(yùn)算與冪運(yùn)算,只有維數(shù)相同的矩陣才能進(jìn)行加減運(yùn)算。 注意只有當(dāng)兩個(gè)矩陣中前一個(gè)矩陣的列數(shù)和后一個(gè)矩陣的行數(shù)相同時(shí)，才可以進(jìn)行乘法運(yùn)算。ab運(yùn)算等效于求a*x=b的解；而a/b等效于求x*b=a的解。只有方陣才可以求冪。 點(diǎn)運(yùn)算是兩個(gè)維數(shù)相同矩陣對(duì)應(yīng)元素之間的運(yùn)算，在有的教材中也定義為數(shù)組運(yùn)算。,3、逆矩陣與行列式計(jì)算 求逆：inv(A)； 求行列式：det(A) 要求矩陣必須為方陣,4、了解矩陣超越函數(shù) 在MATLAB中exp、sqrt等命令也可以作用到

16、矩陣上，但這種運(yùn)算是定義在矩陣的單個(gè)元素上的，即分別對(duì)矩陣的每一個(gè)元素進(jìn)行計(jì)算。 超越數(shù)學(xué)函數(shù)可以在函數(shù)后加上m而成為矩陣的超越函數(shù)，例如：expm,sqrtm。矩陣的超越函數(shù)要求運(yùn)算矩陣為方陣。,a=1 2 3; 4 5 6; 2 3 5; b=inv(a) b = -2.3333 0.3333 1.0000 2.6667 0.3333 -2.0000 -0.6667 -0.3333 1.0000 det(a) ans = -3,A(m,n)：提取第m行，第n列元素 A(:,n)：提取第n列元素 A(m,:)：提取第m行元素 A(m1:m2,n1:n2)：提取第m1行到第m2行和第n1列

17、到 第n2列的所有元素（提取子塊）。 A(:)：得到一個(gè)長列矢量，該矢量的元素按矩陣的列進(jìn)行排列。 矩陣擴(kuò)展：如果在原矩陣中一個(gè)不存在的地址位置上設(shè)定一個(gè)數(shù)（賦值），則該矩陣會(huì)自動(dòng)擴(kuò)展行列數(shù)，并在該位置上添加這個(gè)數(shù)，而且在其他沒有指定的位置補(bǔ)零。 消除子塊：如果將矩陣的子塊賦值為空矩陣 ，則相當(dāng)于消除了相應(yīng)的矩陣子塊。,三、矩陣的操作,1、矩陣下標(biāo) MATLAB通過確認(rèn)矩陣下標(biāo)，可以對(duì)矩陣進(jìn)行插入子塊，提取子塊和重排子塊的操作。,2、矩陣的大小 m,n=size(A,x)：返回矩陣的行列數(shù)m與n，當(dāng)x=1，則只返回行數(shù)m，當(dāng)x=2，則只返回列數(shù)n。 length(A)=max(size

18、(A))：返回行數(shù)或列數(shù)的最大值。 rank(A)：求矩陣的秩,a=1 2 3;3 4 5; m,n=size(a) m = 2 n = 3,3、了解矩陣操作函數(shù)：flipud；fliplr；rot90,length(a) ans = 3 max(size(a)) ans = 3,rank(a) ans = 2,在MATLAB中，多項(xiàng)式使用降冪系數(shù)的行向量表示，如：多項(xiàng)式,p=poly(r) p = 1 -12 -0 25 116,四、多項(xiàng)式處理,（1）多項(xiàng)式的建立與表示方法,r=roots(p) r = 11.7473 2.7028 -1.2251 + 1.4672i

19、 -1.2251 - 1.4672i,表示為：p=1 -12 0 25 116，使用函數(shù)roots可以求出多項(xiàng)式等于0的根，根用列向量表示。若已知多項(xiàng)式等于0的根，函數(shù)poly可以求出相應(yīng)多項(xiàng)式。,（2）多項(xiàng)式的運(yùn)算,相乘conv a=1 2 3 ; b=1 2 c=conv(a,b)=1 4 7 6 conv指令可以嵌套使用，如conv(conv(a,b),c) 相除deconv q,r=deconv(c,b) q=1 2 3 商多項(xiàng)式 r=0 0 0 余多項(xiàng)式 求多項(xiàng)式的微分多項(xiàng)式polyder polyder(a)=2 2 求多項(xiàng)式函數(shù)值polyval(p,n)：將值n代入多項(xiàng)式求解

20、。polyval(a,2)=11,（3）*多項(xiàng)式的擬合 多項(xiàng)式擬合又稱為曲線擬合，其目的就是在眾多的樣本點(diǎn)中進(jìn)行擬合，找出滿足樣本點(diǎn)分布的多項(xiàng)式。這在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做解析描述時(shí)非常有用。 命令格式：p=polyfit(x,y,n)，其中x和y為樣本點(diǎn)向量，n為所求多項(xiàng)式的階數(shù)，p為求出的多項(xiàng)式。 例exp2_15.m （4）*多項(xiàng)式插值 多項(xiàng)式插值是指根據(jù)給定的有限個(gè)樣本點(diǎn)，產(chǎn)生另外的估計(jì)點(diǎn)以達(dá)到數(shù)據(jù)更為平滑的效果。該技巧在信號(hào)處理與圖像處理上應(yīng)用廣泛。,所用指令有一維的interp1、二維的interp2、三維的interp3。這些指令分別有不同的方法（method），設(shè)計(jì)者可以根

21、據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)姆椒ǎ詽M足系統(tǒng)屬性的要求。Help polyfun可以得到更詳細(xì)的內(nèi)容。 y=interp1(xs,ys,x,method) 在有限樣本點(diǎn)向量xs與ys中，插值產(chǎn)生向量x和y，所用方法定義在method中，有4種選擇： nearest：執(zhí)行速度最快，輸出結(jié)果為直角轉(zhuǎn)折 linear：默認(rèn)值，在樣本點(diǎn)上斜率變化很大 spline：最花時(shí)間，但輸出結(jié)果也最平滑 cubic：最占內(nèi)存，輸出結(jié)果與spline差不多 例exp2_16.m,五*、MATLAB數(shù)據(jù)處理 1、矩陣分解 （1）奇異值分解 U,S,V=svd(A) 例：a = 9 8 6 8 可以驗(yàn)證： u*u=I

22、 v*v=I u*s*v=a,求矩陣A的奇異值及分解矩陣，滿足U*S*V=A，其中U、V矩陣為正交矩陣（U*U=I），S矩陣為對(duì)角矩陣，它的對(duì)角元素即A矩陣的奇異值。,u,s,v=svd(a) u = 0.7705 -0.6375 0.6375 0.7705 s = 15.5765 0 0 1.5408 v = 0.6907 -0.7231 0.7231 0.6907,（2）特征值分解 V,D=eig(A) 例： a = 9 8 6 8 v,d=eig(a) v = 0.7787 -0.7320 0.6274 0.6813 d = 15.4462 0

23、 0 1.5538,求矩陣A的特征向量V及特征值D，滿足A*V=V*D。其中D的對(duì)角線元素為特征值，V的列為對(duì)應(yīng)的特征向量。如果D=eig(A)則只返回特征值。,可以驗(yàn)證：A*V=V*D,（3）正交分解 Q,R=qr(A) 例： a = 9 8 6 8 q,r=qr(a) q = -0.8321 -0.5547 -0.5547 0.8321 r = -10.8167 -11.0940 0 2.2188,將矩陣A做正交化分解，使得Q*R=A，其中Q為正交矩陣（其范數(shù)為1，指令norm(Q)=1)，R為對(duì)角化的上三角矩陣。,norm(q) ans = 1,q*r ans =

24、 9.0000 8.0000 6.0000 8.0000,（4）三角分解 L,U=lu(A) 將A做對(duì)角線分解，使得A=L*U,其中L為下三角矩陣，U為上三角矩陣。 注意：L實(shí)際上是一個(gè)“心理上”的下三角矩陣，它事實(shí)上是一個(gè)置換矩陣P的逆矩陣與一個(gè)真正下三角矩陣L1（其對(duì)角線元素為1）的乘積。 L1,U1,P=lu(A) 例：a=1 2 3;4 5 6;7 8 9 比較： l1,u1,p=lu(a) l,u=lu(a),l1 = 1.00 0 0 0.14 1.00 0 0.57 0.50 1.00 u1 = 7.00 8.00 9.00 0 0.86 1.7

25、1 0 0 0.00 p = 0 0 1 1 0 0 0 1 0,l = 0.14 1.00 0 0.57 0.50 1.00 1.00 0 0 u = 7.00 8.00 9.00 0 0.86 1.71 0 0 0.00,可以驗(yàn)證： u1=u，inv(p)*l1=l a=l*u p*a=l1*u1,2*、數(shù)據(jù)分析 （1）繪制函數(shù)圖形：fplot() （2）求極值：fmin,fmins （3）求零點(diǎn)：尋找一維函數(shù)的過零點(diǎn)fzero() （4）頻譜分析（fft）：y=FFT(x)；unwrap()；abs；an

26、gle畫出幅頻和相頻曲線 （5）了解數(shù)據(jù)分析函數(shù)：max,min,mean,sum,prod等 （6）了解積分運(yùn)算：trap2,quad,quad8 3*、常微分方程數(shù)值解 t,x=ode23(xfun,t0,tf,x0,tol) t,x=ode45(xfun,t0,tf,x0,tol),第三節(jié)、繪圖簡介,MATLAB提供了豐富的繪圖功能 help graph2d可得到所有畫二維圖形的命令 help graph3d可得到所有畫三維圖形的命令 下面介紹常用的二維圖形命令,1、基本的繪圖命令 plot（x1,y1,option1,x2,y2,option2,） x1,y1給出的數(shù)據(jù)分別為x,y軸坐

27、標(biāo)值，option1為選項(xiàng)參數(shù)，以逐點(diǎn)連折線的方式繪制1個(gè)二維圖形；同時(shí)類似地繪制第二個(gè)二維圖形，等。 這是plot命令的完全格式，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)需要進(jìn)行簡化。比如： plot(x,y)；plot(x,y,option) 選項(xiàng)參數(shù)option定義了圖形曲線的顏色、線型及標(biāo)示符號(hào)，它由一對(duì)單引號(hào)括起來。 例exp2_3.m exp2_3_.m,2、選擇圖像 figure（1）；figure（2）；；figure(n) 打開不同的圖形窗口，以便繪制不同的圖形。,3、grid on：在所畫出的圖形坐標(biāo)中加入柵格 grid off：除去圖形坐標(biāo)中的柵格,4、hold on：把當(dāng)前圖形保持在屏

28、幕上不變，同時(shí) 允許在這個(gè)坐標(biāo)內(nèi)繪制另外一個(gè)圖形。 hold off：使新圖覆蓋舊的圖形 例exp2_4.m exp2_4_.m,6、文字標(biāo)示 text(x,y,字符串) 在圖形的指定坐標(biāo)位置(x,y)處，標(biāo)示單引號(hào)括起來的字符串。 gtext(字符串) 利用鼠標(biāo)在圖形的某一位置標(biāo)示字符串。 title(字符串) 在所畫圖形的最上端顯示說明該圖形標(biāo)題的字符串。 xlabel(字符串)，ylabel(字符串) 設(shè)置x，y坐標(biāo)軸的名稱。 輸入特殊的文字需要用反斜杠（）開頭。 7、legend(字符串1,字符串2,,字符串n) 在屏幕上開啟一個(gè)小視窗，然后依據(jù)繪圖命令的先后次序，

29、用對(duì)應(yīng)的字符串區(qū)分圖形上的線。 例exp2_5_.m,5、設(shè)定軸的范圍 axis（xmin xmax ymin ymax） 例exp2_5.m axis(equal)：將x坐標(biāo)軸和y坐標(biāo)軸的單位刻度大小調(diào)整為一樣。,9、semilogx：繪制以x軸為對(duì)數(shù)坐標(biāo)（以10為底），y軸為線性坐標(biāo)的半對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖形。 semilogy：繪制以y軸為對(duì)數(shù)坐標(biāo)（以10為底），x軸為線性坐標(biāo)的半對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖形。 例exp2_17.m,8、subplot（mnk）：分割圖形顯示窗口 m:上下分割個(gè)數(shù)，n:左右分割個(gè)數(shù)，k:子圖編號(hào) 例exp2_6.m,10、了解應(yīng)用型繪圖指令：可用于數(shù)值統(tǒng)計(jì)分析或離散

30、 數(shù)據(jù)處理 bax（x,y）；hist（y,x） stairs（x,y）；stem（x,y） 例exp2_7.m,對(duì)于圖形的屬性編輯同樣可以通過在圖形窗口上直接進(jìn)行。 但圖形窗口關(guān)閉之后編輯結(jié)果不會(huì)保存,10、一點(diǎn)補(bǔ)充說明,一、MATLBA程序的基本設(shè)計(jì)原則,1、后面的內(nèi)容是程序的注解，要善于運(yùn)用注解使程序更具可讀性。 2、養(yǎng)成在主程序開頭用clear指令清除變量的習(xí)慣，以消除工作空間中其他變量對(duì)程序運(yùn)行的影響。但注意在子程序中不要用clear。 3、參數(shù)值要集中放在程序的開始部分，以便維護(hù)。要充分利用MATLAB工具箱提供的指令來執(zhí)行所要進(jìn)行的運(yùn)算，在語句行之后輸

31、入分號(hào)使其及中間結(jié)果不在屏幕上顯示，以提高執(zhí)行速度。 4、input指令可以用來輸入一些臨時(shí)的數(shù)據(jù)；而對(duì)于大量參數(shù)，則通過建立一個(gè)存儲(chǔ)參數(shù)的子程序，在主程序中用子程序的名稱來調(diào)用。 5、程序盡量模塊化，也就是采用主程序調(diào)用子程序的方法，將所有子程序合并在一起來執(zhí)行全部的操作。 6、充分利用Debugger來進(jìn)行程序的調(diào)試（設(shè)置斷點(diǎn)、單步執(zhí)行、連續(xù)執(zhí)行），并利用其他工具箱或圖形用戶界面（GUI）的設(shè)計(jì)技巧，將設(shè)計(jì)結(jié)果集成到一起。 7、設(shè)置好MATLAB的工作路徑，以便程序運(yùn)行。,第四節(jié)MATLAB程序設(shè)計(jì)入門,8、MATLAB程序的基本組成結(jié)構(gòu) 說明 清除命令：清除workspace中的變量和圖

32、形（clear,close） 定義變量：包括全局變量的聲明及參數(shù)值的設(shè)定 逐行執(zhí)行命令：指MATLAB提供的運(yùn)算指令或工具箱 提供的專用命令 控制循環(huán) ：包含for,if then,switch,while等語句 逐行執(zhí)行命令 end 繪圖命令：將運(yùn)算結(jié)果繪制出來 當(dāng)然更復(fù)雜程序還需要調(diào)用子程序，或與simulink以及其他應(yīng)用程序結(jié)合起來。,,,,進(jìn)入MATLAB的Editor/Debugger窗口來編輯程序 在編輯環(huán)境中，文字的不同顏色顯示表明文字的不同屬性。 綠色：注解；黑色：程序主體；紅色：屬性值的設(shè)定；藍(lán)色：控制流程。 在運(yùn)行程序之前，必須設(shè)置好M

33、ATLAB的工作路徑，使得所要運(yùn)行的程序及運(yùn)行程序所需要的其他文件處在當(dāng)前目錄之下，只有這樣，才可以使程序得以正常運(yùn)行。否則可能導(dǎo)致無法讀取某些系統(tǒng)文件或數(shù)據(jù)，從而程序無法執(zhí)行。 通過cd指令在命令窗口中可以更改、顯示當(dāng)前工作路徑。 通過路徑瀏覽器（path browser）也可以進(jìn)行設(shè)置,二、M文件的編輯及MATLAB工作路徑的設(shè)置,2、程序文件 以.m格式進(jìn)行存取，包含一連串的MATLAB指令和必要的注解。需要在工作空間中創(chuàng)建并獲取變量，也就是說處理的數(shù)據(jù)為命令窗口中的數(shù)據(jù)，沒有輸入?yún)?shù)，也不會(huì)返回參數(shù)。 程序運(yùn)行時(shí)只需在工作空間中鍵入其名稱即可。,三、MATLAB的程序類型,MATLAB

34、的程序類型有三種，一種是在命令窗口下執(zhí)行的腳本M文件；另外一種是可以存取的M文件，也即程序文件；最后一種是函數(shù)（function）文件。,1、腳本M文件 在命令窗口中輸入并執(zhí)行，它所用的變量都要在工作空間中獲取，不需要輸入輸出參數(shù)的調(diào)用，退出MATLAB后就釋放了。,（1）函數(shù)定義行（關(guān)鍵字function） functionout1,out2,..=filename(in1,in2,..) 輸入和輸出（返回）的參數(shù)個(gè)數(shù)分別由nargin和nargout兩個(gè)MATLAB保留的變量來給出。 （2）第一行幫助行，即H1行 以（%）開頭，作為lookfor指令搜索的行 （3）函數(shù)體說明及有關(guān)注解 以

35、（%）開頭，用以說明函數(shù)的作用及有關(guān)內(nèi)容 如果不希望顯示某段信息，可在它的前面加空行 （4）函數(shù)體語句 函數(shù)體內(nèi)使用的除返回和輸入變量這些在function語句中直接引用的變量以外的所有變量都是局部變量，即在該函數(shù)返回之后，這些變量會(huì)自動(dòng)在MATLAB的工作空間中清除掉。如果希望這些中間變量成為在整個(gè)程序中都起作用的變量，則可以將它們?cè)O(shè)置為全局變量。,3、函數(shù)文件 例myhilb1.m myhilb.m,與在命令窗口中輸入命令一樣，函數(shù)接受輸入?yún)?shù)，然后執(zhí)行并輸出結(jié)果。用help命令可以顯示它的注釋說明。 具有標(biāo)準(zhǔn)的基本結(jié)構(gòu)。,1、子程序與主程序之間的數(shù)據(jù)是通過參數(shù)進(jìn)行傳遞的，子程序應(yīng)用

36、主程序傳遞來的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算后，將結(jié)果返回主程序。 例exp2_9.m,四、聲明子程序（函數(shù)程序）變量,2、如果一個(gè)函數(shù)內(nèi)的變量沒有特別聲明，那么這個(gè)變量只在函數(shù)內(nèi)部使用，即為局部變量。如果兩個(gè)或多個(gè)函數(shù)共用一個(gè)變量（或者說在子程序中也要用到主程序中的變量，注意不是參數(shù)），那么可以用global來將它聲明為全局變量。 例exp2_10.m 全局變量的使用可以減少參數(shù)傳遞，合理利用全局變量可以提高程序執(zhí)行的效率。,字符串要用單引號(hào)并用括號(hào)括在里面。如： disp(text string) disp字符串顯示命令 text string,五、字符串及其宏命令,在單引號(hào)里邊的字符串可以作為矢量

37、或矩陣的元素。使用disp命令或輸入變量名就可以顯示它們表示的字符串。如： a=this is a;text string ??? All rows in the bracketed expression must have the same number of columns.（元素1含9個(gè)字符，包括空格；元素2含有11個(gè)字符；因此只要在元素1中加入2個(gè)空格即可解決問題） aa=this is a ;text string disp(aa) aa = aa= this is a this is a text string text string,宏是

38、MATLAB語言用在常用命令部分的縮寫。它可以被存儲(chǔ)用于建立M文件的一部分。宏命令采用字符串，并使用eval命令去執(zhí)行宏命令。下例是采用宏命令計(jì)算階乘的例子。 fct=prod(1:n); 求10的階乘 n=10;eval(fct) ans=3628800,六、常用的編程命令（例exp2_8.m）,pause：停止m文件的執(zhí)行直至有鍵按下。pause(n)將使程序暫停n秒。 echo on/off：控制是否在屏幕上顯示程序內(nèi)容。 keyboard：停止程序執(zhí)行，把控制權(quán)交給鍵盤。輸入return并回車后繼續(xù)程序執(zhí)行。 x=input(prompt)：把輸入的字符串作為提示符，等待使用者輸入一個(gè)

39、響應(yīng)，然后把它賦值到x。,MATLAB的運(yùn)算符有三種類型：算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符。它們的處理順序依次為算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符。在前面我們已經(jīng)介紹例算術(shù)運(yùn)算符，這里我們著重介紹后兩種運(yùn)算符。,七、關(guān)系與邏輯運(yùn)算符,1、關(guān)系運(yùn)算符 假設(shè)有：A=1 2 -1 -5 B=0 2 3 1 大于 AB ans=1 0 0 0 A1 ans=0 1 0 0 = 大于等于 A=B ans=1 1 0 0 == 等于 A=B ans=0 1 0 0 ; A=1 ans=1 0 0 0 = 不等于 A=B ans=1 0 1 1 ; A=1 ans=0 1 1 1, 非

40、A=0 0 1 0 1=0,2、邏輯運(yùn)算符,注意：在處理邏輯運(yùn)算時(shí)，運(yùn)算元只有兩個(gè)值即0和1，所以如果指定的數(shù)為0，MATLAB認(rèn)為其為0，而任何數(shù)不等于0，則認(rèn)為是1。,設(shè)有：A=5 -4 0 -0.5 B=0 1 0 9,& 與 A&B=0 1 0 1 A&1=1 1 0 1,| 或 A|B=1 1 0 1 A|1=1 1 1 1,步長缺省值為1，可以在正實(shí)數(shù)或負(fù)實(shí)數(shù)范圍內(nèi)任意指定。對(duì)于正數(shù)，循環(huán)變量的值大于終止值時(shí)，循環(huán)結(jié)束；對(duì)于負(fù)數(shù)，循環(huán)變量的值小于終止值時(shí)，循環(huán)結(jié)束。循環(huán)結(jié)構(gòu)可以嵌套使用。 書寫格式不必太過于拘泥，在Editor編輯器中會(huì)自動(dòng)進(jìn)行處理。 (例exp2_11.m

41、),八、程序流程控制,1、for循環(huán)語句 基本格式 for 循環(huán)變量起始值：步長：終止值 循環(huán)體 end,2、while循環(huán)語句 基本格式 while 表達(dá)式 循環(huán)體 end,若表達(dá)式為真，則執(zhí)行循環(huán)體的內(nèi)容，執(zhí)行后再判斷表達(dá)式是否為真，若不為真，則跳出循環(huán)體，向下繼續(xù)執(zhí)行。 例exp2_12.m,While循環(huán)和for循環(huán)的區(qū)別在于，while循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)體被執(zhí)行的次數(shù)不是確定的，而for結(jié)構(gòu)中循環(huán)體的執(zhí)行次數(shù)是確定的。,3、if，else，elseif語句 （1）if 邏輯表達(dá)式 執(zhí)行語句 end,當(dāng)邏輯表達(dá)式的值為真時(shí)，執(zhí)行該結(jié)構(gòu)中的執(zhí)行語句，執(zhí)行

42、完之后繼續(xù)向下進(jìn)行；若為假，則跳過結(jié)構(gòu)中的內(nèi)容，向下執(zhí)行。,（2）if 邏輯表達(dá)式 （3） if 邏輯表達(dá)式1 執(zhí)行語句1 執(zhí)行語句1 else elseif 邏輯表達(dá)式2 執(zhí)行語句2 執(zhí)行語句2 end end,if-else的執(zhí)行方式為：如果邏輯表達(dá)式的值為真，則執(zhí)行語句1，然后跳過語句2，向下執(zhí)行；如果為假，則執(zhí)行語句2，然后向下執(zhí)行。 if-elseif的執(zhí)行方式為：如果邏輯表達(dá)式1的值為真，則執(zhí)行語句1；如果為假，則判斷邏輯表達(dá)式2，如果為真，則執(zhí)行語句2，否則向下執(zhí)行。 例exp2_

43、13.mexp2_13_.m,4、switch語句 格式：switch 表達(dá)式（可以是標(biāo)量或字符串） case 值1 語句1 case 值2 語句2 . otherwise 語句3 end 例exp2_14.m,執(zhí)行方式：表達(dá)式的值和哪種情況(case)的值相同，就執(zhí)行哪種情況中的語句，如果不同，則執(zhí)行otherwise中的語句。格式中也可以不包括otherwise，這時(shí)如果表達(dá)式的值與列出的各種情況都不相同，則繼續(xù)向下執(zhí)行。,本章所要掌握的是MATLAB語言的基本知識(shí)，包括MATLAB窗口環(huán)境的使用；矩陣運(yùn)算及多項(xiàng)式處理；基本的繪圖命令；程序設(shè)計(jì)入門。 MATLAB的窗口環(huán)境是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，要求熟練掌握語句命令的輸入、變量的使用、基本的數(shù)學(xué)函數(shù)及各種工作空間與文件管理的命令。要善于運(yùn)用help命令自學(xué)。 MATLAB具有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力，要求熟練掌握矩陣的輸入與生成，掌握矩陣的基本運(yùn)算及操作，區(qū)分帶點(diǎn)運(yùn)算與不帶點(diǎn)運(yùn)算點(diǎn)的不同；掌握多項(xiàng)式的建立與表示方法及多項(xiàng)式的基本運(yùn)算。 MATLAB同樣具有強(qiáng)大的圖形處理能力，要求熟練掌握基本的二維繪圖命令。 MATLAB具有三種基本的M文件類型，要求掌握它們的區(qū)別及基本結(jié)構(gòu)，熟悉程序流程控制的使用及常用的編程命令。,本章總結(jié),