matlab程序設(shè)計基礎(chǔ)教程

MATLAB7.0基礎(chǔ)教程孫祥徐流美吳清編著清華大學(xué)出版社,第一章MATLAB7.0簡介,一、介紹MATLAB軟件的發(fā)展歷史MATLAB語言是一種廣泛應(yīng)用于工程計算及數(shù)值分析領(lǐng)域的新型高級語言，自1984年由美國MathWorks公司推向市場以來，歷經(jīng)多年的發(fā)展與競爭，現(xiàn)已成為國際公認的最優(yōu)秀的工程應(yīng)用開發(fā)環(huán)境。MATLAB功能強大、簡單易學(xué)、編程效率高，深受廣大科技工作者的歡迎。,在歐美各高等院校，MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)、自動控制理論、數(shù)字信號處理、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真、圖像處理等課程的基本教學(xué)工具，成為大學(xué)生、碩士生以及博士生必須掌握的基本技能。MATLAB:是英文MATrixLABorotory(矩陣實驗室)的縮寫。,MATLAB起初是一門專用于矩陣運算的軟件。發(fā)展到今天，MATLAB已經(jīng)成功能強大的軟件?？傊?，矩陣和數(shù)組是MATLAB的核心，因為MATLAB中的所有的數(shù)據(jù)都是以數(shù)組來表示和存儲的。,一MATLAB7.0簡介,二、MATLAB的基本情況1.容易使用MATLAB允許用戶以數(shù)學(xué)形式的語言編寫程序，用戶在命令窗口中輸入命令即可直接得出結(jié)果。而且MATLAB的控制語句與C語言的相應(yīng)語句雷同，容易掌握。,2.可以由多種操作系統(tǒng)支持MATLAB支持多種操作系統(tǒng):windows95/98/2000/XP及UNIX。而且用戶編寫的MATLAB程序可以自由地在不同的平臺之間轉(zhuǎn)移，這給用戶帶來了極大的方便。,一.MATLAB7.0簡介,3.豐富的內(nèi)部函數(shù)及應(yīng)用工具箱MATLAB的內(nèi)部函數(shù)庫提供了相當豐富的函數(shù)，基本的MATLAB產(chǎn)品就有1000個以上的內(nèi)部函數(shù)。這些函數(shù)可以解決許多的基本問題。利用MATLAB編程可以節(jié)省大量的編程時間。,一.MATLAB7.0簡介,3.應(yīng)用工具箱除了數(shù)量巨大的基本內(nèi)部函數(shù)外，應(yīng)用工具箱主要解決某些特定領(lǐng)域的復(fù)雜問題。其工具箱分為兩大類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴充其符號計算功能、可視建模仿真功能及文字處理功能等。學(xué)科性工具箱專業(yè)性比較強，如控制系統(tǒng)工具箱、信號處理工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱、最優(yōu)化工具箱、金融工具箱等，用戶可以直接利用這些工具箱進行相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究。,4.圖形功能MATLAB提供了兩個層次的圖形命令：一種是對圖形句柄進行的低級圖形命令，另一種是建立在低級圖形命令之上的高級圖形命令。利用MATLAB的高級圖形命令可以輕而易舉地繪制二維、三維乃至四維圖形，并可進行圖形和坐標的標識、視角和光照設(shè)計、色彩精細控制等等。數(shù)值計算和符號計算功能。MATLAB的數(shù)值計算功能包括：矩陣運算、多項式和有理分式運算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、數(shù)值積分、優(yōu)化處理等。MATLAB也開發(fā)了自己的符號運算功能，因此只要學(xué)習(xí)了一門語言，就可以幾乎解決學(xué)習(xí)和科研中的所有問題。,一.MATLAB7.0簡介,用四種方法描述cos(x)*sin(y)圖形,一.MATLAB7.0簡介,5.可以自動選擇算法MATLAB的許多功能函數(shù)都帶有算法的自適應(yīng)能力，它會根據(jù)情況自行選擇最合適的算法，這樣，當使用其他程序時，因算法選擇不當而引起的譬如死機等錯誤，在使用MATLAB時可以在很大程度上避免。6.與其他軟件和語言有良好的對接性MATLAB可以與C、Fortran和Basic之間實現(xiàn)很方便的連接。用戶只需將已有的EXE文件轉(zhuǎn)換為MEX文件即可。這樣，可以最大限度的利用各種資源的優(yōu)勢，從而使MATLAB編制的程序能夠做到最大程度的優(yōu)化。,一.MATLAB7.0簡介,三、MATLAB的意義。相對于其優(yōu)點，MATLAB自身的缺點是微不足道的，需要注意的是，MATLAB編寫的程序運行的時間會長一些。由于其編寫程序時比較節(jié)省時間，所以相比之下，MATLAB還是比較省時的。,第二章MATLAB7.0的安裝和用戶界面,第一節(jié)MATLAB7.0的安裝一.MATLAB的運行環(huán)境,硬件環(huán)境：(1)CPU：一般要求486以上的處理器。(2)內(nèi)存：16MB以上內(nèi)存。(3)硬盤：足夠的的硬盤可用空間(隨安裝組件的多少而定)。(4)CD-ROM驅(qū)動器和鼠標。軟件環(huán)境：(1)Windows98/NT/2000或WindowsXP(2)其他軟件根據(jù)需要選用,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,二.MATLAB的安裝安裝MATLAB7系統(tǒng)，需運行系統(tǒng)自帶的安裝程序setup.exe，可以按照安裝提示依次操作。需要注意的是：安裝一個完整的MATLAB需要1.9G空間。注意：MATLABSymbolicMathToolboxMATLABComplier,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,三.啟動MATLAB環(huán)境與一般的Windows程序一樣，啟動MATLAB系統(tǒng)有3種常見方法：(1)使用Windows“開始”菜單。(2)運行MATLAB系統(tǒng)啟動程序matlab.exe。(3)利用快捷方式。,啟動MATLAB后，將進入MATLAB7.0集成環(huán)境。MATLAB7.0集成環(huán)境包括命令窗口(CommandWindow)、工作間管理窗口(Workspace)、命令歷史窗口(CommandHistory)、當前目錄窗口(CurrentDirectory).MATLAB除了傳統(tǒng)的上述窗口外，還新增了快捷工具欄(ShortcutToolbar)。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,當MATLAB安裝完畢并首次啟動時，展現(xiàn)在屏幕上的界面為MATLAB的默認界面，如圖所示。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,MATLAB的工具欄,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,四、MATLAB的窗口打開MATLAB7.0。有如下幾個常用的窗口：(1)命令窗口(CommandWindows);(2)命令歷史窗口(CommandHistory);(3)工作間管理窗口(Workspace);(4)當前路徑窗口(CurrentDirectory)。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,(1).命令窗口(CommandWindow)在默認設(shè)置下，命令窗口自動顯示于MATLAB界面中，如果用戶只想調(diào)出命令窗口，可以選擇命令：DesktopDesktopLayoutCommandWindowOnly命令。命令窗口是和MATLAB編譯器連接的主要窗口?！啊北硎镜氖沁\算提示符。MATLAB有著良好的交互性，當在提示符后輸入一段正確的運算式時，只需按Enter鍵，命令窗口就會直接顯示運算結(jié)果。如圖所示：,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,(2).命令歷史窗口(CommandHistory)在默認系統(tǒng)設(shè)置下，命令歷史窗口自動顯示MATLAB界面中，用戶也可以選擇DesktopCommandHistory命令調(diào)用或者隱藏該命令窗口命令歷史窗口顯示用戶在命令窗口中所輸入的每條指令的歷史記錄，并注明時間。如果用戶想再次執(zhí)行某條已經(jīng)執(zhí)行過的指令，只需在命令歷史窗口中雙擊該指令。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,(3).工作間管理窗口(Workspace)在默認設(shè)置下，工作間窗口自動顯示于MATLAB界面中。用戶可以選擇DesktopWorkspace命令來調(diào)出或者隱藏該命令窗口。工作間管理窗口用于顯示當前計算機內(nèi)存中MATLAB變量的名稱、數(shù)字結(jié)構(gòu)、該變量的字節(jié)數(shù)及其類型，在MATLAB中不同的變量類型對應(yīng)不同的變量名圖標。注：在MATLAB命令窗口中運行的所有命令都共享一個相同的工作間，所以它們共享所有的變量。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,(4).當前路徑窗口(CurrentDirectory)在默認設(shè)置下，當前路徑窗口自動顯示于MATLAB界面中，用戶可以選擇DesktopCurrentDirectory命令調(diào)出或者隱藏該命令窗口。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,五.MTLAB7.0的路徑搜索在MATLAB中，所有的操作都是在它的搜索路徑(包括當前路徑)中進行的，所以如果調(diào)用的函數(shù)在搜索路徑之外，MATLAB則認為此函數(shù)不存在。所以首先應(yīng)該把文件所在的目錄加載到搜索路徑中。具體的做法為FileSetPathAddwithSubfolders通過上述的做法就可以將該目錄加載到搜索路徑中。常用的命令有Path、Genpath、Editpath和Pathtool等。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,六、MATLAB7.0的幫助系統(tǒng)在MATLAB中，能夠有效的利用幫助系統(tǒng)所提供的信息，是用戶掌握好MATLAB的最佳途徑。而MATLAB突出的優(yōu)點就是其擁有較為完善的幫助系統(tǒng)。MATLAB的幫助系統(tǒng)可以分為聯(lián)機幫助系統(tǒng)和命令窗口幫助系統(tǒng)。本節(jié)首先介紹命令窗口幫助系統(tǒng)。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,在命令窗口中，獲取幫助信息的主要命令為：help和lookfor函數(shù)，還存在著一種模糊的查詢方式。1.help函數(shù)help函數(shù)有四種用法：help、help+函數(shù)名(函數(shù)類名)、helpdesk和helpwin，其中后兩者將在以后的聯(lián)機幫助中介紹。(1)help命令在命令窗口中直接輸入help命令，命令窗口會顯示當前搜索路徑中的所有目錄名稱。(2)help+函數(shù)名(函數(shù)類名),二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,這個用法是非常實用的而且用的機會最多。當用戶知道某個函數(shù)名稱，如果想了解該函數(shù)的具體用法，只需在命令窗口輸入：help+函數(shù)名例：想了解函數(shù)det的具體用法，只需在命令窗口中輸入helpdet即可得到關(guān)于此函數(shù)的基本消息。同樣，當用戶想知道某一函數(shù)類型的具體用法，只需在命令窗口中輸入：help+函數(shù)類名如下例所示：,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,2.lookfor函數(shù)一般來說，當用戶知道某個函數(shù)的具體名稱時，可以使用help函數(shù)尋找到相關(guān)的幫助信息，但是對于初學(xué)者來說，往往不知道函數(shù)的確切名稱，在這種情況下，使用lookfor就可以方便的解決這個問題。使用lookfor時，用戶只需知道某個函數(shù)的關(guān)鍵字。在命令窗口輸入：Lookfor+關(guān)鍵字，就可以方便的實現(xiàn)查找。例如，需要查找含有關(guān)鍵字為norm的相關(guān)內(nèi)容，如下所示：,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,3.模糊查詢MATLAB6.0以上的版本提供了一種類似模糊查詢的命令查詢方法，用戶只需要輸入命令的前幾個字母，然后按Tab鍵，系統(tǒng)就會列出所有以這幾個字母開頭的命令。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,聯(lián)機幫助聯(lián)機幫助的方式可以選擇主窗