科學(xué)與工程計算軟件Matlab基礎(chǔ)

科學(xué)與工程計算軟件Matlab基礎(chǔ)2.1Matlab簡介Matlab的首創(chuàng)者CleveMoler博士在數(shù)值分析，特別是在是指線性代數(shù)的領(lǐng)域中很有影響。Matlab（MatrixLaboratory，即矩陣實驗室）Matlab于1984年推出了正式版本。后來Moler組建了一個名為MathWorks的軟件開發(fā)公司（http://www.M）專門擴展并改進Matlab。1998年推出5.3版。2011年9月1日推出7.13版。Matlab有30多個工具箱，包括控制系統(tǒng)工具箱（ControlSystemToolbox）信號處理工具箱（SignalProcessingtoolbox）系統(tǒng)辨識工具箱（SystemIdentificationtoolbox）魯棒控制工具箱（RobustControltoolbox）分析于綜合工具箱（

-analysisandsynthesistoolbox）定量反饋理論工具箱（QFTtoolbox）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱（NeuralNetworktoolbox）最優(yōu)化工具箱（Optimizationtoolbox）數(shù)據(jù)庫工具箱（Databasetoolbox）網(wǎng)絡(luò)工具箱（MatlabWebServer）等。

嚴格的說，Matlab并不是一種計算機語言，因為用它編寫出來的程序并不能脫離Matlab環(huán)境而執(zhí)行，但從功能上說，Matlab已經(jīng)完全具備了計算機語言的結(jié)構(gòu)和性能，因此我們也習(xí)慣的稱之為Matlab語言。Matlab5.3以上版本提供了C/C++的接口，通過另外一個工具MatCom，能用VisualC＋＋調(diào)用Matlab編寫的程序，從而大大減少C＋＋程序的編寫難度。2.2Matlab的基本操作2.2.1Matlab的安裝關(guān)鍵是選擇合適的工具箱和相應(yīng)的幫助文件。2.2.2幫助文件（helpdesk）兩種：（1）pdf格式（2）html格式2.2.3演示（demo）2.2.4退出：exit或quit命令2.3Matlab的基本語句結(jié)構(gòu)2.3.1基本的賦值語句 變量名列表=表達式如：A＝[1，2，3；4，5，6；7，8，0]等號右邊的表達式可以用分號結(jié)束，也可以用逗號或換行號結(jié)束。Matlab區(qū)分大小寫，Abc，ABC，abc表示不同的矩陣名。在矩陣A中，同一行中的內(nèi)容用逗號分隔，而采用分號來表示換行。一般情況下，用于同行中分隔的逗號是可以由空格來代替的。2.3.2Matlab的保留字符串判斷0元素用的誤差限eps，其默認值為eps=2.2204×10-16

pi表示圓周率

Inf表示無窮大。Matlab允許的最大數(shù)據(jù)為1.797693×10308；一個數(shù)據(jù)大于此數(shù)則認為是Inf。1/0產(chǎn)生Inf。即使在Matlab中保留了若干字符串，它們還可以重新進行賦值。如果用戶想將判0的誤差限擴大10倍，則可以采用eps=10×eps命令來進行修正。

2.4矩陣的基本運算

矩陣A有n行m列，稱A矩陣為nm矩陣。2.4.1矩陣加減法運算：C=A+B和C=A－B。

2.4.2矩陣的轉(zhuǎn)置：AT

在Matlab下，矩陣A的轉(zhuǎn)置（包括復(fù)矩陣的轉(zhuǎn)置）均可以簡單地由A’求出。2.4.3矩陣乘法C=A×B在這里并不需要指定A、B的維數(shù)。2.4.4矩陣的點乘

兩個矩陣對應(yīng)元素之間的乘積。C=A.×B2.4.5矩陣的除法Matlab定義了矩陣的除法運算，其意義相當(dāng)于矩陣的求逆運算。如：Ax=B,x=inv(A)×B，也可簡單地寫成x=A\B。如：x

A=B，則x=B/A。2.4.6單個矩陣元素的賦值與運算Matlab允許用戶對一個矩陣的單個元素進行賦值和操作。

Matlab還允許對子矩陣進行定義和處理。

A（：，j）表示A矩陣的第j列元素；A（i，：）表示A矩陣的第i行全部元素。A（：，1）=[1，4，7]A（2，：）=[4，5，6]2.5Matlab的控制語句

2.5.1Matlab的循環(huán)語句結(jié)構(gòu)for語句和while語句for語句的基本格式for 循環(huán)變量i=表達式S1：表達式S3：表達式S2

循環(huán)語句組end在C語言中，循環(huán)體的內(nèi)容是以大括號{}括起來的，而在Matlab語言中，循環(huán)體的內(nèi)容是以循環(huán)語句和end語句括起來的，所以在使用Matlab時應(yīng)注意這一點。for循環(huán)體的程序框圖

while語句的結(jié)構(gòu)

while（條件式） 循環(huán)語句組 endwhile語句的框圖

2.5.2Matlab的條件轉(zhuǎn)移語句結(jié)構(gòu)基本格式：

if（條件式） 條件塊語句組 end結(jié)構(gòu)框圖

復(fù)雜的條件結(jié)構(gòu)

if（條件式） 條件塊語句組1 else 條件語句組2 endif（條件式1） 條件塊語句組1elseif（條件式2） 條件塊語句組2 ……… end2.6Matlab的編程基礎(chǔ)

2.6.1Matlab允許的文件類型

Matlab編寫的程序分為M函數(shù)和M文件，其后綴名均為.m。

Matlab允許用戶調(diào)用可執(zhí)行文件.exe。其調(diào)用方式是在>>下鍵入“！”，再接可執(zhí)行文件的文件名。

Matlab通過Mex功能可以實現(xiàn)對C或Fortran語言編寫的程序的調(diào)用。

2.6.2Matlab變量的管理Size(A)得到A的維數(shù)，包括行數(shù)和列數(shù)，此時A是矩陣；Length(A)得到A的長度，此時A是向量；Who 查看當(dāng)前工作空間有哪些變量名；Whos了解這些變量的具體細節(jié)，包括名稱（name），大小（size），元素數(shù)（element），字節(jié)數(shù)（bytes）等Clear 刪除變量；Save文件名變量列表其它選項：將工作空間的變量保存到文件中。 －ascii：ASCII碼格式Load文件名：將save命令存儲起來的數(shù)據(jù)再從文件調(diào)入工作空間。2.7Matlab的繪圖功能2.7.1建立和控制圖形窗口figure 建立新的圖形窗口clf 清除當(dāng)前圖形close 關(guān)閉圖形2.7.2基本X-Y圖形plot 線性圖形title 圖形標題xla