高等數(shù)學(xué)實驗-MATLAB-簡介課件

高等數(shù)學(xué)實驗第一章

MATLAB

MATLAB簡介

一、關(guān)于MATLAB１、MATLAB的特點２、MATLAB工具箱及啟動二、MATLAB程序編寫１、MTLAB的基本元素及使用方法２、M文件及函數(shù)３、程序語言的編寫三、上機實驗MATLAB簡介—關(guān)于MATLAB

１、MATLAB的特點

功能強大語言簡單擴充能力強、可開發(fā)性強編程易、效率高(從形式上看，MATLAB程序文件是一個純文本文件，擴展名為m.用任何字處理軟件都可以對它進行編寫和修改，因此程序易調(diào)試，人機交互性強。)

２、MATLAB工具箱及啟動

（１）MATLAB工具箱：MATLAB主程序最優(yōu)化工具箱(OptimizationToolbox）圖像處理工具箱(ImageProcessingToolbox）線性矩陣不等式控制工具箱(LMIControlToolbox)偏微分方程工具箱(PartialDifferentialEquationToolbox)統(tǒng)計工具箱(StatisticsToolbox)符號數(shù)學(xué)工具箱(SymbolicMathToolbox)MATLAB簡介—關(guān)于MATLAB

(2)MATLAB啟動可以利用菜單、快捷鍵或文件夾三種方式進人MATLAB工作窗口。MATLAB簡介—關(guān)于MATLAB

MATLAB簡介—MATLAB程序編寫MTLAB的基本元素及使用方法一、MTLAB的基本元素及使用方法1、常量和變量2、字符串3、數(shù)組和矩陣的構(gòu)造4、運算符5、數(shù)組和矩陣的運算

1．常量和變量1）常量和變量的定義常量是MATLAB語言預(yù)定義的一些變量，在默認的情況下這些變量的值為常數(shù)。變量是MATLAB的基本元素之一，與其他常規(guī)程序設(shè)計語言不同的是MATLAB語言不要求對所使用的變量進行事先說明，而且它也不需要指定變量的類型，系統(tǒng)會根據(jù)該變量被賦予的值或是對該變量所進行的操作來自動確定變量的類型。變量的命名規(guī)則：①變量名長度不超過31位，超過31位的字符系統(tǒng)將忽略不計；②變量名區(qū)分大小寫；③變量名必須以字母開頭，變量名中可以包含字母、數(shù)字或下劃線。MATLAB簡介—MATLAB程序編寫

2）常量和變量的運算

MATLAB關(guān)于常量和變量的運算與C語言基本相同例：計算MATLAB簡介—MATLAB程序編寫

MATLAB簡介—MATLAB程序編寫2．字符串

字符和字符串也是MATLAB的重要組成部分，MATLAB具有強大的字符串處理功能，特別是在MATLAB6.5中有專門的符號運算工具箱(Symbolictoolbox)使其進行符號運算的功能更為強大。1）設(shè)定字符串MATLAB對字符串的設(shè)定非常簡單，只需用單引號‘’，將需設(shè)定的字符串引注即可。2）字符串的操作由于MATLAB語言是采用C語言開發(fā)的，因此它的字符串操作與C語言的相應(yīng)操作基本相同。在MATLAH中用eval函數(shù)來執(zhí)行字符串的功能。MATLAB簡介—MATLAB程序編寫3．數(shù)組和矩陣的構(gòu)造1)數(shù)組

只要用空格或逗號間隔數(shù)組元素,并用方括號括起來就可以了。例如x=[01，75]注：還可以用增量法和linspace函數(shù)法來構(gòu)造數(shù)組增量法構(gòu)造數(shù)組。增量法構(gòu)造數(shù)組例如b=10:15b=10:0.5:12b=10:-1:5lingspace函數(shù)法構(gòu)造數(shù)組用lingspace函數(shù)構(gòu)造數(shù)組,需要指定首尾和元素總個數(shù),形式為x=linspace(first,last,num)例如x=linspace(0,10,5)MATLAB簡介—MATLAB程序編寫2)矩陣

MATLAB里,二數(shù)組稱為矩陣,在方括號里輸入多個元素可以構(gòu)造矩陣的一個行,并用逗號或空格將每個元素隔開，不同行用分號隔開

.例如，b=[015；379]

MATLAB簡介—MATLAB程序編寫4．運算符

與其他程序語言類似,MATLAB提供了數(shù)學(xué)表達式功能.但是,與大多數(shù)程序語言不同的是,這些表達式主要對矩陣操作.

算術(shù)運算符實現(xiàn)四則運算以及冪,轉(zhuǎn)置等運算，表達式采用的算術(shù)運算符如表1.1所示。MATLAB簡介—MATLAB程序編寫5．數(shù)組和矩陣的運算

由數(shù)學(xué)知識可知，數(shù)組和矩陣有著不同的概念。在MATLAB中，數(shù)組和矩陣在形式上很多一致之處，但是實際上它們遵循不同的運算規(guī)則。MATLAB簡介—MATLAB程序編寫MATLAB簡介—MATLAB程序編寫MATLAB簡介—MATLAB程序編寫二、M文件及函數(shù)

1.M文件

如果需要重復(fù)調(diào)用命令,或者命令的數(shù)比較多,將它們寫成M文件的形式并保存.M文件分為腳本式M文件和函數(shù)式M文件。(1)腳本式M文件例如在編輯器中輸入如下代碼a=[123;0,1,0;3,4,5];b=det(a)c=inv(a)d=b*c保存為math.m在命令窗口中輸入math可以執(zhí)行文件。MATLAB簡介—MATLAB程序編寫(2)函數(shù)式M文件

例如給出x求在編輯器中輸入

functiony=tentimes(x)%本程序求輸入值與10的乘積%用演示MATLAB函數(shù)幫助的實現(xiàn)方法y=x*10;將它保存到MATLAB的work目錄中,M文件名為tentimes.mMATLAB簡介—MATLAB程序編寫在命令窗口輸入helptentimes顯示本程序求輸入值與10的乘積用演示MATLAB函數(shù)幫助的實現(xiàn)方法輸入y=tentimes(10)得到返回值y=100MATLAB簡介—MATLAB程序編寫

注：比較好的編程習(xí)慣,往往在程序的開始部分寫一些文本,提供關(guān)于怎么使用函數(shù)的幫助信息.緊接函數(shù)定義行的以%符號開頭的第一組連續(xù)行是函數(shù)的幫助文本.MATLAB簡介—MATLAB程序編寫2.函數(shù)

MATLAB提供了很多內(nèi)部數(shù)學(xué)函數(shù),包括abs,sqrt,exp和sin.對負數(shù)取平方根或?qū)?shù)不會導(dǎo)致錯誤,MATLAB會自動返回復(fù)數(shù)計算結(jié)果.MATLAB還提供了很多高級的數(shù)學(xué)函數(shù),包括bessel和gamma函數(shù),在命令窗口入下面的命令,可以看此類函數(shù)的列表.helpelfun輸入以下的命令,可以看到更多的高級數(shù)學(xué)函數(shù)和矩陣函數(shù)helpspecfunhelpelmatMATLAB簡介—MATLAB程序編寫注：（1）任意M文件中的第1個函數(shù)稱為主函數(shù).主函數(shù)可以有任意多個子函數(shù),它們可以作為主函數(shù)的子函數(shù).（2）大多數(shù)情況下,主函數(shù)是M文件中可以從MATLAB命令或從另一個M文件函數(shù)調(diào)用的唯一函數(shù).調(diào)用該函數(shù)時,使用定義該函數(shù)的M文件的名稱.例如,average函數(shù)在文件average.m中.functiony=average(x)%計算矢量元素的平均值y=sum(x)/length(x);可以從MATLAB命令行用下面的命令計算3個數(shù)的平均值>>average([252])ans=3MATLAB簡介—MATLAB程序編寫注意:一般使主函數(shù)的名稱與M文件的相同.如果函數(shù)名與文件名不同,必須用文件名調(diào)用函數(shù).M文件中可以包含一個以上的函數(shù).文件中除主函數(shù)以外的函數(shù)稱為子函數(shù)，主函數(shù)放在最上面,子函數(shù)放在下面,各子函數(shù)不分先后順序.MATLAB簡介—MATLAB程序編寫三、程序語言的編寫

程序控制語句決定程序運行時的走向,包括條件控制,循環(huán)控制,錯誤控制和終止運行控制等,這里介紹條件控制和循環(huán)控制.MATLAB簡介—MATLAB程序編寫1．條件控制

條件控制使得可以有選擇地運行程序塊.當條件可以用是或否來回答時,使用if語句;當條件根據(jù)表達式值的不同可有多個選項時,使用switch和case語句.

（1）if/elseif語句

ifexpression()statements;elseexpression()statements;end

MATLAB簡介—MATLAB程序編寫例如：當輸入自變量的值,由如下分段函數(shù)給出的值．

MATLAB簡介—MATLAB程序編寫編輯M文件math.m：x=input('x=');ifx<0y=x^3;elsey=3*x^2;endx,yMATLAB簡介—MATLAB程序編寫在命令窗口輸入:>>mathx=1x=1y=3MATLAB簡介—MATLAB程序編寫有多個選擇時,可以類似地使用if/elseif語句.例如B樣條函數(shù)的判斷函數(shù)程序如下:functionf=pdbsline(x)ifx<0f=0;elseifx<1f=x;elseifx<2f=2-x;elsef=0;endMATLAB簡介—MATLAB程序編寫保存為pdbsline.m,在命令窗口輸入:>>pdbsline(-1)ans=0>>pdbsline(1.36)ans=0.6400>>pdbsline(2.5)ans=0>>pdbsline(1)ans=1MATLAB簡介—MATLAB程序編寫(2)switch/case語句

該語句的通用格式為:switchswitch-expressioncasecase-expression1,statements1;casecase-expression2,statements2;casecase-expression3,statements3;……otherwisestatements;end

MATLAB簡介—MATLAB程序編寫

switch-expression給出開關(guān)條件,當有case-expression與之匹配時,就執(zhí)行其后的語句.如果沒有case-expression與之匹配,就執(zhí)行otherwise后面的語句.在執(zhí)行過程中,只有一個case命令被執(zhí)行,當執(zhí)行完命令后,程序就跳出分支結(jié)構(gòu),執(zhí)行end下面的語句.MATLAB簡介—MATLAB程序編寫

例如:編寫轉(zhuǎn)換成績等級的函數(shù)文件,考試成績在[80,100]分數(shù)段的顯示優(yōu)秀,在[70,80)分數(shù)段顯示良好,[60,70)分數(shù)段顯示及格,[0,60)分數(shù)段顯示不及格.程序如下:functionresult=cj(x)n=fix(x/10);switchncase{8,9,10}disp('優(yōu)秀');case7

disp('良好');case6disp('及格');

otherwisedisp('不及格');endMATLAB簡介—MATLAB程序編寫保存為cj.m,在命令窗口輸入:>>cj(98)優(yōu)秀>>cj(80)優(yōu)秀>>cj(67)及格>>cj(23)不及格MATLAB簡介—MATLAB程序編寫2．循環(huán)控制

使用循環(huán)控制語句,可以重復(fù)執(zhí)行代碼塊,用for語句執(zhí)行指定次數(shù);while語句適合于循環(huán)一直執(zhí)行,直到滿足條件為止的情況;continue和break語句對退出循環(huán)給予更多控制.(1)for循環(huán)for循環(huán)允許一組命令以固定的和預(yù)定的次數(shù)重復(fù)執(zhí)行,for循環(huán)的一般形式如下:forv=expression(循環(huán)變量=初值：步長：終值)statements;endMATLAB簡介—MATLAB程序編寫MATLAB簡介—MATLAB程序編寫(2)while循環(huán)

while循環(huán)以不定的次數(shù)來求一組命令值.while循環(huán)的一般形式如下:whileexpressionstatements;end只要表達式expression中的元素為真,就執(zhí)行while和end語句之間的命令.MATLAB簡介—MATLAB程序編寫例如:求自然數(shù)前項n和,輸入項數(shù)n程序如下:n=input('n=')sum=0;k=1;%給和與循環(huán)變量賦初值whilek<=nsum=sum+k;k=k+1;endsum執(zhí)行程序:輸入10,回車得n=10sum=55MATLAB簡介—MATLAB程序編寫(3)continue命令continue命令經(jīng)常與for或while語句一起使用,作用是結(jié)束本次循環(huán),即跳過循環(huán)體中下面尚未執(zhí)行的語句,接著下一次是否執(zhí)行循環(huán)的判斷.(4)break命令break命令經(jīng)常與for或while語句一起使用,作用是終止本次循環(huán),跳出最內(nèi)層的循環(huán).MATLAB簡介—上機實驗MATLAB簡介—上機實驗程序:1、