Matlab與神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱課件

Matlab與神經(jīng)網(wǎng)路工具箱

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)的領域中很有影響。

Matlab（MatrixLaboratory，即矩陣實驗室）Matlab於1984年推出了正式版本。後來Moler組建了一個名為MathWorks的軟體開發(fā)公司（http://www.Mathworks.com）專門擴展並改進Matlab。1998年推出5.3版。2000年11月6日推出最新版本Matlab6.0。Matlab6.0有30個工具箱包，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）μ分析於綜合工具箱（μ-analysisandsynthesistoolbox）定量回饋理論工具箱（QFTtoolbox）神經(jīng)網(wǎng)路工具箱（NeuralNetworktoolbox）最優(yōu)化工具箱（Optimisationtoolbox）資料庫工具箱（Databasetoolbox）網(wǎng)路工具箱（MatlabWebServer）等。

嚴格的說，Matlab並不是一種電腦語言，因為用它編寫出來的程式並不能脫離Matlab環(huán)境而執(zhí)行，但從功能上說，Matlab已經(jīng)完全具備了電腦語言的結構和性能，因此我們也習慣的稱之為Matlab語言。Matlab5.3以上版本提供了C/C++的介面，通過另外一個工具MatCom，能用VisualC＋＋調用Matlab編寫的程式，從而大大減少C＋＋程式的編寫難度。此工具我已經(jīng)用過，效果不錯。

2.2Matlab的基本操作2.2.1Matlab的安裝

關鍵是選擇合適的工具箱和相應的幫助檔。

2.2.2幫助檔（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的基本語句結構2.3.1基本的賦值語句 變數(shù)名列表=運算式

如：A＝[1，2，3；4，5，6；7，8，0]等號右邊的運算式可以用分號結束，也可以用逗號或換行號結束。Matlab區(qū)分大小寫，Abc，ABC，abc表示不同的矩陣名。在矩陣A中，同一行中的內容用逗號分隔，而採用分號來表示換行。一般情況下，用於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)大於此數(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，則可以採用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n×m矩陣。

2.4.1矩陣加減法運算：

C=A+B和C=A－B。

2.4.2矩陣的轉置：AT

在Matlab下，矩陣A的轉置（包括複矩陣的轉置）均可以簡單地由A’求出。

2.4.3矩陣乘法C=A×B在這裏並不需要指定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，其意義相當於矩陣的求逆運算。

如：Ax=B,x=inv（A）×B，也可簡單地寫成x=A/B。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地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列全部元素。A（：，1）=[1，4，7]A（2，：）=[4，5，6]2.5Matlab的控制語句

2.5.1Matlab的迴圈語句結構for語句和while語句for語句的基本格式for 迴圈變數(shù)i=運算式S1：運算式S3：運算式S2

迴圈語句組end在C語言中，循環(huán)體的內容是以大括弧{}括起來的，而在Matlab語言中，循環(huán)體的內容是以迴圈語句和end語句括起來的，所以在使用Matlab時應注意這一點。for循環(huán)體的程式框圖

while語句的結構

while（條件式） 迴圈語句組 endwhile語句的框圖

2.5.2Matlab的條件轉移語句結構基本格式：

if（條件式） 條件塊語句組 end結構框圖

絕對轉移

由於Matlab沒有提供絕對轉移的指令，所以這樣的功能可通過if和while的組合來完成。見例3。

複雜的條件結構

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

2.6.1Matlab允許的檔類型

Matlab編寫的程式分為M函數(shù)和M檔，其後綴名均為.m。

Matlab允許用戶調用可執(zhí)行檔.exe。其調用方式是在>>下鍵入“！”，再接可執(zhí)行檔的檔案名。

Matlab通過Mex功能可以實現(xiàn)對C或Fortran語言編寫的程式的調用。

2.6.2Matlab變數(shù)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 查看當前工作空間有哪些變數(shù)名；Whos

瞭解這些變數(shù)的具體細節(jié)，包括名稱（name），大?。╯ize），元素數(shù)（element），位元組數(shù)（bytes）等Clear 刪除變數(shù)；Save檔案名變數(shù)列表其他選項：將工作空間的變數(shù)保存到檔中。 －assii：ASCII碼格式Load檔案名：將save命令存儲起來的數(shù)據(jù)再從檔調入工作空間。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 清除當前圖形close 關閉圖形2.7.2基本X-Y圖形plot 線性圖形title 圖形標題xlabel X軸標記ylable Y軸標記text 文本注釋grid 網(wǎng)格線hold 保持當前圖形subplot 在一個圖形窗口畫多個座標圖。例：subplot（2，3，2）；plot（X）表示在2行3列的大圖形中的第2號圖中畫X的形狀。

2.8神經(jīng)網(wǎng)路工具箱常用函數(shù)列表

2.8.1重要的感知器神經(jīng)網(wǎng)路函數(shù)初始化：

initp訓練：

trainp仿真：

simup學習規(guī)則：

learnp2.8.2線性神經(jīng)網(wǎng)路函數(shù)

初始化： initlin設計： solvelin仿真： simulin離線訓練： trainwh線上自適應訓練： adaptwh學習規(guī)則： learnwh2.8.3BP網(wǎng)路函數(shù)Initff： 初始化不超過3層的前向網(wǎng)路；Simuff： 仿真不超過3層的前向網(wǎng)路；Trainbp，trainbpx，trainlm： 訓練BP（Trainbp：最慢；trainbpx：次之；trainlm：速度最快，但需要更多的存儲空間。）Learnbp：學習規(guī)則2.8.4自組織網(wǎng)路初始化： initsm仿真： simuc訓練： trainc：利用競爭規(guī)則訓練

trainsm：利用Kohonen規(guī)則訓練2.8.5回饋網(wǎng)路（Hopfield網(wǎng)路）仿真： simuhop設計： solvehop2.9Matlab編程舉例作業(yè)：2002年5月8日分塊矩陣求逆法：A=A11 A12

A21 A22

上面的矩陣是一個分塊矩陣，這時

B=A－1=B11B12B21B22其中，B22=（A22－A21A11－1A12）-1，B12=－A11－1A12B22B21=－B22A21A11－1，B11=A11－1－B12A21A11－1。根據(jù)上述演算法，計算：

A