第一,基本概念

1、通信系統(tǒng)中軟件仿真技術(shù)主講教師：董穎單位：通信工程系聯(lián)系方式： 資料地址資料地址： dy111111 dy111111 網(wǎng)盤網(wǎng)盤 dongyingdongying 計(jì)算機(jī)仿真和輔助設(shè)計(jì)的基本概念計(jì)算機(jī)仿真和輔助設(shè)計(jì)的基本概念一、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與仿真的概念一、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與仿真的概念1 1、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的概念、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的概念計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CADCAD）技術(shù)是利用計(jì)算）技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)高速而精確的計(jì)算能力、大容量存儲(chǔ)和機(jī)高速而精確的計(jì)算能力、大容量存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的能力，結(jié)合設(shè)計(jì)者的綜合分析、處理數(shù)據(jù)的能力，結(jié)合設(shè)計(jì)者的綜合分析、邏輯判斷及創(chuàng)造性思維，用以加快設(shè)計(jì)進(jìn)邏輯判

2、斷及創(chuàng)造性思維，用以加快設(shè)計(jì)進(jìn)程、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的技術(shù)。程、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的技術(shù)。說明：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)從廣義上來講它包含說明：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)從廣義上來講它包含了計(jì)算機(jī)仿真的內(nèi)容，從狹義上說它的主要了計(jì)算機(jī)仿真的內(nèi)容，從狹義上說它的主要工作是利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力來處理設(shè)計(jì)者工作是利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力來處理設(shè)計(jì)者手工處理所遇到的不便與繁瑣。手工處理所遇到的不便與繁瑣。2 2、計(jì)算機(jī)仿真的概念、計(jì)算機(jī)仿真的概念仿真的定義仿真的定義仿真的基本思想是利用物理的或數(shù)學(xué)的模型仿真的基本思想是利用物理的或數(shù)學(xué)的模型來類比模仿現(xiàn)實(shí)過程，以尋求對(duì)真實(shí)過程的來類比模仿現(xiàn)實(shí)過程，以尋求對(duì)真實(shí)過

3、程的認(rèn)識(shí)。它所遵循的基本原則是相似性原理。認(rèn)識(shí)。它所遵循的基本原則是相似性原理。計(jì)算機(jī)仿真的定義計(jì)算機(jī)仿真的定義計(jì)算機(jī)仿真是基于所建立的系統(tǒng)仿真模型，計(jì)算機(jī)仿真是基于所建立的系統(tǒng)仿真模型，利用計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究的方法。利用計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究的方法。（1 1）、模型的定義）、模型的定義模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有關(guān)結(jié)構(gòu)信息和行為的某種形式模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有關(guān)結(jié)構(gòu)信息和行為的某種形式的描述，是對(duì)系統(tǒng)的特征與變化規(guī)律的一種定量抽的描述，是對(duì)系統(tǒng)的特征與變化規(guī)律的一種定量抽象，是人們認(rèn)識(shí)事物的一種手段或工具。象，是人們認(rèn)識(shí)事物的一種手段或工具。（2 2）、模型的分類）、模型的分類A A、物理模型

4、、物理模型指不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀存在的實(shí)體，如：飛指不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀存在的實(shí)體，如：飛行器研制中的飛行模型；船舶制造中的船舶模型等。行器研制中的飛行模型；船舶制造中的船舶模型等。B B、數(shù)學(xué)模型、數(shù)學(xué)模型是從一定的功能或結(jié)構(gòu)上進(jìn)行相似，用數(shù)學(xué)的方法是從一定的功能或結(jié)構(gòu)上進(jìn)行相似，用數(shù)學(xué)的方法來再現(xiàn)原型的功能或結(jié)構(gòu)特征。來再現(xiàn)原型的功能或結(jié)構(gòu)特征。3 3、計(jì)算機(jī)仿真模型、計(jì)算機(jī)仿真模型（3 3）仿真模型）仿真模型指根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，用仿真語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)指根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，用仿真語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以實(shí)施的模型?？梢詫?shí)施的模型。4 4、計(jì)算機(jī)仿真的三要素及基本步驟（內(nèi)容）、計(jì)算機(jī)仿

5、真的三要素及基本步驟（內(nèi)容）（1 1）、三要素）、三要素系統(tǒng)：研究的對(duì)象系統(tǒng)：研究的對(duì)象模型：系統(tǒng)的抽象模型：系統(tǒng)的抽象計(jì)算機(jī)：工具與手段計(jì)算機(jī)：工具與手段（2）、基本步驟）、基本步驟包括三個(gè)基本的內(nèi)容：建模包括三個(gè)基本的內(nèi)容：建模仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn) 結(jié)果分析結(jié)果分析1 1、按模型分類、按模型分類（1 1）、物理仿真：采用物理模型，有實(shí)物介入?。?、物理仿真：采用物理模型，有實(shí)物介入！具有效果逼真，精度高等優(yōu)點(diǎn)，但造價(jià)高或耗時(shí)長(zhǎng)，具有效果逼真，精度高等優(yōu)點(diǎn)，但造價(jià)高或耗時(shí)長(zhǎng)，大多在一些特殊場(chǎng)合下采用（如導(dǎo)彈、衛(wèi)星一類飛大多在一些特殊場(chǎng)合下采用（如導(dǎo)彈、衛(wèi)星一類飛行器的動(dòng)態(tài)仿真，發(fā)電站綜合調(diào)度仿真與

6、培訓(xùn)系統(tǒng)行器的動(dòng)態(tài)仿真，發(fā)電站綜合調(diào)度仿真與培訓(xùn)系統(tǒng)等），具有實(shí)時(shí)性、在線的特點(diǎn)。等），具有實(shí)時(shí)性、在線的特點(diǎn)。（2 2）、數(shù)學(xué)仿真：采用數(shù)學(xué)模型）、數(shù)學(xué)仿真：采用數(shù)學(xué)模型在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，具有非實(shí)時(shí)性、離線的特點(diǎn)，經(jīng)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，具有非實(shí)時(shí)性、離線的特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)、快速、實(shí)用。濟(jì)、快速、實(shí)用。2、按計(jì)算機(jī)類型分類、按計(jì)算機(jī)類型分類（1 1）模擬仿真：采用數(shù)學(xué)模型，在模擬計(jì)算機(jī)上進(jìn)）模擬仿真：采用數(shù)學(xué)模型，在模擬計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究。行的實(shí)驗(yàn)研究。5050年代年代描述連續(xù)物理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程比較自然、逼真，具有仿真描述連續(xù)物理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程比較自然、逼真，具有仿真速度快、失真小、結(jié)果可靠的優(yōu)點(diǎn)，但

7、受元器件性能影響，速度快、失真小、結(jié)果可靠的優(yōu)點(diǎn)，但受元器件性能影響，仿真精度較低，對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的仿真較困難，自動(dòng)化仿真精度較低，對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的仿真較困難，自動(dòng)化程度低。程度低。模擬計(jì)算機(jī)的核心是運(yùn)算部分，它由我們熟知的模擬計(jì)算機(jī)的核心是運(yùn)算部分，它由我們熟知的“模擬運(yùn)模擬運(yùn)算放大器算放大器”為主要部件所構(gòu)成。為主要部件所構(gòu)成。（2 2）數(shù)字仿真：采用數(shù)學(xué)模型，在數(shù)字計(jì)算機(jī)上借）數(shù)字仿真：采用數(shù)學(xué)模型，在數(shù)字計(jì)算機(jī)上借助于數(shù)值計(jì)算方法所進(jìn)行的仿真實(shí)驗(yàn)。助于數(shù)值計(jì)算方法所進(jìn)行的仿真實(shí)驗(yàn)。6060年代年代計(jì)算與仿真的精度較高。理論上計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)可以根據(jù)精計(jì)算與仿真的精度較高。理論上計(jì)算機(jī)的

8、字長(zhǎng)可以根據(jù)精度要求來度要求來“隨意隨意”設(shè)計(jì)，因此其仿真精度可以是無限，但設(shè)計(jì)，因此其仿真精度可以是無限，但是由于受到誤差積累、仿真時(shí)間等因素影響，其精度也不是由于受到誤差積累、仿真時(shí)間等因素影響，其精度也不易定得太高。易定得太高。對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的仿真比較方便。仿真實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)化程對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的仿真比較方便。仿真實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)化程度較高，可方便地實(shí)現(xiàn)顯示、打印等功能。度較高，可方便地實(shí)現(xiàn)顯示、打印等功能。計(jì)算速度比較低，在一定程度上影響到仿真結(jié)果的可信度。計(jì)算速度比較低，在一定程度上影響到仿真結(jié)果的可信度。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，“速度問題速度問題”會(huì)在不同程度上會(huì)在

9、不同程度上有所改進(jìn)與提高。有所改進(jìn)與提高。數(shù)字仿真沒有專用的仿真軟件支持，需要設(shè)計(jì)人員用高級(jí)數(shù)字仿真沒有專用的仿真軟件支持，需要設(shè)計(jì)人員用高級(jí)程序語(yǔ)言編寫求解系統(tǒng)模型及結(jié)果輸出的程序。程序語(yǔ)言編寫求解系統(tǒng)模型及結(jié)果輸出的程序。（3 3）混合仿真：結(jié)合了模擬仿真與數(shù)字仿真。）混合仿真：結(jié)合了模擬仿真與數(shù)字仿真。（4 4）現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真：采用先進(jìn)的微型計(jì)算機(jī)，基）現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真：采用先進(jìn)的微型計(jì)算機(jī)，基于專用的仿真軟件、仿真語(yǔ)言來實(shí)現(xiàn)，其數(shù)值計(jì)于專用的仿真軟件、仿真語(yǔ)言來實(shí)現(xiàn)，其數(shù)值計(jì)算功能強(qiáng)大，使用方便，易學(xué)。算功能強(qiáng)大，使用方便，易學(xué)。8080年代以后年代以后1 1、經(jīng)濟(jì)、經(jīng)濟(jì) 大型、復(fù)雜系統(tǒng)

10、直接實(shí)驗(yàn)是十分昂貴的，如：空間飛行器的大型、復(fù)雜系統(tǒng)直接實(shí)驗(yàn)是十分昂貴的，如：空間飛行器的一次飛行實(shí)驗(yàn)的成本約在一次飛行實(shí)驗(yàn)的成本約在1 1億美元左右，而采用仿真實(shí)驗(yàn)僅億美元左右，而采用仿真實(shí)驗(yàn)僅需其成本的需其成本的1/101/51/101/5，而且設(shè)備可以重復(fù)使用。，而且設(shè)備可以重復(fù)使用。2 2、安全、安全 某些系統(tǒng)（如載人飛行器、核電裝置等），直接實(shí)驗(yàn)往往會(huì)某些系統(tǒng)（如載人飛行器、核電裝置等），直接實(shí)驗(yàn)往往會(huì)有很大的危險(xiǎn)，甚至是不允許的，而采用仿真實(shí)驗(yàn)可以有有很大的危險(xiǎn)，甚至是不允許的，而采用仿真實(shí)驗(yàn)可以有效降低危險(xiǎn)程度，對(duì)系統(tǒng)的研究起到保障作用。效降低危險(xiǎn)程度，對(duì)系統(tǒng)的研究起到保障作用。

11、3 3、快捷、快捷 提高設(shè)計(jì)效率：比如電路設(shè)計(jì)，服裝設(shè)計(jì)等等。提高設(shè)計(jì)效率：比如電路設(shè)計(jì)，服裝設(shè)計(jì)等等。4 4、具有優(yōu)化設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)的特殊功能、具有優(yōu)化設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)的特殊功能 對(duì)一些真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)和參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是非常困難的，對(duì)一些真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)和參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是非常困難的，這時(shí)仿真可以發(fā)揮它特殊的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能。這時(shí)仿真可以發(fā)揮它特殊的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能。 在非工程系統(tǒng)中（如社會(huì)、管理、經(jīng)濟(jì)等系統(tǒng)），由于其在非工程系統(tǒng)中（如社會(huì)、管理、經(jīng)濟(jì)等系統(tǒng)），由于其規(guī)模及復(fù)雜程度巨大，直接實(shí)驗(yàn)幾乎不可能，這時(shí)通過仿規(guī)模及復(fù)雜程度巨大，直接實(shí)驗(yàn)幾乎不可能，這時(shí)通過仿真技術(shù)的應(yīng)用可以獲得對(duì)系統(tǒng)的某種超前認(rèn)識(shí)。真技

12、術(shù)的應(yīng)用可以獲得對(duì)系統(tǒng)的某種超前認(rèn)識(shí)。1 1、硬件方面：基于多、硬件方面：基于多CPUCPU并行處理技術(shù)的全數(shù)字仿并行處理技術(shù)的全數(shù)字仿真將有效提高仿真系統(tǒng)的速度，大大增強(qiáng)數(shù)字仿真真將有效提高仿真系統(tǒng)的速度，大大增強(qiáng)數(shù)字仿真的實(shí)時(shí)性。的實(shí)時(shí)性。2 2、應(yīng)用軟件方面：直接面向用戶的數(shù)字仿真軟件不、應(yīng)用軟件方面：直接面向用戶的數(shù)字仿真軟件不斷推陳出新，各種專家系統(tǒng)與智能化技術(shù)將更深入斷推陳出新，各種專家系統(tǒng)與智能化技術(shù)將更深入地應(yīng)用于仿真軟件開發(fā)之中，使得在人機(jī)界面、結(jié)地應(yīng)用于仿真軟件開發(fā)之中，使得在人機(jī)界面、結(jié)果輸出、綜合評(píng)判等方面達(dá)到更理想的境界。果輸出、綜合評(píng)判等方面達(dá)到更理想的境界。3 3

13、、分布式數(shù)字仿真：充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，協(xié)調(diào)合、分布式數(shù)字仿真：充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，協(xié)調(diào)合作，投資少，效果好。作，投資少，效果好。4 4、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：綜合了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：綜合了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等體技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多學(xué)科，使人置身于真實(shí)環(huán)境之中。多學(xué)科，使人置身于真實(shí)環(huán)境之中。1 1、仿真軟件的發(fā)展、仿真軟件的發(fā)展（1 1）、程序編程階段）、程序編程階段 所有問題（如：微分方程求解、矩陣運(yùn)算、繪圖等）所有問題（如：微分方程求解、矩陣運(yùn)算、繪圖等）都是用高級(jí)算法語(yǔ)言（如都是用高級(jí)算法語(yǔ)言（如C C、FORTRAN

14、FORTRAN等）來編寫。等）來編寫。（2 2）、程序軟件包階段）、程序軟件包階段 出現(xiàn)了出現(xiàn)了“應(yīng)用子程序庫(kù)應(yīng)用子程序庫(kù)”。（3 3）、交互式語(yǔ)言階段（仿真語(yǔ)言）、交互式語(yǔ)言階段（仿真語(yǔ)言） 仿真語(yǔ)言可用一條指令實(shí)現(xiàn)某種功能，如仿真語(yǔ)言可用一條指令實(shí)現(xiàn)某種功能，如“系統(tǒng)特征系統(tǒng)特征值的求解值的求解”，使用人員不必考慮什么算法，以及如何，使用人員不必考慮什么算法，以及如何實(shí)現(xiàn)等低級(jí)問題。實(shí)現(xiàn)等低級(jí)問題。（4 4）、模型化圖形組態(tài)階段）、模型化圖形組態(tài)階段 符合設(shè)計(jì)人員對(duì)基于模型圖形化的描述。符合設(shè)計(jì)人員對(duì)基于模型圖形化的描述。2 2、幾種仿真軟件、幾種仿真軟件（1 1）PSPICEPSPICE

15、、ORCADORCAD：通用的電子電路仿真軟件，適通用的電子電路仿真軟件，適合于元件級(jí)仿真。合于元件級(jí)仿真。（2 2）SYSTEM VIEWSYSTEM VIEW：系統(tǒng)級(jí)的電路動(dòng)態(tài)仿真軟件系統(tǒng)級(jí)的電路動(dòng)態(tài)仿真軟件（3 3）MATLABMATLAB和和SIMULINKSIMULINK：具有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算能力，具有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算能力，包含各種工具箱，其程序不能脫離包含各種工具箱，其程序不能脫離MATLABMATLAB環(huán)境而運(yùn)行，環(huán)境而運(yùn)行，所以嚴(yán)格講，所以嚴(yán)格講，MATLABMATLAB不是一種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，而是一種高不是一種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，而是一種高級(jí)的科學(xué)分析與計(jì)算軟件。級(jí)的科學(xué)分析與計(jì)算軟件。SI

16、MULINKSIMULINK是是MATLABMATLAB附帶的基附帶的基于模型化圖形組態(tài)的動(dòng)態(tài)仿真環(huán)境。于模型化圖形組態(tài)的動(dòng)態(tài)仿真環(huán)境。（4 4）NS2NS2：NS2NS2是一種針對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的源代碼公開的、免費(fèi)是一種針對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的源代碼公開的、免費(fèi)的軟件模擬平臺(tái)，研究人員使用它可以很容易的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的軟件模擬平臺(tái)，研究人員使用它可以很容易的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開發(fā)且模塊豐富，幾乎涉及到了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的所有方技術(shù)的開發(fā)且模塊豐富，幾乎涉及到了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的所有方面。面。NS2NS2是目前學(xué)術(shù)界廣泛使用的一種網(wǎng)絡(luò)模擬軟件。是目前學(xué)術(shù)界廣泛使用的一種網(wǎng)絡(luò)模擬軟件。（5 5）NS3NS3：是一款面向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的離散事件

17、仿真軟件，源是一款面向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的離散事件仿真軟件，源代碼公開的一款免費(fèi)軟件，將逐步取代目前廣泛應(yīng)用的代碼公開的一款免費(fèi)軟件，將逐步取代目前廣泛應(yīng)用的NS-NS-2 2網(wǎng)絡(luò)模擬軟件。是由網(wǎng)絡(luò)模擬軟件。是由C+C+和和PythonPython語(yǔ)言編寫的，可作為源語(yǔ)言編寫的，可作為源代碼發(fā)布并適用代碼發(fā)布并適用 以下系統(tǒng)：以下系統(tǒng)：Linux,UnixLinux,Unix variants,OSvariants,OS X X以及以及WindowsWindows 平臺(tái)上運(yùn)行的平臺(tái)上運(yùn)行的CygwinCygwin或或MinGWMinGW。(/)(http:/www.

18、/)（6 6）OPNETOPNET：OPNET OPNET 網(wǎng)絡(luò)仿真軟件是網(wǎng)絡(luò)仿真軟件是MIL3MIL3公司的產(chǎn)品公司的產(chǎn)品, , MIL3MIL3公司是由公司是由MITMIT的幾位教師在的幾位教師在19861986年創(chuàng)建的年創(chuàng)建的, ,他們把在他們把在MITMIT的研究成果產(chǎn)品化的研究成果產(chǎn)品化, ,開發(fā)出了開發(fā)出了MIL3MIL3公司的第一個(gè)產(chǎn)品公司的第一個(gè)產(chǎn)品Modeler,Modeler,并在隨后將其擴(kuò)充、完善為并在隨后將其擴(kuò)充、完善為OPNETOPNET產(chǎn)品系列。是一產(chǎn)品系列。是一個(gè)大型的通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件包，為通信網(wǎng)和分布個(gè)大型的通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件包，

19、為通信網(wǎng)和分布式系統(tǒng)的模擬提供了詳盡全方位的支持。式系統(tǒng)的模擬提供了詳盡全方位的支持。 MATLABMATLAB語(yǔ)言是一種廣泛應(yīng)用于工程語(yǔ)言是一種廣泛應(yīng)用于工程計(jì)算及數(shù)值分析領(lǐng)域的新型高級(jí)語(yǔ)言，自計(jì)算及數(shù)值分析領(lǐng)域的新型高級(jí)語(yǔ)言，自19841984年由美國(guó)年由美國(guó) MathWorks MathWorks 公司推向市場(chǎng)以公司推向市場(chǎng)以來，歷經(jīng)近三十年的發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn)已成來，歷經(jīng)近三十年的發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn)已成為國(guó)際公認(rèn)的最優(yōu)秀的工程應(yīng)用開發(fā)環(huán)境。為國(guó)際公認(rèn)的最優(yōu)秀的工程應(yīng)用開發(fā)環(huán)境。目前其版本已經(jīng)到目前其版本已經(jīng)到Matlab 2010bMatlab 2010b，其功能，其功能強(qiáng)大、簡(jiǎn)單易學(xué)、編程效

20、率高，深受廣大強(qiáng)大、簡(jiǎn)單易學(xué)、編程效率高，深受廣大科技工作者的歡迎?？萍脊ぷ髡叩臍g迎。19801980年前后，年前后，MATLABMATLAB的雛形：的雛形：LINPACK LINPACK 和和EISPACKEISPACK的接口程序。的接口程序。19841984年成立年成立MathWorksMathWorks公司，推出公司，推出MATLABMATLAB第第1 1版版(DOS(DOS版版) )。19921992年推出年推出4.04.0版。版。19941994年推出年推出4.24.2版。版。19971997年推出年推出5.05.0版。版。19991999年初推出年初推出5.35.3版。版。2001

21、2001年年7 7月，推出最新版本月，推出最新版本6.16.1版。版。20042004年，推出年，推出6.56.5版版20052005年，推出年，推出7.07.0版版20062006年，每年年，每年3 3月和月和9 9月分別推出兩版分為月分別推出兩版分為a a和和b b版版 如如2006a2006a和和2006b2006b版。版。MATLAB MATLAB 將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化功能集成在一將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化功能集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)和信息處理等領(lǐng)域的分析、于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)和信息處理等

22、領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作，而且利用仿真和設(shè)計(jì)工作，而且利用 MATLAB MATLAB 產(chǎn)品的開放式產(chǎn)品的開放式結(jié)構(gòu)，可以很容易地對(duì)結(jié)構(gòu)，可以很容易地對(duì) MATLAB MATLAB 的功能進(jìn)行擴(kuò)充，的功能進(jìn)行擴(kuò)充，從而在不斷深化問題的認(rèn)識(shí)的同時(shí)，不斷完善從而在不斷深化問題的認(rèn)識(shí)的同時(shí)，不斷完善 MATLAB MATLAB 產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競(jìng)爭(zhēng)能力。其功能為：產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競(jìng)爭(zhēng)能力。其功能為：2022年年2月月7日日第第18頁(yè)頁(yè)一、Matlab的主要功能(1/9) 數(shù)學(xué)計(jì)算數(shù)學(xué)計(jì)算 MATLAB MATLAB 提供的數(shù)學(xué)算法凝聚了世界上諸多科學(xué)家的辛勤勞提供的數(shù)學(xué)算法凝聚了世界上諸多

23、科學(xué)家的辛勤勞動(dòng)，保證了數(shù)學(xué)計(jì)算精確的結(jié)果。動(dòng)，保證了數(shù)學(xué)計(jì)算精確的結(jié)果。MATLAB MATLAB 數(shù)學(xué)計(jì)算的內(nèi)容有：數(shù)學(xué)計(jì)算的內(nèi)容有：線性代數(shù)和矩陣分析與變換線性代數(shù)和矩陣分析與變換數(shù)據(jù)處理與基本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理與基本統(tǒng)計(jì)快速傅里葉變換（快速傅里葉變換（FFTFFT），相關(guān)與協(xié)方差分析），相關(guān)與協(xié)方差分析稀疏矩陣運(yùn)算稀疏矩陣運(yùn)算三角及其它初等函數(shù)三角及其它初等函數(shù)BesselBessel、betabeta及其它特殊函數(shù)及其它特殊函數(shù)線性方程及微分方程求解線性方程及微分方程求解多維數(shù)組的支持多維數(shù)組的支持 2022年年2月月7日日第第19頁(yè)頁(yè)Matlab的主要功能(2/9)開發(fā)工具開發(fā)工具M(jìn)AT

24、LAB Editor MATLAB Editor 該工具提供了標(biāo)準(zhǔn)的編輯、調(diào)試該工具提供了標(biāo)準(zhǔn)的編輯、調(diào)試 M M 語(yǔ)言算法的基本環(huán)境，例如可以在該工具中定義斷點(diǎn)并且語(yǔ)言算法的基本環(huán)境，例如可以在該工具中定義斷點(diǎn)并且進(jìn)行單步調(diào)試。進(jìn)行單步調(diào)試。M-Lint Code Checker M-Lint Code Checker 該工具用于分析該工具用于分析 M M 語(yǔ)言代碼語(yǔ)言代碼并且向開發(fā)人員提出改善代碼性能和維護(hù)性的建議。并且向開發(fā)人員提出改善代碼性能和維護(hù)性的建議。MATLAB Profiler MATLAB Profiler 該工具可以計(jì)算每行該工具可以計(jì)算每行 M M 語(yǔ)言代碼語(yǔ)言代碼執(zhí)行

25、消耗的時(shí)間；執(zhí)行消耗的時(shí)間；Directory Reports Directory Reports 該工具掃描當(dāng)前目錄下所有的該工具掃描當(dāng)前目錄下所有的 M M 語(yǔ)言，并且報(bào)告文件的代碼效率、文件的相關(guān)性以及代語(yǔ)言，并且報(bào)告文件的代碼效率、文件的相關(guān)性以及代碼覆蓋度等信息碼覆蓋度等信息 2022年年2月月7日日第第20頁(yè)頁(yè)2022年年2月月7日日第第21頁(yè)頁(yè)數(shù)據(jù)的可視化數(shù)據(jù)的可視化 MATLAB MATLAB 提供了功能豐富的數(shù)據(jù)可視化功能函數(shù)，其中包括：提供了功能豐富的數(shù)據(jù)可視化功能函數(shù)，其中包括：二維、三維繪圖，包括離散數(shù)據(jù)繪圖、直線圖、封閉折線圖（二維、三維繪圖，包括離散數(shù)據(jù)繪圖、直線圖

26、、封閉折線圖（polygonpolygon）、）、網(wǎng)格圖、等值線圖、極坐標(biāo)圖、直方圖等豐富多樣的數(shù)據(jù)可視化手段；網(wǎng)格圖、等值線圖、極坐標(biāo)圖、直方圖等豐富多樣的數(shù)據(jù)可視化手段；交互的文本注釋編輯能力；交互的文本注釋編輯能力；提供文件提供文件 I/O I/O ，用于顯示繪制圖形，支持多種圖像文件格式例如：，用于顯示繪制圖形，支持多種圖像文件格式例如：EPSEPS，TIFFTIFF，JPEGJPEG， PNGPNG，BMPBMP，HDFHDF，AVIAVI，PCXPCX等；等；軟硬件支持的軟硬件支持的 OpenGL OpenGL 渲染；渲染；支持動(dòng)畫和聲音；支持動(dòng)畫和聲音；多種光源設(shè)置、照相機(jī)和透視

27、控制；多種光源設(shè)置、照相機(jī)和透視控制；對(duì)圖形界面元素提供了交互式可編程的控制方法對(duì)圖形界面元素提供了交互式可編程的控制方法句柄圖形；句柄圖形；能夠打印或者導(dǎo)出數(shù)據(jù)圖形文件到其它的應(yīng)用程序中，例如能夠打印或者導(dǎo)出數(shù)據(jù)圖形文件到其它的應(yīng)用程序中，例如 Word Word 和和 PowerPointPowerPoint，共享開發(fā)的結(jié)果。，共享開發(fā)的結(jié)果。MATLAB MATLAB 繪制的圖形如：繪制的圖形如：Matlab的主要功能(4/9)交互式編輯創(chuàng)建圖形交互式編輯創(chuàng)建圖形 MATLAB MATLAB 提供了交互式工具用于設(shè)計(jì)、修改圖形窗口，在提供了交互式工具用于設(shè)計(jì)、修改圖形窗口，在 MATLA

28、B MATLAB 的圖形窗口中工程師可以完成：的圖形窗口中工程師可以完成： 拖放數(shù)據(jù)集到窗體；拖放數(shù)據(jù)集到窗體；修改圖形窗體中任意對(duì)象的屬性；修改圖形窗體中任意對(duì)象的屬性；放大、旋轉(zhuǎn)、平移、修改攝像機(jī)或者光線的位置、角度等；放大、旋轉(zhuǎn)、平移、修改攝像機(jī)或者光線的位置、角度等；增加注釋和數(shù)據(jù)標(biāo)注；增加注釋和數(shù)據(jù)標(biāo)注；將圖形窗口文件轉(zhuǎn)變?yōu)閷D形窗口文件轉(zhuǎn)變?yōu)?M M 代碼。代碼。2022年年2月月7日日第第22頁(yè)頁(yè)集成的算法開發(fā)編程語(yǔ)言和環(huán)境集成的算法開發(fā)編程語(yǔ)言和環(huán)境 MATLAB MATLAB 提供了一種簡(jiǎn)便易用的算法開發(fā)語(yǔ)言提供了一種簡(jiǎn)便易用的算法開發(fā)語(yǔ)言 M M 語(yǔ)言，直接語(yǔ)言，直接利用利

29、用 MATLAB MATLAB 提供的基本數(shù)學(xué)、圖形能力，開發(fā)工程師自定義的算法。提供的基本數(shù)學(xué)、圖形能力，開發(fā)工程師自定義的算法。幾乎所有的幾乎所有的 MATLAB MATLAB 工具箱函數(shù)都是利用工具箱函數(shù)都是利用 M M 語(yǔ)言開發(fā)的。語(yǔ)言開發(fā)的。可視化的程序編輯器可視化的程序編輯器/ /調(diào)試器；調(diào)試器；語(yǔ)法風(fēng)格類似語(yǔ)法風(fēng)格類似 C C 語(yǔ)言，容易掌握；語(yǔ)言，容易掌握；JIT JIT 加速器加快程序運(yùn)行速度；加速器加快程序運(yùn)行速度；多維向量及工程師自定義結(jié)構(gòu)，以及數(shù)組、結(jié)構(gòu)、單元數(shù)組等多多維向量及工程師自定義結(jié)構(gòu)，以及數(shù)組、結(jié)構(gòu)、單元數(shù)組等多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；支持面向?qū)ο缶幊蹋ㄖС置?/p>

30、向?qū)ο缶幊蹋∣OPOOP）；）；流程控制（流程控制（forfor，whilewhile，ifif，switchswitch）；）；字符變換；字符變換；ASCII ASCII 及二進(jìn)制文件輸入輸出；及二進(jìn)制文件輸入輸出；靈活的開發(fā)性能夠與靈活的開發(fā)性能夠與 C C，C+C+，F(xiàn)ORTRANFORTRAN，JavaJava，COM COM 組件以及組件以及 Excel Excel 集成使用；集成使用； 支持使用底層支持使用底層 I/O I/O 手段獲取數(shù)據(jù)，操作數(shù)據(jù)文件；手段獲取數(shù)據(jù)，操作數(shù)據(jù)文件；MATLAB MATLAB 數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)文件MAT MAT 文件支持跨平臺(tái)應(yīng)用。文件支持跨平臺(tái)應(yīng)用。

31、2022年年2月月7日日第第23頁(yè)頁(yè)圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境GUIDEGUIDE應(yīng)用程序向?qū)Ш?jiǎn)化開發(fā)步驟；應(yīng)用程序向?qū)Ш?jiǎn)化開發(fā)步驟；下拉及彈出式菜單；下拉及彈出式菜單；支持多種界面元素：按鈕（支持多種界面元素：按鈕（PUSH BUTTONPUSH BUTTON），單選按鈕），單選按鈕（RADIO BUTTONRADIO BUTTON），復(fù)選框（），復(fù)選框（CHECK BOXESCHECK BOXES），）， 滑塊滑塊（SLIDERSSLIDERS）、文本編輯框（）、文本編輯框（EDIT BOXEDIT BOX）和）和 ActiveX ActiveX 控件；控件；鼠標(biāo)事件（鼠標(biāo)事

32、件（Mouse EventMouse Event）和響應(yīng)函數(shù)（）和響應(yīng)函數(shù)（drawbackdrawback）；）；利用響應(yīng)函數(shù)響應(yīng)工程師的操作。利用響應(yīng)函數(shù)響應(yīng)工程師的操作。2022年年2月月7日日第第24頁(yè)頁(yè) 開放性、可擴(kuò)展性強(qiáng)開放性、可擴(kuò)展性強(qiáng) M-M-語(yǔ)言函數(shù)文件是可見的語(yǔ)言函數(shù)文件是可見的 MATLAB MATLAB 程序，所以工程師可以程序，所以工程師可以查看源代碼。開放的系統(tǒng)設(shè)計(jì)使工程師能夠檢查算法的正確查看源代碼。開放的系統(tǒng)設(shè)計(jì)使工程師能夠檢查算法的正確性，修改已存在的函數(shù)，或者加入自己的新函數(shù)，包括：性，修改已存在的函數(shù)，或者加入自己的新函數(shù)，包括：使用使用 C C 或者或者

33、 FORTRAN MEX FORTRAN MEX 文件集成已有的文件集成已有的 /FORTRAN /FORTRAN 算算法；法；在在 C C 或或 FORTRAN FORTRAN 程序中調(diào)用程序中調(diào)用 MATLAB MATLAB 函數(shù)；函數(shù)；在在 MATLAB MATLAB 中使用中使用 Java Java 語(yǔ)言編程；語(yǔ)言編程；提供提供 COM COM 服務(wù)和服務(wù)和 COM COM 控制支持；控制支持；輸入輸出各種輸入輸出各種 MATLAB MATLAB 及其它標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)文件；及其它標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)文件；對(duì)計(jì)算機(jī)串口進(jìn)行輸入輸出操作；對(duì)計(jì)算機(jī)串口進(jìn)行輸入輸出操作；加載通用加載通用 DLL D

34、LL 文件；文件；創(chuàng)建圖文并貌的技術(shù)文檔，包括創(chuàng)建圖文并貌的技術(shù)文檔，包括 MATLAB MATLAB 圖形、命令，并圖形、命令，并可通過可通過 WordWord、HTML HTML 輸出；輸出；2022年年2月月7日日第第25頁(yè)頁(yè)專業(yè)應(yīng)用工具箱專業(yè)應(yīng)用工具箱 MATLABMATLAB的工具箱加強(qiáng)了對(duì)工程及科學(xué)中特殊應(yīng)用的支持。的工具箱加強(qiáng)了對(duì)工程及科學(xué)中特殊應(yīng)用的支持。工具箱也和工具箱也和 MATLAB MATLAB 一樣是完全工程師化的，可擴(kuò)展性強(qiáng)。一樣是完全工程師化的，可擴(kuò)展性強(qiáng)。將某個(gè)或某幾個(gè)工具箱與將某個(gè)或某幾個(gè)工具箱與 MATLAB MATLAB 聯(lián)合使用，可以得到一個(gè)聯(lián)合使用，可

35、以得到一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算組合包，滿足工程師的特殊要求。于是，功能強(qiáng)大的計(jì)算組合包，滿足工程師的特殊要求。于是，MATLAB MATLAB 產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于下列領(lǐng)域：產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于下列領(lǐng)域： 測(cè)量測(cè)試測(cè)量測(cè)試數(shù)學(xué)建模與分析數(shù)學(xué)建模與分析信號(hào)處理信號(hào)處理財(cái)經(jīng)金融建模與分析財(cái)經(jīng)金融建模與分析圖像處理與地理信息圖像處理與地理信息MATLAB MATLAB 應(yīng)用程序發(fā)布應(yīng)用程序發(fā)布 2022年年2月月7日日第第26頁(yè)頁(yè)二、MATLAB集成環(huán)境的組成5) MATLAB API (Application Program Interface)1) MATLAB語(yǔ)言語(yǔ)言 2) MATLAB工作環(huán)境工作環(huán)境 3

36、) 句柄圖形句柄圖形 4) MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù) Mathworks公司主頁(yè)http:/三、Matlab軟件安裝 Matlab組件的選擇界面組件名稱組件名稱作用作用1 1、必須選擇的本原、必須選擇的本原性組件性組件MATLAB最核心部分，就是最核心部分，就是Matlab環(huán)境，可以對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)環(huán)境，可以對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行操作、運(yùn)算和可視化行操作、運(yùn)算和可視化2 2、最常選的通用性、最常選的通用性工具包組件工具包組件Symbolic Math符號(hào)類數(shù)據(jù)的操作和計(jì)算符號(hào)類數(shù)據(jù)的操作和計(jì)算3、其他通用性工具、其他通用性工具包組件包組件Simulink不用編寫程序，利用方塊不用編寫程序，利用方塊

37、圖實(shí)現(xiàn)建模和仿真圖實(shí)現(xiàn)建模和仿真Optimization包含求函數(shù)零點(diǎn)、極值、包含求函數(shù)零點(diǎn)、極值、規(guī)劃等優(yōu)化程序規(guī)劃等優(yōu)化程序Matlab Compiler把把Matlab的的M文件編譯成文件編譯成DLL文件或文件或EXE程序程序Matlab C/C+ Math Library與與Compiler配合使用配合使用Matlab c/C+ Graphic Library與與Compiler配合使用配合使用4、常用專業(yè)性工具、常用專業(yè)性工具包組件包組件Control System, Signal Processing, Statistics如涉及控制、信息處理、如涉及控制、信息處理、統(tǒng)計(jì)分析的工具

38、包等統(tǒng)計(jì)分析的工具包等5、其他專業(yè)性工具、其他專業(yè)性工具包組件包組件Stateflow,與與Simulink配合使用，用配合使用，用于大型、復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)于大型、復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模、分析、仿真的建模、分析、仿真2022年年2月月7日日第第31頁(yè)頁(yè)工作區(qū)窗口工作區(qū)窗口命令歷史窗口命令歷史窗口命令窗口命令窗口工具欄工具欄菜單欄菜單欄新建新建打開打開剪切剪切 復(fù)制復(fù)制 粘貼粘貼撤銷撤銷 恢復(fù)恢復(fù)Simulink：打開：打開 Simulink，Simulink 是一個(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)是一個(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，它支行建模、仿真和分析的軟件包，它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非

39、持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持具有多種采樣頻率線性系統(tǒng)，也支持具有多種采樣頻率的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。 Guide：快速啟動(dòng)：快速啟動(dòng) Guide，Guide 全稱為全稱為 Graphical User Interface development environment，用于輔助設(shè)計(jì)圖形用戶接口，用于輔助設(shè)計(jì)圖形用戶接口，使用該工具可以簡(jiǎn)化使用該工具可以簡(jiǎn)化 GUI 編編程。程。Profiler：快速啟動(dòng)：快速啟動(dòng) Profiler 工具，工具，Profiler 工具能夠分析出程序運(yùn)行工具能夠分析出程序運(yùn)行時(shí)間消耗情況，用于幫助時(shí)間消耗情況，用于幫助分析、改進(jìn)分析、改進(jìn) M 文件文件

40、 Help：打開：打開 MATLAB 幫助；幫助； Current Directory：設(shè)置：設(shè)置當(dāng)前目錄當(dāng)前目錄2022年年2月月7日日第第33頁(yè)頁(yè)MATLAB 命令窗口。命令窗口。打開打開 MATLAB 時(shí)，時(shí)，命令窗口自動(dòng)顯示命令窗口自動(dòng)顯示于于 MATLAB 界面界面中。中。 運(yùn)算提示符，表示運(yùn)算提示符，表示 MATLAB 處于準(zhǔn)備狀處于準(zhǔn)備狀態(tài)，用戶可以輸入命態(tài)，用戶可以輸入命令，按下回車鍵執(zhí)行，令，按下回車鍵執(zhí)行，并在命令窗口中顯示并在命令窗口中顯示運(yùn)行結(jié)果運(yùn)行結(jié)果 默認(rèn)情況下命令歷史窗口位于左下角，顯示用戶曾經(jīng)輸入過的命令，并顯示輸入的時(shí)間，方便用戶查詢。對(duì)于命令歷史窗口中的命令

41、，用戶可以點(diǎn)擊右鍵進(jìn)行相應(yīng)的操作。用戶可以雙擊再次執(zhí)行命令窗口中的命令。 2022年年2月月7日日第第34頁(yè)頁(yè)命令歷史窗口命令歷史窗口工作區(qū)窗口與當(dāng)前路徑窗口共享一塊空間，可以通過標(biāo)簽顯示或隱藏。工作區(qū)窗口中顯示當(dāng)前工作區(qū)中的所有變量及其大小和類型等。通過工作區(qū)可以對(duì)這些變量進(jìn)行管理。其中包含了工作區(qū)工具欄和顯示窗口。通過工具欄可以新建或刪除變量、導(dǎo)入導(dǎo)出數(shù)據(jù)、繪制變量的圖形等。另外右鍵單擊變量名可以對(duì)該變量進(jìn)行操作。2022年年2月月7日日第第35頁(yè)頁(yè)工作區(qū)窗口工作區(qū)窗口當(dāng)前路徑窗口顯示當(dāng)前路徑下的所有文件和文件夾及其相關(guān)信息，并且可以通過當(dāng)前路徑工具欄或右鍵菜單對(duì)這些文件進(jìn)行操作 。202

42、2年年2月月7日日第第36頁(yè)頁(yè)當(dāng)前路徑窗口當(dāng)前路徑窗口路徑設(shè)置路徑設(shè)置 除除 MATLAB MATLAB 默認(rèn)的搜索默認(rèn)的搜索路徑外，用戶可以設(shè)置搜路徑外，用戶可以設(shè)置搜索路徑。設(shè)置方法為：選索路徑。設(shè)置方法為：選擇擇 MATLAB MATLAB 窗口中的窗口中的 File | Set Path File | Set Path 命令，命令，進(jìn)入路徑搜索對(duì)話框。進(jìn)入路徑搜索對(duì)話框。2022年年2月月7日日第第37頁(yè)頁(yè)添加選中目錄添加選中目錄 添加選中目錄及其添加選中目錄及其子目錄子目錄 路徑設(shè)置函數(shù)路徑設(shè)置函數(shù)path path 命令命令 在命令窗口中輸入在命令窗口中輸入 path path 命

43、令可以查看命令可以查看 MATLAB MATLAB 中的搜中的搜索路徑索路徑 ： path pathMATLABPATHMATLABPATHC:MATLABR2007btoolboxmatlabgeneralC:MATLABR2007btoolboxmatlabgeneralC:MATLABR2007btoolboxmatlabopsC:MATLABR2007btoolboxmatlabopsC:MATLABR2007btoolboxmatlablangC:MATLABR2007btoolboxmatlablangC:MATLABR2007btoolboxmatlabelmatC:MATLAB

44、R2007btoolboxmatlabelmat path(newpath) path(newpath) 命令改變搜索路徑命令改變搜索路徑 2022年年2月月7日日第第38頁(yè)頁(yè)MATLAB MATLAB 的搜索順序的搜索順序 當(dāng)在命令窗口中或者一個(gè)當(dāng)在命令窗口中或者一個(gè) M M 文件中輸入一個(gè)元素文件中輸入一個(gè)元素名稱時(shí)，名稱時(shí)，MATLAB MATLAB 按照下面的順序搜索該元素的意義，按照下面的順序搜索該元素的意義，以元素以元素 foo foo 為例：為例：1 1）查找工作區(qū)中是否存在名為）查找工作區(qū)中是否存在名為 foo foo 的變量；的變量；2 2）在當(dāng)前路徑中查找是否存在名）在當(dāng)前

45、路徑中查找是否存在名 foo.m foo.m 的文件；的文件；3 3）按照順序查找搜索路徑中是否存在該文件。如果存在）按照順序查找搜索路徑中是否存在該文件。如果存在多個(gè)名為多個(gè)名為 foo.m foo.m 的文件，則調(diào)用首先查到的文件。的文件，則調(diào)用首先查到的文件。 因此，在為變量和函數(shù)命名時(shí)，需考慮因此，在為變量和函數(shù)命名時(shí)，需考慮 MATLAB MATLAB 的路徑搜索順序，合理為變量和函數(shù)命名，保證程的路徑搜索順序，合理為變量和函數(shù)命名，保證程序的正確運(yùn)行。序的正確運(yùn)行。 2022年年2月月7日日第第39頁(yè)頁(yè)2022年年2月月7日日第第40頁(yè)頁(yè)最簡(jiǎn)單的計(jì)算器使用法最簡(jiǎn)單的計(jì)算器使用法直接

46、輸入法直接輸入法 存儲(chǔ)變量法存儲(chǔ)變量法2022年年2月月7日日第第41頁(yè)頁(yè)表達(dá)式書寫規(guī)則表達(dá)式書寫規(guī)則在大多數(shù)情況下，在大多數(shù)情況下，MATLAB MATLAB 對(duì)空格不予處理，因此在書寫對(duì)空格不予處理，因此在書寫表達(dá)式時(shí)，可以利用空格調(diào)整表達(dá)式的格式，使表達(dá)式更表達(dá)式時(shí)，可以利用空格調(diào)整表達(dá)式的格式，使表達(dá)式更易于閱讀。易于閱讀。在在 MATLAB MATLAB 表達(dá)式中，遵守四則運(yùn)算法則，與通常法則相表達(dá)式中，遵守四則運(yùn)算法則，與通常法則相同。即運(yùn)算從左到右進(jìn)行，乘法和除法優(yōu)先于加減法，指同。即運(yùn)算從左到右進(jìn)行，乘法和除法優(yōu)先于加減法，指數(shù)運(yùn)算優(yōu)先于乘除法，括號(hào)的運(yùn)算級(jí)別最高；在有多重括數(shù)

47、運(yùn)算優(yōu)先于乘除法，括號(hào)的運(yùn)算級(jí)別最高；在有多重括號(hào)存在的情況下，從括號(hào)的最里邊向最外邊逐漸擴(kuò)展。號(hào)存在的情況下，從括號(hào)的最里邊向最外邊逐漸擴(kuò)展。需要注意的是，在需要注意的是，在 MATLAB MATLAB 中只用小括號(hào)代表運(yùn)算級(jí)別，中只用小括號(hào)代表運(yùn)算級(jí)別，中括號(hào)只用于生成向量和矩陣，花括號(hào)用于生成單元數(shù)組。中括號(hào)只用于生成向量和矩陣，花括號(hào)用于生成單元數(shù)組。2022年年2月月7日日第第42頁(yè)頁(yè)MATLAB MATLAB 的數(shù)學(xué)運(yùn)算符的數(shù)學(xué)運(yùn)算符 需要注意的是，右除和左除的意義并不相同。需要注意的是，右除和左除的意義并不相同。右除為常規(guī)的除法，而左除的意義為：右除為常規(guī)的除法，而左除的意義為：

48、ab=b/aab=b/a。 符號(hào)符號(hào)功能功能實(shí)例實(shí)例+加法加法3+5=8-減法減法3-5=-2*矩陣乘法矩陣乘法3*5=15.*乘，點(diǎn)乘，即數(shù)組乘，點(diǎn)乘，即數(shù)組乘法乘法/右除右除3/5 =0.6000./數(shù)組右除數(shù)組右除左除左除35= 1.6667.數(shù)組左除數(shù)組左除乘方乘方35= 243.數(shù)組乘方數(shù)組乘方矩陣共軛轉(zhuǎn)置矩陣共軛轉(zhuǎn)置.矩陣轉(zhuǎn)置矩陣轉(zhuǎn)置2022年年2月月7日日第第43頁(yè)頁(yè) 標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的使用標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的使用 在在 MATLAB MATLAB 中，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)有著充分的意義，中，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)有著充分的意義，可以用標(biāo)點(diǎn)符號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，或者標(biāo)點(diǎn)符號(hào)可可以用標(biāo)點(diǎn)符號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，或者標(biāo)點(diǎn)符號(hào)可以包含特定的意義。

49、以包含特定的意義。 標(biāo)點(diǎn)符號(hào) 定義標(biāo)點(diǎn)符號(hào)定義分號(hào)（;） 數(shù)組行分隔符；取消運(yùn)行顯示點(diǎn)（.）小數(shù)點(diǎn)；結(jié)構(gòu)體成員訪問逗號(hào)（,） 數(shù)組列分隔符；函數(shù)參數(shù)分隔符省略號(hào)（） 續(xù)行符冒號(hào)（:） 在數(shù)組中應(yīng)用較多，如生成等差數(shù)列引號(hào)（） 定義字符串圓括號(hào)（( )）指定運(yùn)算優(yōu)先級(jí)；函數(shù)參數(shù)調(diào)用；數(shù)組索引等號(hào)（=）賦值語(yǔ)句方括號(hào)（ ）定義矩陣感嘆號(hào)（!）調(diào)用操作系統(tǒng)運(yùn)算花括號(hào)（ ）定義單元數(shù)組百分號(hào)（%）注釋語(yǔ)句的標(biāo)識(shí)2022年年2月月7日日第第44頁(yè)頁(yè)分號(hào)（分號(hào)（; ;） 分號(hào)用于區(qū)分?jǐn)?shù)組的行，或者用于一個(gè)語(yǔ)句分號(hào)用于區(qū)分?jǐn)?shù)組的行，或者用于一個(gè)語(yǔ)句的結(jié)尾處，取消運(yùn)行顯示。的結(jié)尾處，取消運(yùn)行顯示。百分號(hào)（百分

50、號(hào)（% %） 該符號(hào)用于在程序文本中添加注釋，增加程該符號(hào)用于在程序文本中添加注釋，增加程序的可讀性。百分號(hào)之后的文本都將視作注釋，序的可讀性。百分號(hào)之后的文本都將視作注釋，系統(tǒng)不對(duì)其進(jìn)行編譯。系統(tǒng)不對(duì)其進(jìn)行編譯。2022年年2月月7日日第第45頁(yè)頁(yè)MATLAB MATLAB 提供了一系列的函數(shù)支持基本的數(shù)學(xué)提供了一系列的函數(shù)支持基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算，這些函數(shù)中的大多數(shù)調(diào)用格式和我們運(yùn)算，這些函數(shù)中的大多數(shù)調(diào)用格式和我們平時(shí)的書寫習(xí)慣一致，方便用戶記憶和書寫。平時(shí)的書寫習(xí)慣一致，方便用戶記憶和書寫。2022年年2月月7日日第第46頁(yè)頁(yè)為方便用戶操作，為方便用戶操作，MATLAB MATLAB 中定義

51、了一些快捷中定義了一些快捷鍵。掌握一些常用的操作命令和快捷鍵，可以鍵。掌握一些常用的操作命令和快捷鍵，可以使得對(duì)使得對(duì) MATLAB MATLAB 的操作更加便利。的操作更加便利。 2022年年2月月7日日第第47頁(yè)頁(yè)常用的操作命令命令功能命令功能cd顯示或改變工作目錄hold圖形保持命令clc清空命令窗口load加載指定文件中的變量clear清除工作區(qū)中的變量pack整理內(nèi)存碎片clf清除圖形窗口path顯示搜索目錄diary日志文件命令quit退出 MATLABdir顯示當(dāng)前目錄下文件save保存內(nèi)存變量disp顯示變量或文字的內(nèi)容type顯示文件內(nèi)容echo命令窗口信息顯示開關(guān)2022年

52、年2月月7日日第第48頁(yè)頁(yè)常用的操作快捷鍵快捷鍵快捷鍵功能功能快捷鍵快捷鍵功能功能(Ctrl + p)調(diào)用上一行調(diào)用上一行Home（ctrl+a） 移動(dòng)到命令行開頭移動(dòng)到命令行開頭(Ctrl + n)調(diào)用下一行調(diào)用下一行End（ctrl+e）移動(dòng)到命令行結(jié)尾移動(dòng)到命令行結(jié)尾(Ctrl + b)光標(biāo)左移一個(gè)字符光標(biāo)左移一個(gè)字符Ctrl + Home移動(dòng)到命令窗口頂移動(dòng)到命令窗口頂部部(Ctrl + f)光標(biāo)右移一個(gè)字符光標(biāo)右移一個(gè)字符Ctrl + End移動(dòng)到命令窗口底移動(dòng)到命令窗口底部部Ctrl + 光標(biāo)左移一個(gè)單詞光標(biāo)左移一個(gè)單詞Shift + Home選中光標(biāo)和表達(dá)式選中光標(biāo)和表達(dá)式開頭之

53、間的內(nèi)容開頭之間的內(nèi)容Ctrl + 光標(biāo)右移一個(gè)單詞光標(biāo)右移一個(gè)單詞Shift + End選中光標(biāo)和表達(dá)式選中光標(biāo)和表達(dá)式結(jié)尾之間的內(nèi)容結(jié)尾之間的內(nèi)容Esc取消當(dāng)前輸入行取消當(dāng)前輸入行Ctrl + k剪切光標(biāo)和表達(dá)式剪切光標(biāo)和表達(dá)式結(jié)尾之間的內(nèi)容結(jié)尾之間的內(nèi)容2022年年2月月7日日第第49頁(yè)頁(yè)其中的 type 包括 numeric、integer、float 和所有的數(shù)據(jù)類型。 函數(shù)描述double創(chuàng)建或轉(zhuǎn)化為雙精度類型single創(chuàng)建或轉(zhuǎn)化為單精度類型int8,int16,int32,int64創(chuàng)建或轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的有符號(hào)整數(shù)類型uint8,uint16,uint32,uint64創(chuàng)建或轉(zhuǎn)化為

54、相應(yīng)的無符號(hào)整數(shù)類型isnumeric判斷是否為整數(shù)或浮點(diǎn)數(shù)，是則返回true（或者1）isinteger判斷是否為整數(shù)，是則返回true（或者1）isfloat判斷是否為浮點(diǎn)數(shù)，是則返回true（或者1）isa(x,type)判斷是否為 type 指定的類型，是則返回true（或者1）cast(x,type)設(shè)置x的類型為 typeintmax(type)type 類型的最大整數(shù)值intmin(type)type 類型的最小整數(shù)值realmax(type)type 類型的最大浮點(diǎn)實(shí)數(shù)值realmin(type)type 類型的最小浮點(diǎn)實(shí)數(shù)值eps(type)type 類型eps值eps(x)

55、變量x的eps值2022年年2月月7日日第第50頁(yè)頁(yè)MATLAB 支持8位、16位、32位和64位的有符號(hào)和無符號(hào)整數(shù)數(shù)據(jù)類型。上述整數(shù)數(shù)據(jù)類型除了定義范圍不同外，具有相同的性質(zhì)。數(shù)據(jù)類型描述uint88位無符號(hào)整數(shù)，范圍為0255（即028-1）int88位有符號(hào)整數(shù)，范圍為-128127（即-2727-1）uint1616位無符號(hào)整數(shù)，范圍為065535（即0216-1）int1616位有符號(hào)整數(shù)，范圍為-3276832767（即-215215-1）uint3232位無符號(hào)整數(shù)，范圍為04294967295（即0232-1）int3232位有符號(hào)整數(shù)，范圍為-214748364821474

56、83647（即-231231-1）uint6464位無符號(hào)整數(shù)，范圍為018446744073709551615（即0264-1）int6464位有符號(hào)整數(shù)，范圍為-92233720368547758089223372036854775807（即-263263-1）2022年年2月月7日日第第51頁(yè)頁(yè)定義變量：由于定義變量：由于 MATLAB MATLAB 默認(rèn)的數(shù)據(jù)類型為雙默認(rèn)的數(shù)據(jù)類型為雙精度型，因此在定義整形變量時(shí)，需指定變量精度型，因此在定義整形變量時(shí)，需指定變量的數(shù)據(jù)類型。的數(shù)據(jù)類型。2022年年2月月7日日第第52頁(yè)頁(yè)運(yùn)算：類型相同的整數(shù)之間可以進(jìn)行運(yùn)算，返回相運(yùn)算：類型相同的整數(shù)

57、之間可以進(jìn)行運(yùn)算，返回相同類型的結(jié)果。在進(jìn)行加、減和乘法運(yùn)算時(shí)比較簡(jiǎn)同類型的結(jié)果。在進(jìn)行加、減和乘法運(yùn)算時(shí)比較簡(jiǎn)單，在進(jìn)行除法運(yùn)算時(shí)稍微復(fù)雜一些，因?yàn)樵诙嗑珕?，在進(jìn)行除法運(yùn)算時(shí)稍微復(fù)雜一些，因?yàn)樵诙嗑惹闆r下，整數(shù)的除法不一定能得到整數(shù)的結(jié)果。度情況下，整數(shù)的除法不一定能得到整數(shù)的結(jié)果。在進(jìn)行除法時(shí)，在進(jìn)行除法時(shí)，MATLAB MATLAB 首先將兩個(gè)數(shù)視為雙精度類首先將兩個(gè)數(shù)視為雙精度類型進(jìn)行運(yùn)算，然后將結(jié)果轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的整形數(shù)據(jù)。型進(jìn)行運(yùn)算，然后將結(jié)果轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的整形數(shù)據(jù)。MATLAB MATLAB 中不允許進(jìn)行不同整數(shù)類型之間的運(yùn)算。中不允許進(jìn)行不同整數(shù)類型之間的運(yùn)算。2022年年2月月7

58、日日第第53頁(yè)頁(yè)由于每種整數(shù)數(shù)據(jù)類型都有相應(yīng)的取值范圍，因此數(shù)學(xué)運(yùn)算由于每種整數(shù)數(shù)據(jù)類型都有相應(yīng)的取值范圍，因此數(shù)學(xué)運(yùn)算有可能產(chǎn)生結(jié)果溢出。有可能產(chǎn)生結(jié)果溢出。MATLAB MATLAB 利用飽和處理處理此類問題，利用飽和處理處理此類問題，即當(dāng)運(yùn)算結(jié)果超出了此類數(shù)據(jù)類型的上限或下限時(shí)，系統(tǒng)將即當(dāng)運(yùn)算結(jié)果超出了此類數(shù)據(jù)類型的上限或下限時(shí)，系統(tǒng)將結(jié)果設(shè)置為該上限或下限。結(jié)果設(shè)置為該上限或下限。例例 2-10 2-10 整數(shù)運(yùn)算中的數(shù)據(jù)溢出整數(shù)運(yùn)算中的數(shù)據(jù)溢出 x=int8(100); x=int8(100); y=int8(90); y=int8(90); z=x+y z=x+yz =z = 12

59、7 127 x-3 x-3* *y yans =ans = -27 -27 x-y-y-y x-y-y-yans =ans = -128-128結(jié)果溢出上限，因此結(jié)果結(jié)果溢出上限，因此結(jié)果為為127 3*y溢出上限，結(jié)果為溢出上限，結(jié)果為127，繼續(xù)計(jì)算，得到最后結(jié)果繼續(xù)計(jì)算，得到最后結(jié)果-27 計(jì)算計(jì)算x-y-y-y時(shí)，從左到時(shí)，從左到右進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果溢出下右進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果溢出下限，因此結(jié)果為限，因此結(jié)果為-128 2022年年2月月7日日第第54頁(yè)頁(yè)MATLAB MATLAB 的默認(rèn)數(shù)據(jù)類型是雙精度類型的默認(rèn)數(shù)據(jù)類型是雙精度類型（doubledouble）。為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，）。為了節(jié)省存

60、儲(chǔ)空間，MATLAB MATLAB 也也支持單精度數(shù)據(jù)類型的數(shù)組。支持單精度數(shù)據(jù)類型的數(shù)組。 單精度和雙精度數(shù)據(jù)類型的取值范圍和精度可單精度和雙精度數(shù)據(jù)類型的取值范圍和精度可以通過下例進(jìn)行查看以通過下例進(jìn)行查看 2022年年2月月7日日第第55頁(yè)頁(yè)例例 單精度和雙精度數(shù)據(jù)類型的取值范圍和精度單精度和雙精度數(shù)據(jù)類型的取值范圍和精度 realmin(single) realmin(single)ans =ans = 1.1755e-038 1.1755e-038 realmax(single) realmax(single)ans =ans = 3.4028e+038 3.4028e+038 eps(sin