MATLAB語言介紹參考模板

1、一 MATLAB概述1.1 MATLAB是21世紀(jì)的科學(xué)計算軟件在科學(xué)研究和工程應(yīng)用等領(lǐng)域中會涉及到大量的科學(xué)計算問題，自從計算機出現(xiàn)以來，人們就一直在使用計算機這個有力的工具幫助解決科學(xué)計算問題，并由此發(fā)明了許多用于科學(xué)計算的程序語言，如BASIC、FORTRAN、C等等。隨著時代的變化、隨著計算機的普及和快速發(fā)展，計算機程序語言在不斷地變化發(fā)展、在不斷地推陳出新。在當(dāng)今時代，什么程序語言是最流行的科學(xué)計算語言呢？答案是MATLAB語言。MATLAB之所以能夠成為最好的和最流行的科學(xué)計算語言，是因為它具有強大的科學(xué)計算及數(shù)據(jù)處理能力和出色的圖形處理功能等特點。1 / 781.1.1 MATL

2、AB具有強大的科學(xué)計算及數(shù)據(jù)處理能力MATLAB擁有600多個工程中要用到的數(shù)學(xué)運算函數(shù)，可以方便地實現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而且經(jīng)過了各種優(yōu)化及容錯處理，因此使用起來穩(wěn)定性和可靠性非常高，在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C+等。在計算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會大大減少。MATLAB函數(shù)所能解決的問題包括矩陣運算、多維數(shù)組操作（陣列運算）、復(fù)數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)函數(shù)運算、非線性方程求根、線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問

3、題、稀疏矩陣運算、建模和動態(tài)仿真等等。1.1.2 MATLAB具有出色的圖形處理功能在科學(xué)計算中，往往需要用各種圖形把數(shù)值計算的結(jié)果形象地表現(xiàn)出來，以幫助人們更好地理解、認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)其中的科學(xué)規(guī)律。MATLAB不僅提供數(shù)值計算功能和符號運算功能，而且自誕生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，使計算結(jié)果的可視化要求得到充分滿足。MATLAB在二維曲線和三維曲面的繪制和處理等方面的功能比一般數(shù)據(jù)可視化軟件更加完善，在一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等）方面也表現(xiàn)得非常出色。在MATLAB 6.x中有一個對圖形對象屬性進行設(shè)置的圖形屬性編輯界面，該界面比 MATL

4、AB 5.x中的界面功能更為全面，操作也更為方便。MATLAB 6.x對圖形的輸出也做了適當(dāng)?shù)母倪M，提供了更為豐富的屬性設(shè)置，以提高圖形輸出的效果。對一些特殊的可視化要求，例如圖形動畫等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外，新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面（GUI）的制作上做了很大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。MATLAB將數(shù)值計算功能、符號運算功能和圖形處理功能高度地集成在一起，在數(shù)值計算、符號運算和圖形處理上做到了無縫的銜接，極大地方便了用戶，這是它在科學(xué)計算中能得到廣泛應(yīng)用的重要原因之一。1.1.3 MATLAB程序語言簡單易用早期用

5、于科學(xué)計算的計算機語言，由于計算機內(nèi)存容量和運算速度的限制等原因，常常要定義常量、變量、向量和矩陣等的不同的數(shù)據(jù)類型，結(jié)果導(dǎo)致編程過于復(fù)雜化。和這些語言不一樣，MATLAB語言對他們進行了高度抽象，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)類型的高度統(tǒng)一，即常量、變量、向量和矩陣等都具有相同的數(shù)據(jù)類型。MATLAB語言認(rèn)為所有的數(shù)據(jù)都是一個對象類，都具有相同的屬性。因此，用戶不需要事先分別定義常量、變量、向量和矩陣等的數(shù)據(jù)類型就可以直接使用他們（當(dāng)然MATLAB的這種設(shè)計思想是以高性能計算機的出現(xiàn)和普及作為前提條件的），編程得到了很大簡化。例如，在MATLAB中，基本的計算單元用復(fù)雙精度矩陣來表示，其大小是n行m列，矩陣各數(shù)

6、據(jù)元素存放在兩個雙精度向量中，一個存放實部數(shù)據(jù)（指針pr指向它），另一個存放虛部數(shù)據(jù)（指針pi指向它）。如果是實數(shù)，則復(fù)雙精度矩陣中pi為空。復(fù)數(shù)或?qū)崝?shù)則可以理解為11的矩陣。MATLAB語言是一種“數(shù)學(xué)形式的語言”，它的操作和功能函數(shù)指令就是用平時計算機和數(shù)學(xué)書上的英文單詞和符號來表達的，比BASIC、FORTRAN和C等語言更接近于人們書寫的數(shù)學(xué)計算公式、更接近于人們進行科學(xué)計算的思維方式，用MATLAB語言編寫程序猶如在演算紙上排列公式與求解問題，故有人稱MATLAB編程語言為“演算紙”式科學(xué)算法語言。因此，MATLAB語言簡單自然，學(xué)習(xí)和使用更容易。MATLAB程序文件是一個純文本文件

7、，擴展名為.m，用任何字處理軟件都可以對它進行編輯。MATLAB本身就像一個解釋系統(tǒng)，對其中的函數(shù)程序的執(zhí)行以一種解釋執(zhí)行的方式進行，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運行，而且能夠及時報告出現(xiàn)的錯誤，進行出錯原因分析。因此，程序調(diào)試容易、編程效率高。MATLAB的用戶界面精致，接近Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機交互性強，操作簡單。新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機查詢、幫助系統(tǒng)，極大地方便了用戶的使用。例如，在開發(fā)環(huán)境中，MATLAB 6.x提供了強大的幫助功能，幾乎所有的幫助都能以在線幫助的形式出現(xiàn)，同時也提供了一種全新的幫助瀏覽器，更加方便用戶獲得所需要的信息。與MATLAB 5.x相比，MA

8、TLAB 6.x改進了原有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將各種對MATLAB應(yīng)用提供支持的系統(tǒng)集成為全新的MATLAB開發(fā)環(huán)境，其中最為明顯的就是，集各種對MATLAB文件、數(shù)據(jù)變量進行操作的工具以及MATLAB自身的輔助工具為一體的MATLAB桌面系統(tǒng)。該桌面系統(tǒng)就是用戶對MATLAB操作的面板。從開始應(yīng)用MATLAB到退出MATLAB，幾乎所有具體的操作都將在桌面系統(tǒng)內(nèi)完成。1.1.4 MATLAB功能強大MATLAB為許多專業(yè)領(lǐng)域開發(fā)了功能強大的模塊集或工具箱（一般都是由這些領(lǐng)域的專家們開發(fā)的），用戶可以直接使用這些工具箱而不需要自己編寫代碼。目前，MATLAB已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多

9、領(lǐng)域，諸如概率統(tǒng)計、NAG和偏微分方程求解、樣條擬合、優(yōu)化算法、模糊邏輯、工程規(guī)劃、模型預(yù)測、模型處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集、交流通信、DSP與通訊、數(shù)字信號處理、小波分析、光譜分析、圖像處理、系統(tǒng)辨識、控制系統(tǒng)設(shè)計、非線性控制設(shè)計、魯棒控制、QFT控制設(shè)計、LMI控制、實時工作、數(shù)據(jù)庫接口、金融分析、金融管理、地圖工具、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、實時快速原型及半物理仿真、定點仿真、電力系統(tǒng)仿真等等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。在模型化和系統(tǒng)級仿真方面，MATLAB開發(fā)了分支產(chǎn)品Simulink，主要用來實現(xiàn)對工程問題的模型化和動態(tài)仿真。Simulink體現(xiàn)了模塊化設(shè)計和系統(tǒng)級仿

10、真的具體思想，使得建模仿真如同搭積木一樣簡單。Simulink對仿真的實現(xiàn)可以應(yīng)用于動力系統(tǒng)、信號控制、通信設(shè)計、金融財會及生物醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域的研究中。MATLAB留有與其它實用的程序接口。MATLAB可以方便地與FORTRAN，C等語言接口，以充分利用各種資源。用戶只需將已有的EXE文件轉(zhuǎn)換成MEX文件，就可以方便地調(diào)用有關(guān)程序和子程序。新版本的MATLAB可以利用MATLAB編譯器和CC+數(shù)學(xué)庫和圖形庫，將自己的 MATLAB程序自動轉(zhuǎn)換為獨立于MATLAB運行的C和C+代碼。MATLAB還和符號運算最為強大的工具軟件Maple有很好的接口，這也大大擴充了MATLAB的符號運算功能。此外，

11、在MATLAB 6.x中增加了與Java的接口，并為實現(xiàn)兩者的數(shù)據(jù)交換提供了相應(yīng)的函數(shù)庫。1.1.5 MATLAB開放性強MATLAB強大的功能與其開放性設(shè)計思想是分不開的，正是這種開放性設(shè)計思想，增強了MATLAB強大的生命力。MATLAB對函數(shù)程序的執(zhí)行是以一種解釋的方式進行的，MATLAB完全成了一個開放的系統(tǒng)，用戶可以方便地看到函數(shù)的源程序，也可以方便地開發(fā)自己的程序，甚至創(chuàng)建自己的“庫”。在工具箱方面，該公司本身就推出了30多個應(yīng)用工具箱，而世界上超過200家公司開發(fā)出與MATLAB兼容的第三方產(chǎn)品，這些產(chǎn)品向用戶提供更多的工具箱、模塊集、與其他商業(yè)產(chǎn)品的接口等。MATLAB是一個開

12、放的環(huán)境。全世界各地，特別是許多大學(xué)都建立了MATLAB學(xué)習(xí)研究小組，他們也通過互聯(lián)網(wǎng)交流學(xué)習(xí)心得和經(jīng)驗，MathWorks公司特別鼓勵這種交流，以豐富和擴展MATLAB的使用范圍。目前，MATLAB 7.0版本已經(jīng)面世，其功能和使用便捷程度又有了很大提高。MATLAB的相關(guān)書籍超過涉及19種不同文字600種。由于MATLAB具有以上其他計算語言無法比擬的優(yōu)勢，在美國及其他發(fā)達國家的理工科院校里，MATLAB已經(jīng)成為了一門必修的課程，是攻讀學(xué)位的大學(xué)生、碩士生和博士生必須掌握的基本工具。在科研院所、大型公司或企業(yè)的工程計算部門，MATLAB也是最為普遍的計算工具之一。由此可見，MATLAB就是

13、21世紀(jì)真正的科學(xué)計算語言。1.2 MATLAB軟件的發(fā)展歷史MATLAB是由MATrix和LABoratory兩個詞的前三個字母組合而成的，含義是矩陣實驗室。它是MathWorks公司于1984年推出的一套高性能的數(shù)值計算和數(shù)據(jù)可視化數(shù)學(xué)軟件。20世紀(jì)70年代，Cleve Moler和他的同事在美國國家自然科學(xué)基金的資助下研發(fā)了調(diào)用LINPACK和EISPACK的FORTRAN子程序庫，這兩個程序庫是用于解線性方程和矩陣特征值問題的，代表著當(dāng)時矩陣計算軟件的最高水平。后來Cleve Moler在新墨西哥大學(xué)給學(xué)生開線性代數(shù)課程時，用業(yè)余時間為學(xué)生編寫使用方便的LINPACK和EISPACK的

14、接口程序，并給這個接口程序取名為MATLAB。Cleve Moler先后到多所大學(xué)講學(xué)，MATLAB逐漸為人們所接受并成為應(yīng)用數(shù)學(xué)界的術(shù)語。當(dāng)Cleve Moler 1983年到斯坦福大學(xué)訪問時，工程師John Little就意識到MATLAB將會在工程計算領(lǐng)域里大有作為，于是他與Moler及Steve Bangert等人一起合作開發(fā)了第二代專業(yè)版MATLAB。從這一代開始，MATLAB的核心就采用C語言編寫，并且MATLAB除了具有數(shù)值計算的功能以外，還具備了數(shù)據(jù)可視化的功能。1984年，Mathworks公司成立，把MATLAB推向了市場，并繼續(xù)MATLAB的研制和開發(fā)。1993年，MAT

15、LAB的第一個Windows版本問世，同年，支持Windows 3.x的MATLAB 4.0版本推出。4.0版本做了很大的改進，如增加了Simulink，Control， Neural Network，Optimization，Signal Processing，Spline，State-space Identification，Robust Control，Mu-analysis and synthesis等工具箱。1993年11月，Mathworks公司又推出了MATLAB 4.1版本，首次開發(fā)了Symbolic Math符號運算工具箱，其升級版本MATLAB 4.2c在用戶中得到廣泛的應(yīng)

16、用。1997年，MATLAB 5.0版本問世了。相對于MATLAB 4.x版本，它是真正的32位運算，功能強大，數(shù)值計算加快，圖形表現(xiàn)有效，編程簡潔直觀，用戶界面十分友好。2000年下半年，Mathworks公司推出了MATLAB 6.0（R12）的試用版，2001年初推出了正式版。2002年7月又推出了他們的最新產(chǎn)品MATLAB 6.5（R13），Simulink升級到5.0版本。MATLAB 6.5提供了JIT程序執(zhí)行加速器，大大提高了程序的執(zhí)行速度。本教程主要以MATLAB 6.5為藍本，簡明介紹MATLAB語言的數(shù)值計算功能、繪圖功能和在數(shù)值計算方法中的應(yīng)用等內(nèi)容。1.3 MATLAB

17、軟件的組成MATLAB軟件是一個大家庭，有許多成員，包括應(yīng)用程序開發(fā)工具、工具箱（Toolbox）、數(shù)據(jù)存取工具、模塊集、狀態(tài)流圖、代碼生成工具、學(xué)生產(chǎn)品等。應(yīng)用程序開發(fā)工具包括MATLAB編譯器、C/C數(shù)學(xué)庫、MATLAB運行服務(wù)器、MATLAB Web服務(wù)器，這些工具可以建立和發(fā)布獨立于MATLAB環(huán)境的應(yīng)用程序（需要編譯）。工具箱實際上是一些高度優(yōu)化并且是面向?qū)ｉT應(yīng)用領(lǐng)域的一系列MATLAB函數(shù)（稱為M文件）的集合，它可用來求解各類學(xué)科的問題。僅隨軟件提供的工具箱可支持的領(lǐng)域就有信號處理、圖像處理、控制系統(tǒng)設(shè)計、最優(yōu)化、金融工程、符號數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)辯識等等。工具箱的最大的特點是它的

18、開放性，幾乎所有函數(shù)都是用MATLAB語言寫成的（只有少數(shù)工具箱的某些函數(shù)是使用C語言寫成的動態(tài)庫函數(shù)），因而可以直接閱讀和加以改寫，用戶也可以自行開發(fā)適合特定領(lǐng)域的工具箱。數(shù)據(jù)存取工具提供了從外部數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)的簡易途徑，這些數(shù)據(jù)源包括外部硬件和外部數(shù)據(jù)庫（與JDBC、ODBC兼容）。為了方便數(shù)據(jù)的讀取，MATLAB 6.x提供了數(shù)據(jù)編輯器，以完成從MATLAB外部便捷地讀取數(shù)據(jù)的功能；通過該編輯器可以實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換。模塊集是面向應(yīng)用領(lǐng)域的模塊（Simulink的基本單位）的集合，這些模塊可以直接用于Simulink模型中，在命令窗口（matlab command window）鍵入

19、“simulink”，就出現(xiàn)(SIMULINK) 窗口，以往十分困難的系統(tǒng)仿真問題，用SIMULINK只需拖動鼠標(biāo)即可輕而易舉地解決問題。狀態(tài)流圖是一個專門針對事件驅(qū)動系統(tǒng)建模和設(shè)計的圖形化的模擬環(huán)境。代碼生成工具可以從Simulink模型或狀態(tài)流圖中產(chǎn)生可定制的C和Ada代碼，以便實現(xiàn)快速原型和硬件在線模擬。 學(xué)生產(chǎn)品是專門針對美國和加拿大地區(qū)的學(xué)生而發(fā)布的MATLAB的簡易和廉價版本。1.4 MATLAB軟件的安裝1.4.1 運行MATLAB的基本要求1. MATLAB 6.5對硬件的要求CPU 奔騰、奔騰Pro、奔騰二、三或四代、AMD Athlon或者更高；光驅(qū) 至少為24速光驅(qū)；內(nèi)存

20、 至少128MB，推薦256MB以上；硬盤 至少預(yù)留260MB的硬盤空間（根據(jù)需要安裝的東西所定）；顯卡 256色以上。2. MATLAB 6.5對軟件的要求 Microsoft Windows Me98NT2000XP； Microsoft Word 972000XP，用以使用MATLAB Notebook； Compaq Visual Fortran 5.0，Microsoft VCC+5.0，Borland CC+5.0，Borland C+； Builder version 3.0或更高版本，用以實現(xiàn)API； Adobe Acrobat Reader，用以閱讀MATLAB的PDF幫助信

21、息?？梢姡琈ATLAB 6.5對內(nèi)存的要求加大，并且不再支持Windows 95系統(tǒng)，不再支持Office95。根據(jù)Mathworks公司的報告，在即將發(fā)行的新版本的產(chǎn)品中將不再支持Windows 98系統(tǒng)。讀者可以根據(jù)自己的需求來合理選擇需要安裝的版本。1.4.2 安裝MATLAB將MATLAB 6.5的安裝盤放入光驅(qū)，系統(tǒng)會自動搜索到autorun文件并進入安裝界面。安裝步驟十分簡便，按提示進行操作就可以了。當(dāng)用戶填寫注冊信息及接受使用協(xié)議后，將進入MATLAB的選擇安裝界面，如圖1.1所示。用戶可以根據(jù)使用的要求有選擇地安裝各組件和安裝目錄。完全安裝MATLAB 6.5需要1.5GB以上

22、的硬盤空間，對一般的計算機用戶來說，許多工具箱軟件包可能在相當(dāng)長的時間內(nèi)根本用不到，因此選擇安裝就顯得很重要。表1.1列出了供選擇的各個選項的具體解釋。對于初學(xué)者，安裝表中粗體內(nèi)容即可，大約需要250MB的硬盤空間。對于硬盤很大的用戶，最好需要什么才安裝什么，并不是安裝得越多越好。圖1.1選好需要安裝的組件和安裝目錄后就可以進行安裝了。在安裝之后再重新啟動計算機，安裝時所做的一些設(shè)置，如搜索路徑設(shè)置等才會生效。表1.1可以選擇安裝的項目組件選項功能解釋組件選項功能解釋MATLAB MATLAB主程序Financial Toolbox金融財政工具箱Simulink動態(tài)仿真Fixed-Point

23、Blockset定點模塊集CDMA Reference BlocksetCDMA參考模塊集Fuzzy Logic Toolbox模糊邏輯工具箱Communications Blockset通信模塊集GARCH ToolboxGARCH工具箱Communications Toolbox通信工具箱Image Processing Toolbox圖像處理工具箱Control System Toolbox控制系統(tǒng)工具箱Instrument Control Toolbox器材控制工具箱DSP Blockset數(shù)字信號模塊集LMI Control ToolboxLMI控制工具箱Data Acquismon

24、 Toolbox數(shù)據(jù)采集工具箱MATLAB CMATLAB CC+ Graphics LibraryC+圖形庫Database Toolbox數(shù)據(jù)庫工具箱MATLAB CC+ Math LibraryMATLAB CC+數(shù)學(xué)計算庫Datafeed Tookbox數(shù)據(jù)流入工具箱MATLAB CompilerMATLAB編譯器Dials and Gauges Blockset刻度標(biāo)尺模塊集MATLAB Report GeneratorMATLAB報告生成器Excel Link外鏈接Mapping Toolbox制圖工具箱Filter Design Toolbox濾波器設(shè)計工具箱Model Pred

25、ictive Control Toolbox模型預(yù)測控制工具箱Financial Derivatives Toolbox金融系統(tǒng)工具箱Motorola DSP Developers Kit摩托羅拉數(shù)字信號處理開發(fā)工具包Financial Time SeriesToolbox金融時間系列工具箱Mu-Analysis and Synthesis ToolboxMu分析與合成工具箱Neural Network Toolbox神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱Signal Processing Toolbox信號處理工具箱Nonlinear Control Design Blockset非線性設(shè)計模塊集Simulink

26、Report GeneratorSimulink報表生成器Optimization Toolbox最優(yōu)化工具箱Spline Toolbox樣條工具箱Partial Dfferential Equation Toolbox偏微分方程工具箱Stateflow狀態(tài)流工具箱Power System Blockset動力系統(tǒng)模塊集Stateflow Coder狀態(tài)流編碼器Real-Time Workshop實時工作間Statistics Toolbox統(tǒng)計工具箱Real-Time Workshop Ada Coder實時工作問Ada編碼器Symbolic Math Toolbox符號運算工具箱Real-

27、Time Workshop Embedded Coder實時工作間內(nèi)置編碼器System Identification Toolbox系統(tǒng)識別工具箱Requirements Management Interface需求管理界面Wavelet Toolbox小波工具箱Robust Control Toolbox魯棒控制工具箱xPC TargetxPC對象SB2SL(converts models to Simulink)模型轉(zhuǎn)換成Simulink工具xPC Target Embedded OptionxPC對象內(nèi)置屬性此外，MathWorks公司還提供了從網(wǎng)上進行下載安裝的MATLAB6.5學(xué)生

28、版的免費軟件，免費使用期是一個月。下載網(wǎng)址是：。1.5 MATLAB的基本操作1.5.1 MATLAB的桌面平臺雙擊系統(tǒng)桌面的MATLAB圖標(biāo)，啟動MATLAB，也可以在開始菜單的程序選項中選擇MATLAB快捷方式，還可以在MATLAB的安裝路徑的bin子目錄中雙擊可執(zhí)行文件matlab.exe。初次啟動MATLAB后，將進入MATLAB默認(rèn)設(shè)置的桌面平臺，如圖1.2所示。圖1.2默認(rèn)情況下的桌面平臺包括5個窗口，分別是MATLAB主窗口、命令窗口、歷史窗口、當(dāng)前目錄窗口和工作空間窗口。下面分別對各窗口做簡單介紹。1MATLAB主窗口MATLAB 6.5的主窗口包含其他的幾個窗口。主窗口不能進

29、行任何計算任務(wù)的操作，只用來進行一些整體的環(huán)境參數(shù)的設(shè)置。它主要包括6個下拉菜單和10個按鈕控件。10個按鈕控件的功能如下：新建或打開一個MATLAB文件；剪切、復(fù)制或粘貼已選中的對象；撤銷或恢復(fù)上一次操作； 打開Simulink主窗口；打開MATLAB的幫助系統(tǒng)；6個下拉菜單分別是【File】、【Edit】、【View】、【W(wǎng)eb】、【W(wǎng)indow】和【Help】。這里只簡單介紹與基本操作有關(guān)的內(nèi)容。單擊【File】下拉菜單，點擊【Set Path】，會彈出圖1.3所示的對話窗口，點擊【Add Folder】，瀏覽文件夾，找到需要運行程序所在的文件夾位置，按【確定】后窗口中就會新添一條用戶設(shè)

30、置的路徑，按【Save】和【Close】，退出對話窗口，以后只要在命令窗口中鍵入該路徑下的MATLAB應(yīng)用程序，就可以正常運行，不會出現(xiàn)找不到路徑的錯誤了。這是因為MATLAB的一切操作都是在它的搜索路徑（包括當(dāng)前路徑）中進行的，如果調(diào)用的函數(shù)在搜索路徑之外，MATLAB則認(rèn)為此函數(shù)并不存在。因此，必須把應(yīng)用程序所在的目錄擴展成MATLAB的搜索路徑。單擊【File】下拉菜單，點擊【Preferences】，會彈出圖1.4所示的對話窗口，可以對各窗口的字體、字號、字符顏色、數(shù)據(jù)顯示格式、圖形復(fù)制等很多屬性進行設(shè)置。這里不進行詳細介紹。 圖1.3 圖1.4單擊【File】下拉菜單，點擊【New】

31、，再點擊【M-file】，會彈出文本編輯窗口，用戶可以編寫自己的MATLAB應(yīng)用程序（M文件和M函數(shù)）。單擊【Edit】下拉菜單，點擊【Clear Command Window】，可以清除命令窗口中的所有內(nèi)容，窗口中只剩下命令提示符“”。單擊【View】下拉菜單，點擊【Desktop Layout】，再點擊【Default】，MATLAB就恢復(fù)默認(rèn)的桌面平臺設(shè)置。2命令窗口在MATLAB的命令窗口中，“”為運算提示符，表示MATLAB正處在準(zhǔn)備狀態(tài)，接受用戶的輸入指令。當(dāng)在提示符后輸入MATLAB通用命令、MATLAB函數(shù)（M函數(shù)）、MATLAB應(yīng)用程序（M文件）和一段MATLAB表達式等，按

32、【Enter】鍵后，MATLAB將進行系統(tǒng)管理工作以及進行數(shù)值計算、給出計算結(jié)果，如果指令集中調(diào)用了MATLAB繪圖命令，將會彈出圖形窗口，顯示計算結(jié)果的數(shù)學(xué)圖形。指令完成之后，MATLAB再次進入準(zhǔn)備狀態(tài)。在MATLAB的基本函數(shù)庫（表1.2）中，有MATLAB通用命令和許多其他的MATLAB函數(shù)。如果用戶一旦發(fā)現(xiàn)某個指令不知如何使用時，可以用help命令將該指令緊跟于后，系統(tǒng)便會告訴該指令的意義和使用方法。例如： help sin SIN Sine. SIN(X) is the sine of the elements of X.表1.2MATLAB基本函數(shù)庫庫 內(nèi) 容庫 名庫 內(nèi) 容庫

33、名數(shù)據(jù)分析函數(shù)庫datafun矩陣線性代數(shù)庫matfun動態(tài)數(shù)據(jù)交換庫dde運算符和特殊字符庫ops初等數(shù)學(xué)函數(shù)庫elfun二維圖形庫graph2d基本矩陣庫elmat特殊圖形函數(shù)庫specgraph時間日期函數(shù)庫timefun三維圖形庫graph3d非線性數(shù)值方法庫funfun多項式和插值函數(shù)庫polyfun通用命令庫general稀疏矩陣函數(shù)庫sparfun數(shù)據(jù)類型庫datatypes特殊數(shù)學(xué)函數(shù)庫specfun通用圖形函數(shù)庫graphics字符串函數(shù)庫strfun低層輸入/出函數(shù)庫iofun用戶界面工具庫Guitools語言結(jié)構(gòu)函數(shù)庫langMATLAB演示庫demos又例如，在MATL

34、AB下進行基本數(shù)學(xué)運算，只需將運算式直接打入提示號之后，并鍵入【Enter】鍵即可。 (10*19+2/4-34)/2*3(Enter)ans= 234.7500MATLAB會將運算結(jié)果直接存入一變量ans，代表MATLAB運算后的答案，并在屏幕上顯示其數(shù)值。MATLAB可以將計算結(jié)果以不同的精確度的數(shù)字格式顯示，單擊主窗口的菜單【File】，點擊【Preferences】，彈出窗口后，再點擊Command Window，在Numerical Format下拉選項框中，選中“format short”，這就是系統(tǒng)默認(rèn)的數(shù)據(jù)格式。如果在上例中數(shù)學(xué)運算式的結(jié)尾加上“;”，則計算結(jié)果不會顯示在命令窗

35、口上，要得知計算值只須鍵入表示這一數(shù)學(xué)運算式的變量名即可。例如： a=(10*19+2/4-34)/2*3;(Enter)a234.75003命令歷史窗口在默認(rèn)設(shè)置下，歷史窗口中會保留自安裝起所有命令的歷史記錄，并標(biāo)明使用時間，這方便了使用者的查詢。雙擊某一行命令，即在命令窗口中執(zhí)行該行命令。4當(dāng)前目錄窗口在當(dāng)前目錄窗口中可顯示或改變當(dāng)前目錄，還可以顯示當(dāng)前目錄下的文件并提供搜索功能。在此窗口中，顯示并改變當(dāng)前目錄的控件，與主窗口中的路徑顯示控件完全相同。設(shè)置當(dāng)前路徑。5工作空間窗口工作空間窗口是MATLAB的重要組成部分。在工作空間窗口中將顯示目前內(nèi)存中所有的MATLAB變量的變量名、數(shù)據(jù)結(jié)

36、構(gòu)、字節(jié)數(shù)以及類型，不同的變量類型分別對應(yīng)不同的變量名圖標(biāo)。工作空間窗口的工具欄由5個部分組成，他們是4個按鈕控件和1個下拉菜單。保存工作空間中的所有數(shù)據(jù)；打開已保存的MATLAB數(shù)據(jù)文件； 打開所選數(shù)據(jù)的矩陣編輯器； 刪除所選數(shù)據(jù)；MATLAB在執(zhí)行M文件時，將把該M文件的數(shù)據(jù)保存到其對應(yīng)的工作空間中。為了區(qū)別，命令窗口的工作空間（也包括全局變量的工作空間）被標(biāo)記為基本工作空間（Base）。因此，此控件用于調(diào)試M文件時實現(xiàn)不同工作空間之間的切換。1.5.2 MATLAB的使用技巧1. MATLAB的通用命令使用MATLAB之前，應(yīng)該熟悉一些常用的MATLAB通用命令，通用命令用于對MATLA

37、B系統(tǒng)的管理。表1.3給出了MATLAB通用命令庫中的部分命令。表1.3通用命令表命 令命令說明命 令命令說明cd 顯示或改變工作目錄 hold 圖形保持開關(guān)dir 顯示目錄下文件 disp 顯示變量或文字內(nèi)容type 顯示文件內(nèi)容 path 顯示搜索目錄clear 清理內(nèi)存變量 save 保存內(nèi)存變量到指定文件clf 清除圖形窗口 load 加載指定文件中的變量pack 收集內(nèi)存碎片，擴大內(nèi)存空間 diary 日志文件命令clc 清除工作窗quit/exit 退出MATLABecho工作窗信息顯示開關(guān) ! 調(diào)用操作系統(tǒng)命令help在線幫助dos 執(zhí)行dos命令helpwin在線幫助窗口uni

38、x執(zhí)行unix命令helpdesk在線幫助工作臺what顯示指定的matlab文件lookfor在HELP里搜索關(guān)鍵字which定位函數(shù)或文件demo運行演示程序path獲取或設(shè)置搜索路徑readme顯示Readme文件ver版本信息who顯示當(dāng)前變量pwd顯示當(dāng)前的工作目錄whos顯示當(dāng)前變量的詳細信息computer顯示計算機類型例如，當(dāng)要暫時離開MATLAB，去執(zhí)行操作系統(tǒng)（例如Dos）的指令而后還要再進入MATLAB時，則可以利用驚嘆號“！”加上想要執(zhí)行的操作系統(tǒng)的指令，如!dir等。又例如，要結(jié)束MATLAB的運行，可以采用下列三種方法之一：鍵入quit命令；鍵入exit命令；直接關(guān)

39、閉MATLAB的命令窗口（Command window）。2. 一些常用操作技巧在MATLAB的使用過程中，通過使用常用鍵盤按鍵技巧可以使命令窗口的行操作變得簡單容易。表1.4常用操作鍵鍵盤按鍵說 明鍵盤按鍵說 明Ctrl+p，調(diào)用上一行homeCtrl+a，光標(biāo)置于當(dāng)前行開頭Ctrl+n，調(diào)用下一行endCtrl+e，光標(biāo)置于當(dāng)前行末尾Ctrl+b，光標(biāo)左移一個字符escCtrl+u，清除當(dāng)前輸入行Ctrl+f，光標(biāo)右移一個字符delCtrl+d，刪除光標(biāo)處的字符Ctrl+Ctrl+l，光標(biāo)左移一個單詞backspaceCtrl+h，刪除光標(biāo)前的字符Ctrl+Ctrl+r，光標(biāo)右移一個單詞A

40、lt+backspace恢復(fù)上一次刪除例如，MATLAB利用了二個游標(biāo)鍵，可以將所用過的指令叫回來重復(fù)使用。按下則前一次指令重新出現(xiàn)，之后再按Enter鍵，即再執(zhí)行前一次的指令。而鍵的功用則是往后執(zhí)行指令。其它在鍵盤上的幾個鍵，如、Delete、Insert，其功能則顯而易見，無須多加說明。另外，Ctrl-C（即同時按Ctrl及C兩個鍵）可以用來中止執(zhí)行中的MATLAB程序。3. 標(biāo)點在MATLAB語言中，一些標(biāo)點（表1.5）被賦予特殊的意義或代表一定的運算，他們被MATLAB變量和語句所應(yīng)用，例如“:”和“,”在矩陣和語句中有不同的含義。表1.5運算符和特殊字符庫標(biāo) 點定 義標(biāo) 點定 義:冒

41、號，具有多種應(yīng)用功能.小數(shù)點，小數(shù)點及域訪問符等;分號，區(qū)分行及取消運行顯示等續(xù)行符,逗號，區(qū)分列及函數(shù)參數(shù)分隔符等%百分號，注釋標(biāo)記( )括號，指定運算過程中的先后次序等!驚嘆號，調(diào)用操作系統(tǒng)運算 方括號，矩陣定義的標(biāo)志等=等號，賦值標(biāo)記 大括號，用于構(gòu)成單元數(shù)組等單引號，字符串的標(biāo)示符等1.5.3 MATLAB的幫助系統(tǒng)MATLAB的幫助系統(tǒng)大致可分為聯(lián)機幫助系統(tǒng)、命令窗口查詢幫助系統(tǒng)和聯(lián)機演示系統(tǒng)三大類，用戶在學(xué)習(xí)MATLAB的過程中，理解、掌握和熟練運用這些幫助是非常重要的。下面主要對命令窗口查詢幫助系統(tǒng)進行介紹。命令窗口查詢幫助主要可以分為help系列、lookfor命令和其他常用幫

42、助命令。1help系列help系列的幫助命令有help，help+函數(shù)（類）名，helpwin及helpdesk，其中后兩者是用來調(diào)用聯(lián)機幫助窗口的。（1） helphelp命令是最為常用的命令。在命令窗口中直接輸入help命令,將會顯示當(dāng)前的幫助系統(tǒng)中所包含的所有項目，即搜索路徑中所有的目錄名稱。（2） help+函數(shù)（類）名在實際應(yīng)用中，這是最有用的一個幫助命令，可以輔助用戶進行深入的學(xué)習(xí)?！纠?.1】 help log LOG Natural logarithm. LOG(X) is the natural logarithm of the elements of X. Complex

43、results are produced if X is not positive. See also LOG2, LOG10, EXP, LOGM.2lookfor函數(shù)當(dāng)知道某函數(shù)的函數(shù)名而不知其用法時，help命令可幫助用戶準(zhǔn)確地了解此函數(shù)的用法。然而，若要查找一個不知其確切名稱的函數(shù)名時，可以用lookfor命令來查詢根據(jù)用戶提供的關(guān)鍵字搜索到的相關(guān)函數(shù)。【例1.2】 lookfor EulerRIGIDODE Euler equations of a rigid body without external forces.EULER Simulink 1.x EULER integrat

44、ion algorithm.BWEULER Compute the Euler number of binary image.eulerfs.m: % function ttab,xtab=eulerfs(plant,t,x0,u0,h,p1,p2,p3,p4,p5)lookfor的查詢機理為：它對MATLAB搜索路徑中的每個M文件的注釋區(qū)的第一行進行掃描，一旦發(fā)現(xiàn)此行中含有所查詢的字符串，則將該函數(shù)名及第一行注釋全部顯示在屏幕上。由此機理，用戶也可在自己的文件中加入在線注釋。3其他幫助命令MATLAB中還有一些可能會常用到的查詢、幫助命令，如下所示。 exist變量檢驗函數(shù) what目錄中文

45、件列表 who內(nèi)存變量列表 whos內(nèi)存變量詳細信息 which確定文件位置二 MATLAB變量與表達式2.1 MATLAB的變量2.1.1 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)是計算機程序處理的對象。數(shù)據(jù)可能是整數(shù)、實數(shù)、復(fù)數(shù)、數(shù)值矩陣或者是字符、字符串等，他們占用的計算機內(nèi)存大小顯然是不同的。為了數(shù)據(jù)存儲和處理的需要，編譯程序?qū)?shù)據(jù)劃分成不同的類型，并規(guī)定了每一種類型數(shù)據(jù)在內(nèi)存的存儲單元字節(jié)數(shù)和對該類型數(shù)據(jù)所能進行的運算。然而，在MATLAB程序語言中，數(shù)據(jù)的類型是相同的，對用戶而言只有一種。MATLAB是一種面向矩陣的編程語言，它將任何數(shù)據(jù)都看成是矩陣：一個實數(shù)是虛部為零的復(fù)數(shù)，一個復(fù)數(shù)是11的數(shù)值矩陣；數(shù)量、

46、向量和字符串等是特殊的矩陣；一個NM的數(shù)據(jù)矩陣由NM個復(fù)數(shù)元素構(gòu)成。矩陣的類型可以是復(fù)數(shù)型矩陣、實數(shù)型矩陣或由字符組成的字符型矩陣。在MATLAB中，所有數(shù)據(jù)都是以陣列的形式存在的，該陣列稱為MATLAB Arrays。由此可見，在MATLAB中，矩陣的各種數(shù)據(jù)類型在語法上是完全相同的。因此，用MATLAB語言編程十分簡潔。MATLAB實現(xiàn)變量數(shù)據(jù)類型的統(tǒng)一，在很大程度上簡化了程序設(shè)計。用戶不需要事先聲明、指定所使用變量的類型、定義變量的維數(shù)，MATLAB會自動根據(jù)所賦予變量的值或?qū)ψ兞克M行的操作來確定變量的類型和維數(shù)；在賦值過程中，如果變量已存在，MATLAB語言將使用新值代替舊值，并以新

47、的變量類型和維數(shù)代替舊的變量類型和維數(shù)。2.1.2 變量類型在MATLAB中，簡單變量就是11的矩陣變量，向量就是n1或1m的矩陣變量，簡單變量、向量和矩陣變量在類型上也是統(tǒng)一的。因此，MATLAB的基本變量就是矩陣型變量。在下面的內(nèi)容中，如果不需要特別區(qū)分，約定變量就是指矩陣變量（含11矩陣變量），常量就是指矩陣常量（含11矩陣常量）。2.1.3 存儲形式MATLAB矩陣數(shù)據(jù)都是以列（column）為先的陣列形式存儲的，如同F(xiàn)ortran語言的規(guī)則一樣。例如，給出一個字符串矩陣：a=house; floor; porcha =housef loorporch它的大小是size(a)ans =

48、35它在內(nèi)存單元中的存儲順序是：hfpolouorsocerh2.1.4 變量命名規(guī)則在MATLAB語言中，變量的命名遵守如下規(guī)則：（1）變量名以英文字母開頭（即第一個字符必須為英文字母），變量名中可包含字母、數(shù)字和下劃線“_”，但不能包含空格符和其它標(biāo)點符號。例如， V_31為合法變量名，但V-31， 31， V=31， V+31，V31等都不是合法的變量名。（2）變量名中的字母區(qū)分大小寫。例如，單一字母X 和x 、A和 a是不同的變量名，MAT_LAB、MAT_lab和mat_lab等是完全不同的變量名。（3）變量名長度不能超過31個字符（第31個字符之后的字符將被忽略）。例如，V31為合

49、法變量名。需要說明的是，MATLAB語言與其他的程序設(shè)計語言一樣，也存在變量作用域的問題。在未加特殊說明的情況下，MATLAB語言將所識別的一切變量視為局部變量，即僅在其調(diào)用的函數(shù)內(nèi)有效。若要定義全局變量，應(yīng)對變量進行聲明，即在該變量前加關(guān)鍵字global。一般來說，全局變量習(xí)慣用大寫的英文字符表示，以便記憶和理解。2.1.5 MATLAB預(yù)定義的變量MATLAB有一些預(yù)定義的變量，表2.1給出了MATLAB語言中經(jīng)常使用的一些預(yù)定義的變量及其說明。表 2.1MATLAB預(yù)先定義的變量變量含義ans預(yù)設(shè)的計算結(jié)果的變量名epsMATLAB定義的正的極小值2.2204e-16pi內(nèi)建的值inf值

50、，無限大 ( 1/0)NaN無法定義的一個數(shù) (0/0)i 或 j虛數(shù)單位i = j = realmax最大的正實數(shù)1.7977e+308realmin最小的正實數(shù)2.2251e-308nargin函數(shù)輸入?yún)?shù)的個數(shù)nargout函數(shù)輸出參數(shù)的個數(shù)flops浮點運算次數(shù)2.2 MATLAB的表達式 2.2.1 表達式MATLAB數(shù)值計算語句是由表達式和變量等組成（即MATLAB是表達式語言），用戶輸入的語句由MATLAB系統(tǒng)直接解釋運行，因此，變量和表達式是使用MATLAB進行數(shù)值計算的基礎(chǔ)。MATLAB語句有2種最常見的形式：1 表達式2 變量=表達式表達式由運算符、函數(shù)、變量和數(shù)字組成。MATLAB書寫表達式的規(guī)則與“手寫算式”幾乎完全相同。表達式在MATLAB中占有很重要的地位，幾乎所有的數(shù)值計算都必須借助它來進行。在第一種形式中，表達式運算后產(chǎn)生的結(jié)果由MATLAB系統(tǒng)自動賦給名為ans的變量，并顯示在屏幕上。ans是一個默認(rèn)的預(yù)定義變量名，它會在以后的類似操作中被自動覆蓋掉。所以，對于在后續(xù)的計算中將要用到的重要結(jié)果，一定要記錄下來，應(yīng)該使用第二種形式的語句（賦值語句）。在第二種形式中，等號右邊的表達式計算后產(chǎn)生的結(jié)果由MATLAB系統(tǒng)將其賦給等號左邊的變量后放入內(nèi)存中，并顯示在屏幕上。【例2.3】 2*sin(pi/4)+3.2-sqrt(9)ans =