MATLAB如何使用-教程-初步入門大全資料

MATLAB快速入門1

目錄

MATLAB基本操作

MATLAB數(shù)值計算

MATLAB圖形處理

MATLAB編程技巧2一、MATLAB的啟動與退出1、MATLAB系統(tǒng)的啟動（1）在桌面上雙擊MATLAB快捷方式圖標。（2）在起先菜單中單擊MATLAB\MATLAB6.5項。（3）在MATLAB安裝書目\MATLAB6p5中雙擊MATLAB快捷方式。（4）在MATLAB安裝書目\MATLAB6p5\bin\win32中雙擊MATLAB.exe圖標。2、MATLAB系統(tǒng)的退出（1）點擊操作桌面的關(guān)閉按鈕。（2）執(zhí)行操作桌面file\ExitMATLAB叮囑。（3）在叮囑窗口中輸入叮囑exit或quit，并回車。（4）用快捷鍵Ctrl+Q?！?MATLAB的基本操作3二、MATLAB窗口

啟動MATLAB后，將顯示包括四個窗口叮囑窗口（commandwindows）工作空間窗口（workspace）叮囑歷史窗口（commandhistorywindows）當前路徑窗口（currentdirectory）4（1）叮囑窗口(CommandWindow)MATLAB是交互式的語言，輸入叮囑即給出運算結(jié)果。而叮囑窗口則是MATLAB的主要交互窗口，用于輸入和編輯叮囑行等信息，顯示結(jié)果（圖形除外）。當叮囑窗口中出現(xiàn)提示符“>>”時，表示MATLAB已經(jīng)準備好，可以輸入叮囑、變量或運行函數(shù)。提示符總是位于行首。在每個指令行輸入后要按回車鍵，才能使指令被MATLAB執(zhí)行。5（2）工作空間(Workspace)工作空間用于保存MATLAB變量的信息。在工作空間可以對變量進行視察、編輯、保存和刪除。保存在工作空間中的自定義變量，直到運用了“clear”叮囑清除工作空間或關(guān)閉了MATLAB系統(tǒng)才被清除。在叮囑窗口中鍵入“whos”叮囑，可以顯示出保存在工作空間中的全部變量的名稱、大小、數(shù)據(jù)類型等信息，假如鍵入“who”叮囑，則只顯示變量的名稱。6（3）叮囑歷史窗口(CommandHistory)叮囑歷史窗口記錄用戶每一次啟動MATLAB的時間以及在叮囑窗口運行過的全部指令。叮囑歷史窗口中的指令可以被復制到叮囑窗口重新運行。假如要清除掉這些記錄，可以選擇“Edit”菜單中的“ClearCommandHistory”項。7（4）當前路徑窗口(CurrentDirectory)當前路徑窗口也稱為當前書目窗口。可以顯示或變更當前書目。當前書目指的是MATLAB運行文件時的工作書目。只有在當前書目或搜尋路徑下的文件及函數(shù)可以被運用或調(diào)用，假如沒有特殊指明，數(shù)據(jù)文件也將儲存在當前書目下。假如要建立自己的工作書目，在運行文件前必需將該文件所在書目設置為當前書目。8三、MATLAB的幫助系統(tǒng)幫助叮囑幫助叮囑是查詢函數(shù)語法的最基本的方法，查詢信息干脆顯示在叮囑窗口。幫助叮囑有help、lookfor。>>help函數(shù)名%顯示關(guān)于某個具體函數(shù)的功能、調(diào)用格式、及相關(guān)函數(shù)。>>help幫助主題%列出指定主題下的函數(shù)。例如：>>helpelfun%列出全部基本函數(shù)。>>lookforimage%查找有關(guān)圖像的函數(shù)和叮囑9四、MATLAB的運行方式1、叮囑行運行方式在MATLAB的應用中，最基本、最簡潔的應用，就是在叮囑窗口中干脆輸入叮囑來實現(xiàn)計算或繪圖功能。MATLAB叮囑行的一般形式為：變量＝表達式A=1+2表達式1+2

10叮囑行運行方式（續(xù)）①運用MATLAB最簡潔的方式是將MATLAB的叮囑窗口看作計算器，通過輸入數(shù)學算式干脆計算。>>1＋2＋3＋4＋5↙ans=15②假如在輸入的表達式后面跟上分號“；”，那么運行后就不會馬上顯示運算的結(jié)果，必需鍵入輸出變量后才能顯示運算結(jié)果。用分號關(guān)閉不必要的輸出會使程序運行速度成倍甚至成百倍地提高。

>>1＋2＋3＋4＋5；↙則不會馬上顯示運算結(jié)果，要得到運算結(jié)果，必需>>ans↙則顯示結(jié)果為ans=1511叮囑行運行方式（續(xù)）③假如在表達式后面跟上逗號“，”或什么都不跟，運行后會馬上顯示該表達式的運算結(jié)果。④假如一個表達式很長，可以用續(xù)行號“…”將其持續(xù)到下一行。>>1+2+3+4+5+…↙%留意加號寫在本行。6+7+8+9+10↙則輸出結(jié)果ans=55

12⑤在一行中也可以寫幾個語句，它們之間用逗號“，”或分號“；”隔開。

>>A=[1,2,3.3,sin(4)],X=1966/310+1↙

則輸出結(jié)果

A＝

1.00002.00003.3000,-0.7568X=7.3419。叮囑行運行方式（續(xù)）132、m文件運行方式

所謂m文件，就是用MATLAB語言編寫的、可以在MATLAB中運行的程序。它是以一般文本格式存放的，故可以用任何文本編輯軟件進行編輯。MATLAB供應的m文件編輯器就是程序編輯器。在File菜單中選擇NEW，再選擇M-file，或點擊新建圖標，就可以調(diào)出m文件編輯器，用戶可以用此編輯器編寫m文件。14（1）叮囑文件假如要輸入較多的叮囑，或者要常常對某些叮囑進行重復的輸入，則可以將這些叮囑按執(zhí)行依次存放在一個m文件中，以后只要在MATLAB的叮囑窗口中輸入該文件的文件名，系統(tǒng)就會調(diào)入該文件并執(zhí)行其中的全部叮囑。這種形式就是MATLAB的叮囑文件。15叮囑文件（續(xù)）求滿足1+2+3+…n<100的最大正整數(shù)n的MATLAB程序為：sum=0;n=0;%賦初始值whilesum<100%推斷當前的和是否小于100n=n+1;%假如沒有超過100，則對n加1sum=sum+n;%計算最新的和endsum=sum-n;%當循環(huán)結(jié)束時有sum>=100，故應對sum減nn=n-1;%當循環(huán)結(jié)束時有sum>=100，故應對n減1n,sum%顯示最大正整數(shù)n以及和sum16叮囑文件（續(xù)）將上述程序存入文件fl.m，然后在叮囑窗口鍵入>>fl↙顯示結(jié)果為n=13sum=91指出：程序中由符號“%”起先的文字都是注釋文字，用來對程序或程序行行進行注釋說明，符號“%”稱為注釋符，MATLAB在執(zhí)行時將忽視“%”后的內(nèi)容。17（2）函數(shù)文件函數(shù)文件是另一類m文件，可以像庫函數(shù)一樣便利地被調(diào)用，MATLAB供應的很多工具箱，是由函數(shù)文件組成的。對于某一類特殊問題，用戶可以建立系統(tǒng)的函數(shù)文件，形成專用工具箱。函數(shù)文件的第一行有特殊的要求，它必需遵循如下的形式：function<因變量>=<函數(shù)名>(<自變量>)其他各行都是程序運行語句，沒有特殊要求。函數(shù)文件的文件名必需是<函數(shù)名>.m。18函數(shù)文件（續(xù)）實現(xiàn)符號函數(shù)運算功能的函數(shù)m文件為：functiony=sgn(x)%這是一個定義符號函數(shù)

y=sgn(x)的函數(shù)文件。ifx<0y1=-1;elseifx==0y1=0;elsey1=1;endy=y1;19函數(shù)文件（續(xù)）將上述程序存為文件sgn.m，便可以將其作為一般的MATLAB函數(shù)來運用：>>x=4/3*pi;↙y=3*sgn(sin(x))↙顯示結(jié)果為:y=-320五、MATLAB的常用叮囑MATLAB可以通過菜單對工作著的窗口進行操作，也可以通過鍵盤在叮囑窗口輸入叮囑進行操作，下面給出幾個常用的通用叮囑。quit關(guān)閉MATLABexit關(guān)閉MATLABclc清除MATLAB叮囑窗口中的全部顯示內(nèi)容clear清除工作空間中保存的全部變量其他叮囑可以在學習應用中逐步熟悉。21六、MATLAB的基本運算運算數(shù)學表達式MATLAB運算符MATLAB表達式示例加a+b+a+b1+2減a-b-a-b5-3乘a×b*a*b2*3除a÷b/(右除)或\(左除)

a/b或b\a6/2或2\6冪a^b^a^b2^3指出：右除相當于通常的除法。

22七、MATLAB的變量與函數(shù)1、變量變量就是在程序的運行過程中，其數(shù)值可以變更的量（數(shù)據(jù)），它可以代表一個或若干個內(nèi)存單元（變量的地址）中的數(shù)據(jù)。為了對全部的變量所對應的存儲單元進行訪問，須要給變量命名。MATLAB變量命名的規(guī)則是：①以字母開頭，后面可以跟字母、數(shù)字或下劃線。②不超過31個字符。③字符間不行以留空格。④區(qū)分大小寫。23MATLAB的變量與函數(shù)（續(xù)）系統(tǒng)變量變量名意義ans用于存儲計算結(jié)果的默認變量pi圓周率πinf(Inf)無窮大∞，例如1/0eps計算機的最小數(shù)，和1相加產(chǎn)生比1大的數(shù)，在pc機上為2－52。NaN(nan)不定量，如0/0i或j虛數(shù)單位，i=j=sqrt(-1)242、函數(shù)數(shù)學函數(shù)函數(shù)名含義函數(shù)名含義abs(x)x的絕對值atant(x)x的反正切sqrt(x)x的平方根cot(x)x的余切exp(x)e的x次方acot(x)x的反余切sin(x)x的正弦log(x)x的自然對數(shù)cos(x)x的余弦log10(x)x的常用對數(shù)asin(x)x的反正弦sinh(x)雙曲正弦acos(x)x的反余弦cosh(x)雙曲余弦tan(x)x的正切25函數(shù)（續(xù)）機器函數(shù)pause程序?qū)⒍虝和Ｔ谠摵瘮?shù)所在位置，擊隨意鍵程序接著執(zhí)行echoon在叮囑窗口顯示正在執(zhí)行的程序指令cputime給出MATLAB所耗用的總機器時間clock給出日期及當前時間26§2MATLAB的數(shù)值計算MATLAB運算的基本數(shù)據(jù)對象是矩陣，標量可以看作是1×1的矩陣，向量可以看作是1×n或n×1的矩陣。因此，可以說MATLAB的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是矩陣，以矩陣運算為代表的基本運算功能始終是MATLAB引以為傲慢的核心與基礎。27一、矩陣的創(chuàng)建矩陣是線性代數(shù)的基本運算單元。通常矩陣是指含有m行n列數(shù)值的矩形結(jié)構(gòu)。矩陣中的元素可以是實數(shù)也可以是復數(shù)，由此可以將矩陣劃分為實矩陣和復矩陣。MATLAB支持線性代數(shù)所定義的全部矩陣運算。在MATLAB中創(chuàng)建矩陣應遵循以下原則：①矩陣的元素必需在方括號“［］”中。②矩陣的同行元素之間用空格或逗號“，”分隔。③矩陣的行與行之間用分號“；”或回車符分隔。④矩陣的尺寸不必預先定義。⑤矩陣元素可以是數(shù)值、變量、表達式或函數(shù)。假如矩陣元素是表達式，系統(tǒng)將自動計算出結(jié)果。28矩陣的創(chuàng)建（續(xù)）1、干脆輸入法－在叮囑窗口按規(guī)則輸入方式創(chuàng)建矩陣例1.在叮囑窗口創(chuàng)建簡潔的數(shù)值矩陣。>>A=[132;310;215]回車后在叮囑窗口顯示如下結(jié)果A=132310215例2.在叮囑窗口創(chuàng)建帶運算表達式的矩陣，不顯示結(jié)果。>>y=[sin(pi/3),cos(pi/6);log(20),exp(2)];輸入“y”回車，在叮囑窗口顯示出來。>>y↙顯示出的結(jié)果為y=0.86600.86602.99577.389129矩陣的創(chuàng)建（續(xù)）2、通過m文件創(chuàng)建矩陣－將矩陣建立為m文件先將矩陣按創(chuàng)建原則寫入一個m文件中，在MATLAB叮囑窗口或程序中干脆運行該m文件（輸入該m文件名），即可將矩陣調(diào)入工作空間。3、通過函數(shù)創(chuàng)建矩陣函數(shù)功能eye(n)產(chǎn)生n階單位矩陣ones(m,n)產(chǎn)生m×n矩陣，元素都是“1”zeros(m,n)產(chǎn)生m×n矩陣，元素都是“0”(零矩陣)[]產(chǎn)生空矩陣30矩陣的創(chuàng)建（續(xù)）4、其他構(gòu)造矩陣的方法－冒號法［1］冒號法構(gòu)造向量冒號表達式的一般格式為：向量名＝初值：步長：終值。例4.在窗口輸入>>x=0:0.5:2回車后顯示x=00.50001.00001.50002.0000。例5.在叮囑窗口輸入>>x=2:-0.5:0回車后顯示x=2.00001.50001.00000.5000031矩陣的創(chuàng)建（續(xù)）指出：①步長可以省略，省略步長，則步長為1。②步長可以為負，此時初值大于終值。③向量的元素比較多而又有增減規(guī)律時，這種方法特殊便利。④冒號法表示向量時，向量的全體成員是從初值起先，以步長為增量，直到不超過終值的全部元素構(gòu)成的序列。⑤冒號法的應用可以避開運用循環(huán)，提高程序運行速度。32矩陣的創(chuàng)建（續(xù)）［2］冒號法構(gòu)造矩陣一般格式為：A(:,j):表示矩陣A的第j列；A(i,:):表示矩陣A的第i行。例6.建立矩陣。解：>>A(1,:)=1:5%設置矩陣的第1行A=1234533矩陣的創(chuàng)建（續(xù)）>>A(2,:)=6:10%設置矩陣的第2行A=12345678910>>A(3,:)=11:15%設置矩陣的第3行，設置完成A=12345678910111213141534二、矩陣的運算

MATLAB對于矩陣與矩陣之間的運算的處理方法與線性代數(shù)中的相同運算運算符表達式加+A+B減-A-B乘*A*B除/(右除)或\(左除)

A/B或B\A冪^A^p轉(zhuǎn)置‘(單引號)A’35矩陣的運算（續(xù)）例8.求下面方程組的根。解：解線性方程組，可以運用矩陣的左除“\”，即X＝A\B。>>A=[2,1,-3;3,-2,2;5,-3,-1];>>B=[5;5;16];%列向量>>X=A\BX=1-3-236矩陣的運算（續(xù)）指出：①線性方程組A*X＝B有兩種解法：X=A\B或X=inv(A)*B，但一般用第一種解法，在MATLAB中，其次種解法所用時間是第一種解法的50倍。②可以看出，同樣解線性方程組，不同的算法的效率是有極大差距的，可見優(yōu)化和選擇算法是特殊重要的。③求逆運算inv(A)是重要的代數(shù)運算。37三、矩陣的操作1、矩陣的大小測度Size函數(shù)用來測試矩陣的大小，對于矩陣A，size(A)返回一個行向量，它包含了矩陣的行數(shù)m和列數(shù)n。假如特地顯示行數(shù)和列數(shù)，則可以接受如下格式：。例9.已知矩陣，求矩陣的大小。38矩陣的操作（續(xù)）解：>>A=[11111;12345;1361015]％設A為已知矩陣A=11111123451361015>>d=size(A)％測試矩陣A的大小d=35>>d1=size(A,1)％測試矩陣的行數(shù)d1=3>>d2=size(A,2)％測試矩陣的列數(shù)d2=539矩陣的操作（續(xù)）2、矩陣的元素操作例10.已知矩陣，寫出矩陣的元素A(2,3),將A(3,5)改為－1。解：>>A=[11111;12345;1361015]A=1111112345136101540矩陣的操作（續(xù)）>>A(2,3)ans=3>>A(3,5)=-1A=111111234513610-141矩陣的操作（續(xù)）3、矩陣塊的操作利用冒號表達式對矩陣進行拆分、提取子矩陣是矩陣操作的重要方面。提取的規(guī)則是①A(:,j)表示取矩陣A的第j列的全部元素；②A(i,:)表示取矩陣A的第i行的全部元素；③A(i,j)表示取矩陣A的第i行第j列交叉位置的元素；④A(i:i+m,:)表示取矩陣A的第i～i+m行的全部元素；⑤A(:,k:k+n)表示取矩陣A的第k～k+n列的全部元素；⑥A(i:i+m,k:k+n)表示取矩陣A的第i～i+m行內(nèi)并在第k～k+n列中的全部元素。42矩陣的操作（續(xù)）例12.拆分矩陣的例子。>>A=[11111;12345;1361015]A=11111123451361015>>A(2,3)ans=3>>A(3,5)=-1A=111111234513610-143矩陣的操作（續(xù)）>>A=[1,2,3,4,5;6,7,8,9,10;11,12,13,14,15;16,17,18,19,20]A=1234567891011121314151617181920>>A(1,:)ans=1234544矩陣的操作（續(xù)）>>A(:,2:4)ans=234789121314171819>>A(2:3,4:5)ans=9101415>>A(2:3,1:2:5)ans=681011131545矩陣的操作（續(xù)）例13.組合矩陣的例子。>>A=[1,2;3,4]A=1234>>B=[2,3;4,5]B=2345>>[A,B]ans=1223344546矩陣的操作（續(xù)）>>[A;B]ans=12342345>>[A;6,7]ans=12346747矩陣的操作（續(xù)）①冒號表達式是MATLAB中特殊重要的、應用特殊廣泛、也特殊靈敏的工具。②利用冒號表達式比利用循環(huán)語句賦值解決同一問題要快得多，所以實際編程時一般應當盡量接受冒號表達式而不是用循環(huán)。48§3MATLAB的圖形處理49MATLAB的圖形處理(續(xù)）>>[x,y,z]=sphere(30);>>surf(x,y,z),box50二維圖形的繪制一、二維圖形的繪制1、數(shù)據(jù)繪圖叮囑－plot①plot(y)當y為向量時，以y的重量為縱坐標，以元素序號為橫坐標，用直線依次連接數(shù)據(jù)點，繪制曲線。若y為實數(shù)矩陣，按列繪制每一列所對應的曲線，圖中曲線數(shù)等于矩陣的列數(shù)。②plot(x,y)若y和x為同維向量，以x為橫坐標，以y為縱坐標繪制連線圖。若x是向量，y是行數(shù)或列數(shù)與x的長度相等的矩陣，則繪制多條不同色調(diào)的連線圖，x被作為這些曲線的共同坐標。若x和y是同型的矩陣，則以x和y的對應列元素為橫縱坐標分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。③plot(x,y1,x,y2,…)以公共的x元素為橫坐標，以y1，y2，y3，…元素為縱坐標值繪制多條曲線。51二維圖形的繪制（續(xù)）例1．以向量y=(1,2,5,4.5,3,6,1)的各個重量為縱坐標，重量序號為橫坐標繪制依次連接線。解：輸入叮囑>>y=[1254.5361];>>plot(y)52二維圖形的繪制（續(xù)）53二維圖形(續(xù))例2.畫出一條正弦曲線和一條余弦曲線。>>x=0:pi/10:2*pi;%構(gòu)造向量>>y1=sin(x);%構(gòu)造對應的y1坐標>>y2=cos(x);%構(gòu)造對應的y2坐標>>plot(x,y1,x,y2)%畫出一個以x為橫坐標，y1，y2為縱坐標的圖形指出：①構(gòu)造向量接受了所謂的冒號法，格式為向量名＝初值:步長：終值%步長為1時可以省略。②plot是針對向量或矩陣的列來繪制曲線的，也就是說，運用plot之前必需首先定義好曲線上每一點的x坐標和y坐標。③在上述的格式中，x和y都可以是表達式。④假如自變量的間隔取得比較大，光滑的曲線就會顯示出折線的原來面貌。54二維圖形(續(xù))55二維圖形繪制(續(xù)）MATLAB繪制的其它圖像的例子:例5.某次考試學生成果優(yōu)秀的占8%，良好的占20%，中等的占36%，及格的占24%，不及格的占12%。分別用餅圖和條形圖表示。解：>>x=[820362412];>>subplot(221);pie(x,[10001]);>>title('餅圖');>>subplot(222);bar(x,'grpup');>>title('垂直條形圖');>>subplot(223);bar(x,'stack');>>title('累加值為縱坐標的垂直條形圖');>>subplot(224);barh(x,'group');>>title('水平條形圖');56fplot(續(xù)）572、繪圖限制叮囑（1）曲線限制叮囑在運用plot等叮囑繪制曲線時可以指定曲線的顏色、線型和數(shù)據(jù)點圖標?；镜恼{(diào)用格式為plot(x,y,'colorline-stylemarker')顏色限制符表字符顏色字符顏色b藍色m紫紅色c青色r紅色g綠色w白色k黑色y黃色58繪圖限制(續(xù))線型限制符表線型格式實線（默認）點線點劃線虛線符號-:-.--59繪圖限制(續(xù))數(shù)據(jù)點標記限制符表標記符號數(shù)據(jù)點形式標記符號數(shù)據(jù)點形式.實心圓點>大于號o(字母)空心圓點<小于號x叉號s正方形＋加號d菱形*星號h六角星v向下的三角形p五角星^向上的三角形60繪圖限制(續(xù))指出：①顏色、線型、標記三種屬性的符號必需放在同一個字符串內(nèi)。②屬性的先后依次沒有關(guān)系，可以只指定一兩個屬性，也可以全部缺省，但同種屬性不能同時指定兩個。③顏色缺省為藍色。④點、線標識符缺省為實線。⑤屬性間不用間隔。61繪圖限制(續(xù))例6.用紅色、點連線、叉號畫出正弦曲線。

>>x=0:0.2:8;>>y=sin(x);>>plot(x,y,'r:x')62繪圖限制(續(xù))63（2）圖形的標注叮囑圖形標注函數(shù)函數(shù)意義title(‘…’)給圖形添加標題xlabel(‘…’)標記橫坐標ylabel(‘…’)標記縱坐標text(x,y,’…’)在x，y所定義的位置標注gtext(’…’)該命令提示在鼠標指定位置（光標顯示為“＋”標注)axis(xminxmaxyminymax)指定顯示范圍Gridon(/of)添加或取消網(wǎng)格線64圖形的標注(續(xù))例7.給例2的圖形加入網(wǎng)格和標注。(f2)

>>x=0:pi/10:2*pi;>>y1=sin(x);>>y2=cos(x);>>plot(x,y1,x,y2)>>gridon%添加網(wǎng)格

>>xlabel(‘x軸’)%橫坐標名

>>ylabel(‘y軸’)%縱坐標名

>>title(‘正弦函數(shù)和余弦函數(shù)曲線’)%標題

>>text(1.5,0.3,’cos(x)’)%指定位置標注

>>gtext(‘sin(x)’)%用鼠標選擇位置標注

>>axis([02*pi-1.21.2])%設置坐標軸的最大最小值65圖形的標注(續(xù))66（3）圖形的比較顯示叮囑默認的狀況下，MATLAB每一次運用plot函數(shù)進行繪圖，都將清除原有的圖形，但有時候我們希望后面繪制的圖形能和前面所繪制的圖形進行比較。此時我們有兩種方法，一是接受holdon(/off)叮囑,在同一個圖形窗口中繪制新的圖形疊加在原有的圖形上。二是接受subplot(n,m,k)叮囑，將圖形窗口分割成幾個小窗口，在每個窗口中畫出一個圖形。

①holdon(/off)保持繪圖叮囑②subplot(n,m,k)將圖形窗口分成n行m列個格子，在第k個格子繪圖，格子按從上到下依行計數(shù)。67圖形的比較顯示（續(xù)）例8.在同一個窗口中，運用兩次plot函數(shù)繪制兩條曲線。>>x=0:0.2:12;>>plot(x,sin(x),’-’)>>holdon>>plot(x,cos(x),’:’)68圖形的比較顯示（續(xù)）69圖形的比較顯示（續(xù)）例9．把當前窗口分割成四個區(qū)域，繪制四條函數(shù)曲線。(f3)

>>x=0:0.05:8;>>y1=2*sin(x);>>y2=2*cos(x);>>y3=sin(2*x);>>y4=cos(2*x);>>subplot(2,2,1);>>plot(x,y1