第二計算機語言

第二計算機語言MATLAB

張賢明

東南大學(xué)

二。。七年七月

目錄

第一章MATLAB概述...............................................................1

第一節(jié)簡單說明...................................................................1

第二節(jié)課程教學(xué)目的及基本要求....................................................4

第三節(jié)MATLAB簡介..............................................................5

第車節(jié)MATLAB集成環(huán)境.........................................................11

第五節(jié)MATLAB常用命令.........................................................12

第二章MATLAB數(shù)值運算...........................................................15

第一節(jié)矩陣創(chuàng)建與運算............................................................15

第二節(jié)多項式運算................................................................18

第三節(jié)代數(shù)方程組求解...........................................................20

第四節(jié)數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計...........................................................21

第五節(jié)擬合與插值................................................................23

第三章MATLAB符號運算..........................................................26

第一節(jié)符號運算的基本操作........................................................26

第二節(jié)因式分解、展開和簡化......................................................27

第三節(jié)符號微積分................................................................28

第四節(jié)符號方程求解..............................................................31

第五節(jié)可視化數(shù)學(xué)分析界面........................................................33

第四章MATLAB計算的可視化......................................................34

第一節(jié)二維數(shù)據(jù)曲線圖............................................................34

第二節(jié)三維圖形..................................................................42

第三節(jié)圖形修飾處理..............................................................49

第四節(jié)圖像處理與動畫制作........................................................51

第五章MATLAB程序設(shè)計..........................................................54

第一節(jié)M文件及程序運算符.......................................................54

第二節(jié)程序控制結(jié)構(gòu)..............................................................55

第三節(jié)函數(shù)文件..................................................................60

第四節(jié)程序調(diào)試及常用指令........................................................62

第六章MATLAB文件操作..........................................................66

第一節(jié)文件的打開與關(guān)閉.........................................................66

第二節(jié)文件的讀寫操作............................................................66

第三節(jié)數(shù)據(jù)文件定位..............................................................69

第七章MATLAB圖形句柄..........................................................70

第一節(jié)圖形對象及其句柄.........................................................70

第二節(jié)圖形對象屬性..............................................................74

第三節(jié)圖形對象的創(chuàng)建............................................................84

第八章MATLAB圖形用戶界面設(shè)計..................................................89

第一節(jié)簡單用戶界面制作.........................................................89

1

第二節(jié)圖形用戶界面的設(shè)計原則和一般步驟............................................91

第三節(jié)菜單設(shè)計.....................................................................92

第四節(jié)用戶控件.....................................................................96

第五節(jié)圖形用戶界面設(shè)計工具........................................................101

第六節(jié)綜合練習(xí).....................................................................105

2

第一章MATLAB概述

第一節(jié)簡單說明

一、課程設(shè)置依據(jù)

名稱開設(shè)情況使用概率方面對主語言作用

第二外國語言多（日、德、法）少無（單詞，語法）

第二計算機語言少(MATLAB)多有（程序控制方式）

如：（D程序控制，相似;

MATLAB：

fori=l:1:100

C++：

for（i=l;i<=100;i++）

（2）文件操作，相同。

fp二fopen（文件名，打開方式）

fclose（fp）

fread,fwrite,fprintf,fscanf（fp,格式，輸入列表）

fclose（fp）

二、計算機語言分類

第一代計算機語言：機器語言，由0,1組成的二進(jìn)制碼；

第二代計算機語言：匯編語言，用指令來代替二進(jìn)制碼，它可以直接對計算機硬件進(jìn)行操作；

以上為低級語言，專業(yè)語言。

第三代計算機語言：算法語言，源程序可以用解釋、編譯兩種方式執(zhí)行，影響較大、使用較

普遍的有FORTRAN、ALGOL.COBOL,BASIC,LISP,SNOBOL、PL/1、Pascal.C、PROLOG.Ada、C++、

Delphi,JAVA等。其中：

FORTRAN（FORmulaTRANslation公式翻譯），適用于數(shù)值計算。

C/C++（BasicCombinedProgrammingLanguage基礎(chǔ)混合編程語言），適用于編寫系統(tǒng)軟件

（UNIX）o

BASIC（Beginner（sAll-purposeSymbolicInstructionCode初學(xué)者通用符號指令代碼）,

適用于初學(xué)者。

第四代計算機語言：非過程化語言，是交互式程序設(shè)計環(huán)境，由計算機自動生成程序，提高

了軟件的生產(chǎn)效率，常用的有VC、VB、VF、MATLAB等。其中：

MATLAB（皿rixL弛oratory矩陣實驗室），是一種演算式語言，使用方便，應(yīng)用廣泛。

以上稱高級語言，大眾語言。

第五代計算機語言：人工智能語言。MATLAB適合于人的思維方式（for1=1:1:10）,屬人性化

語言.

三、MATLAB主要特點

例：求?元二次方程ax2+bx+c=0的根，編寫其程序，求根公式為

_-h±y/h2-4ac

x\,2=（Qw0）°

2a

1

此方程可能有兩個實根(包括實重根)，也可能有一對共軌復(fù)根，均需要按照判別式從-4公

的情況來決定。

1、C程序

ftinclude<stdio.h>

#include<math.h>

voidsolv(floata,floatb,floatc)

(

doubledisc,twoa,terml,term2;

if(a==0.0)

if(b二二0.0)

printf(z，Noanswerduetoinputerror!\nz，);

else

printf("Thesinglerootis:%f\n，z,-c/b);

else

(

disc=b*b-4*a*c;

twoa=2*a;

terml=-b/twoa;

term2=sqrt(fabs(disc))/twoa;

if(disc<0.0)

printf(z，Complexroot:\nrealpart=%f,imagepart=%f\n，\terml,term2);

else

printf("realroot:\nrootl=%f,root2=%f\n，，,terml+term2,terml-term2);

)

)

voidmainO

(

floata,b,c;

printf(z，Inputa,b,c:〃);

scanfC%f%f%f，z,&a,&b,&c);

solv(a,b,c);

)(30行)

2、VB程序

PrivateSubForm_Activate()

Dima#,b#,c#,d#,xl#,x2#

a=Val(InputBox(〃a=〃，〃數(shù)據(jù)輸入框〃，1))

b二Val(InputBox(〃b=〃，〃數(shù)據(jù)輸入框〃，2))

c=Val(InputBox(〃c=〃，〃數(shù)據(jù)輸入框〃，1))

Ifa=0Then

Ifb=0Then

Ifc=0ThenPrint〃解得:x有無窮解〃ElsePrint〃解得：x無解〃

Else

Print〃解得：x=〃&-c/b

EndIf

Else

2

d=b*b-4*a*c

Ifd>0Then

xl=(-b+Sqr(d))/(2*a)

x2=(-b-Sqr(d))/(2*a)

Print〃解得:xl=〃&xl,

Print〃x2=〃&x2

Else

xl=-b/(2*a)

Ifd=0ThenPrint〃解得：x=〃&xl

Ifd<0Then

x2=Sqr(-d)/(2*a)

Print〃解得:xl=〃&xl&〃+〃&x2&〃i〃

Print〃x2=〃&xl&〃-〃&x2&〃i〃

EndIf

EndIf

EndIf

EndSub(29行)

3、FORTRAN程序

4READ(5,5)A,B,C

5FORMAT(3F4.1)

IF(A)15,35,15

15XlR=-B/(2.0*A)

D=B*B-4.0*A*C

IF(D)10,20,30

10X2R=X1R

X1I=SQRT(-D)A2.O*A)

X2I=-X1I

GOTO34

20X2R=X1

X1I=O.0

X2I=0.0

GOTO34

X2R=X1R-SQRT(D)/⑵0*A)

X1R=XIR+SQRT(D)/(2.O*A)

Xl1=0.0

X2I=0.0

34WRITE(6,6)A,B,C,X1R,XII,X2R,X2IXO=X

6FORMAT(IX,7(F7.4,3X))

GOTO4

STOPo

END(23行)

4、MATLAB程序

?P=[l,2,1]

P=

121

>>r=roots(p)

3

r=

-1

-1(2行)

?p=[1,2,3];r=roots(p)

r=

-1.0000+1.4142i

-1.0000-1.4142i(l行2句)

?r=roots([6,-5,1])

0.5000

0.3333(1行1句)

所有計算問題函數(shù)化，工具箱化，屬演算式語言，使用簡單。

第二節(jié)課程教學(xué)目的及基本要求

一、教學(xué)目的

本課程為全校性公共任選課，完全不必具備其它計算機語言的基礎(chǔ)和專業(yè)知識，各年級各專

業(yè)的同學(xué)都可選修。通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解MATLAB,能夠熟練掌握數(shù)學(xué)(矩陣)運算，簡

單編程，簡單的數(shù)據(jù)處理及基本圖形繪制，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)或工作中的數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理、

圖形繪制等問題，并達(dá)到計算機語言素養(yǎng)的訓(xùn)練，為C++高級編程服務(wù)。

二、學(xué)習(xí)內(nèi)容

(1)MATLAB簡介；

(2)MATLAB的數(shù)值運算；

(3)MATLAB的符號運算；

(4)MATLAB計算的可視化;

(5)MATLAB文件操作；

(6)MATLAB程序設(shè)計；

(7)MATLAB圖形句柄；

(8)MATLAB圖形用戶界面設(shè)計。

三、考核方式

(1)綜合作業(yè)60+測驗40；

(2)綜合作業(yè)需完成自制用戶介面設(shè)計，并結(jié)合實例實現(xiàn)簡單分析或計算功能，并把計算結(jié)果

圖形化，要有個性化圖形設(shè)置；

4

>MATLAB6.5輔助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析與設(shè)計系統(tǒng)目回區(qū)|

文件操作輸入輸出文件格式輔助功能

動量法和學(xué)習(xí)速率自適應(yīng)調(diào)整方法訓(xùn)練與學(xué)習(xí)

輸入文件位置及名稱e\bp\aa.txt

輸出文件位置及名稱e:\bp\cc.txt

待求文件位置及名稱

隱含層神經(jīng)單元個數(shù)15

顯示間隔次數(shù)25

最大循環(huán)次數(shù)1000

目標(biāo)誤差0.02

設(shè)置學(xué)習(xí)速率0.01

學(xué)習(xí)速率增加的比率1.05

學(xué)習(xí)速率減小的比率0.7

設(shè)定動量常數(shù)09

設(shè)定展大誤差比率1.04

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析與設(shè)計系統(tǒng)

（3）最后一次課安排測驗，完成40分填空題，為MATLAB軟件中特別實用的內(nèi)容和函數(shù)，主要

為己知函數(shù)寫出功能或根據(jù)要求寫出相應(yīng)函數(shù)。

四、教學(xué)參考書

1、掌握和精通MATLAB

1997年7月第一版；純印刷版發(fā)行；以4.2c為軟件基礎(chǔ)；除符號計算外，其余內(nèi)容迄今適

用。（全書52萬字）

2、精通MATLAB5.3

2000年8月第一版；印刷、電子版配套發(fā)行；以5.3為軟件基礎(chǔ)；內(nèi)容詳盡深入，迄今全部

適用。（全書90萬字）

3、精通MATLAB6.5

2002年12月第一版；2002全新版,詳述MATLAB6.5精華，由印刷版和電子版融合而成,是本

課程的教學(xué)用書。（全書103萬多字）

第三節(jié)MATLAB簡介

一、課程介紹

5

C++支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法，特別適合于中型和大型的軟件開發(fā)項目(Windows),從開

發(fā)時間、費用到軟件的重用性、可擴充性、可維護(hù)性和可靠性等方面，C++均具有很大的優(yōu)越性。

但C++是編譯類語言，使用過程不方便，對一些簡單問題，解釋類語言比較靈活，可以動態(tài)地調(diào)

整(可不使用程序文件)、修改應(yīng)用程序。MATLAB是一種解釋類語言，它將一個優(yōu)秀軟件的易用

性與可靠性、通用性與專業(yè)性、一般目的的應(yīng)用與高深的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用有機的相結(jié)合，是一種直

譯式的高級語言，比其它程序設(shè)計語言容易。計算機語言正向“智能化”方向發(fā)展，MATLAB被稱

為第四代編程語言，滿足“智能化”的方向。MATLAB已經(jīng)不僅僅是一個“矩陣實驗室”了，它集

科學(xué)計算、圖象處理、多媒體處理于一身，并提供了豐富的Windows圖形界面設(shè)計方法。它以超

群的風(fēng)格與性能風(fēng)靡全世界，成功地應(yīng)用于各工程學(xué)科的研究領(lǐng)域。近年來，MATLAB語言已在我

國推廣使用，現(xiàn)在已應(yīng)用于各學(xué)科研究部門和許多高等院校。

二、MATLAB由來

MATLAB語言是由美國的CleverMoler博士于1980年開發(fā)的，設(shè)計者的初衷是為解決“線性

代數(shù)”課程的矩陣運算問題，取名MATLAB即蟠rixLaboratory矩陣實驗室的意思。

MATLAB是一種演算式語言。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單元是既不需要指定維數(shù)，也不需要說明數(shù)據(jù)

類型的矩陣(向量和標(biāo)量為矩陣的特例)，而且數(shù)學(xué)表達(dá)式和運算規(guī)則與通常的習(xí)慣相同。因此

MATLAB語言編程簡單，使用方便。

三、MATLAB的應(yīng)用領(lǐng)域

(1)工業(yè)研究與開發(fā)；

(2)數(shù)學(xué)教學(xué)，特別是線性代數(shù)；

(3)數(shù)值分析和科學(xué)計算方面的教學(xué)與研究；

(4)電子學(xué)、控制理論和物理學(xué)等工程和科學(xué)學(xué)科方面的教學(xué)與研究；

(5)經(jīng)濟(jì)學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)等計算問題的所有其他領(lǐng)域中的教學(xué)與研究。

四、初識MATLAB

1、矩陣乘積問題

考慮兩個矩陣A和B的乘積問題，在C語言中要實現(xiàn)兩個矩陣的乘積并不僅僅是一組雙重循

環(huán)的問題。雙重循環(huán)當(dāng)然是矩陣乘積所必需的，除此之外要考慮的問題很多。例如：A和B有一

個是復(fù)數(shù)矩陣怎么考慮；其中一個是復(fù)數(shù)矩陣時怎么考慮；全部是實系數(shù)矩陣時又怎樣處理，這

樣就要在一個程序中有4個分支，分別考慮這4種情況。然而還得判斷這兩個矩陣是否可乘?？?/p>

慮兩個矩陣是否可乘也并不僅僅是判斷A的列數(shù)是否等于B的行數(shù)這么簡單。其中一個若為標(biāo)量，

則它們可以無條件相乘。其中有標(biāo)量時又得考慮實數(shù)與復(fù)數(shù)問題等。所以說，沒有幾十分種的時

間，用C語言并不可能編寫出考慮各種情況的子程序。有了MATLAB這樣的工具，A和B矩陣乘積

用A*B這樣簡單的算式就行了。

例：

?A=magic(3)

A=

816

357

492

?A*A'

ans=

1017153

718371

5371101

?A*A

6

ans二

916767

679167

676791

MATLAB提供了豐富的矩陣運算處理功能，是基于矩陣運算的處理工具。

又例如C=A+B,A,B,C都是矩陣，是矩陣的加運算。

即使一個常數(shù)，Y=5,MATLAB也看做是一個1x1的矩陣。

2、求解線性方程組(對于線性系統(tǒng)有Ax二b)

(1)3XI+X2-X3=3.6

XI+2XZ+4X3=2.1

-XI+4XZ+5X3=-l.4

?A=[31-1;124;-l45];b=[3.6;2.

?x=A\b

x=

1.4818

-0.4606

0.3848

(2)

?A=[2,-3,1;8,3,2;45,1,-9];b=[4;2;17];

?x=inv(A)*b

0.4784

-0.8793

0.4054

3、繪圖

(1)繪制正弦曲線和余弦曲線。

?x=[0:0.5:360]*pi/180;

>>plot(x,sin(x),x,cos(x));

>>legend(，sin','con，)

(2)考慮一個二元函數(shù)

35x2y2(x+)2y2

Z=/(x,y)=3(l-x)2er2/2-(y+i)2-io(|-x-y)e---^e-'-

如何用三維圖形的方式表現(xiàn)出這個曲面？

用C這類語言，繪制三維圖形是一個難點，且從一個機器移植程序到另一個機器，大部分時

7

間花在調(diào)試程序上。但使用MATLAB這類高級語言，完成這樣的工作就是幾個直觀語句的事。且得

出圖形美觀準(zhǔn)確、可以將語句不變化地移植到另外的機器匕得出完全一致的結(jié)果，如下所示。

>>[x,y]=meshgrid(-3:1/8:3)

?z=3.*(l-x).2.*exp(-(x.2)./2-(y+l).2)-10.*(x/5-x.3-y.5).*exp(-x."2-y.2)-1

/3.*exp(-(x+l).2-y.2)

?Surf(x,y,z)

?Shadinginterp

>>Colorbar

(3)豐富的繪圖功能與計算結(jié)果的可視化：

具有高層繪圖功能一兩維、三維繪圖；具有底層繪圖功能一句柄繪圖；使用plot函數(shù)可隨時

將計算結(jié)果可視化。

4、數(shù)學(xué)分析

(1)求方程3x,+7x3+9x2-23=0的全部根。

?p=[3,7,9,0,-23L%建立多項式系數(shù)向量

?x=roots(p)/求根

X=

-1.8857

-0.7604+1.7916i

-0.7604-1.7916i

1.0732

i

(2)求積分Jxlog(l+x)dxo

o

?quad(，x.*log(l+x)',0,1)

0.2500

2]

(3)求積分--------dx.

{X3-2X-5

?F=inline('1./(x.-3-2.*x-5),);

?Q=quad(F,0,2)

Q=

-0.4605

用于解代數(shù)方程、微積分、復(fù)合導(dǎo)數(shù)、積分、二重積分、有理函數(shù)、微分方程、泰樂級數(shù)展

開、尋優(yōu)等等，可求得解析符號解。

5、圖形化程序編制功能

8

動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，用結(jié)構(gòu)圖編程，而不用程序編程，只需拖幾個方

塊、連幾條線，即可實現(xiàn)編程功能。以下列出部分分工具箱名稱：

MATLAB主工具箱

符號數(shù)學(xué)工具箱

SIMULINK仿真工具箱

控制系統(tǒng)工具箱

信號處理工具箱

圖象處理工具箱

通訊工具箱

系統(tǒng)辨識工具箱

神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)工具箱

金融工具箱

例：

在MATLAB中有許多用于不同應(yīng)用領(lǐng)域的工具箱。這里，作為一個例子給出PDE工具箱，這個

工具箱通過使用有限元方法(theFiniteElementMethod)解橢圓方程、拋物線方程和雙曲線方程。

區(qū)域要分成大量三角形子區(qū)域，對每個三角形，其解由一個簡單函數(shù)估計。所用的三角形越多，

其偏差就越小。

6、文件操作

(1)與DOS命令一致。

cd—可改變當(dāng)前工作目錄

cd_—顯示當(dāng)前子目錄

cdc:\matlab\toolbox

cd_..一退出當(dāng)前子目錄到上一級目錄

cd_\一回到根目錄

(2)m文件執(zhí)行方式與DOS命令一致。

examl.m文件執(zhí)行examl即可。

>>examl

Q=

-0.4605

9

五、聯(lián)機幫助

help功能提供MATLAB大部分主題的在線幫助信息。

help顯示help主題一覽表。

helpplotxyz顯示有關(guān)三維做圖指令幫助信息。

help［顯示特殊字符與符號幫助信息。

helphelp顯示help的幫助信息。

例：

?helpplot

PLOTLinearplot.

PLOT(X,Y)plotsvectorYversusvectorX.IfXorYisamatrix,thenthevectoris

plottedversustherowsorcolumnsofthematrix,whicheverlineup.IfXisascalarand

Yisavector,length(Y)disconnectedpointsareplottedo

PLOT(Y)plotsthecolumnsofYversustheirindex.IfYiscomplex,PLOT(Y)is

equivalenttoPLOT(real(Y),imag(Y)).InallotherusesofPLOT,theimaginarypartis

ignored.Variouslinetypes,plotsymbolsandcolorsmaybeobtainedwith。

PLOT(X,Y,S)whereSisacharacterstringmadefromoneelement

fromanyorallthefollowing3columns:

bblue.point-solid

ggreenocircle:dotted

rredxx-markdashdot

ccyan+plus一dashed

mmagenta*star

yyellowssquare

kblackddiamond

Vtriangle(down)

ctriangle(up)

<triangle(left)

>triangle(right)

ppentagram

hhexagram

Forexample,PLOT(X,Y,'r+:')plotsareddottedlinewithaplusateachdatapoint;

PLOT(X,Y,'bs')plotsbluesquareateachdatapointbutdoesnotdrawanyline.

PLOT(XI,Yl,SI,X2,Y2,S2,X3,Y3,S3,...)combinestheplotsdefinedbythe(X,Y,S)

triples,wheretheX'sandY'sarevectorsormatricesandtheS'sarestrings.

Forexample,PLOT(X,Y,'y-',X,Y,'go')plotsthedatatwice,withasolidyellowline

interpolatinggreencirclesatthedatapoints.

ThePLOTcommand,ifnocolorisspecified,makesautomaticuseofthecolorsspecified

bytheaxesColorOrderproperty.ThedefaultColorOrderislistedinthetableabovefor

colorsystemswherethedefaultisblueforoneline,andformultiplelines,tocycle

throughthefirstsixcolorsinthetable.Formonochromesystems,PLOTcyclesoverthe

axesLineStyleOrderproperty.

PLOTreturnsacolumnvectorofhandlestoLINEobjects,onehandleperline.

TheX,Ypairs,orX,Y,Striples,canbefollowedbyparameter/valuepairstospecify

additionalpropertiesofthelines.

SeealsoSEMILOGX,SEMILOGY,LOGLOG,PLOTYY,GRID,CLF,CLC,TITLE,XLABEL,YLABEL,

AXIS,AXES,HOLD,COLORDEF,LEGEND,SUBPLOT,STEM.

第四節(jié)MATLAB集成環(huán)境

啟動MATLAB后，將進(jìn)入MATLAB6.5集成環(huán)境。MATLAB6.5集成環(huán)境包括MATLAB主窗口、

命令窗口(CommandWindow)、工作空間窗口(Workspace)、命令歷史窗口(CommandHistory),當(dāng)

前目錄窗口(CurrentDirectory)和啟動平臺窗口(LaunchPad),

1、菜單欄

在MATLAB6.5主窗口的菜單欄,共包含F(xiàn)ile、Edit、View、Web、Window和Help6個菜單

項。

2、工具欄

MATLAB6.5主窗口的工具欄共提供了10個命令按鈕。這些命令按鈕均有對應(yīng)的菜單命令，

但比菜單命令使用起來更快捷、方便。

3、命令窗口

命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，用于輸入命令并顯示除圖形以外的所有執(zhí)行結(jié)果。

MATLAB命令窗口中的“>>”為命令提示符，表示MATLAB正在處于準(zhǔn)備狀態(tài)。在命令提示符后鍵

入命令并按下回車鍵后，MATLAB就會解釋執(zhí)行所輸入的命令，并在命令后面給出計算結(jié)果。

一般來說，一個命令行輸入一條命令，命令行以回車結(jié)束。但一個命令行也可以輸入若干條

命令，各命令之間以逗號分隔，若前一命令后帶有分號，則逗號可以省略。

如果一個命令行很長，一個物理行之內(nèi)寫不下，可以在第一個物理行之后加上3個小黑點并

按下回車鍵，然后接著下一個物理行繼續(xù)寫命令的其他部分。3個小黑點稱為續(xù)行符，即把下面

的物理行看作該行的邏輯繼續(xù)。

在MATLAB里，有很多的控制鍵和方向鍵可用于命令行的編輯。

4、工作空間窗口

工作空間是MATLAB用于存儲各種變量和結(jié)果的內(nèi)存空間。在該窗口中顯示工作空間中所有變

量的名稱、大小、字節(jié)數(shù)和變量類型說明，可對變量進(jìn)行觀察、編輯、保存和刪除。

5、當(dāng)前目錄窗口和搜索路徑

當(dāng)前目錄是指MATLAB運行文件時的工作目錄，只有在當(dāng)前目錄或搜索路徑下的文件、函數(shù)可

以被運行或調(diào)用。

在當(dāng)前目錄窗口中可以顯示或改變當(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。

將用戶目錄設(shè)置成當(dāng)前目錄也可使用cd命令。例如,將用戶目錄c:\mydir設(shè)置為當(dāng)前目錄,

可在命令窗口輸入命令：

?cdc:\mydir

6、命令歷史記錄窗口

11

在默認(rèn)設(shè)置下，歷史記錄窗口中會自動保留自安裝起所有用過的命令的歷史記錄，并且還標(biāo)

明了使用時間，從而方便用戶查詢。而且，通過雙擊命令可進(jìn)行歷史命令的再運行。如果要清除

這些歷史記錄，可以選擇Edit菜單中的ClearCommandHistory命令。

7、啟動Start按鈕

MATLAB6.5主窗口左下角還有一個Start按鈕，單擊該按鈕會彈出一個菜單，選擇其中的命

令可以執(zhí)行MATLAB產(chǎn)品的各種工具，并且可以查閱MATLAB包含的各種資源。

8、演示系統(tǒng)

在幫助窗口中選擇演示系統(tǒng)(Demos)選項卡，然后在其中選擇相應(yīng)的演示模塊，或者在命令窗

口輸入Demos,或者選擇主窗口Help菜單中的Demos子菜單，打開演示系統(tǒng)。

第五節(jié)MATLAB常用命令

1、addpathc:\matlab\work一添加工作路徑。

2、cdc:\mydir一更改工作路徑。

3、path一顯示當(dāng)前工作路徑。

4、doc—顯示幫助信息，如下圖所示。

5、sin

SIN(X)isthesineoftheelementsofX.

6、what

M-filesinthecurrentdirectory

7、clear

CLEARClearvariablesandfunctionsfrommemory.

CLEARALLremovesallvariablesfromtheworkspace.

CLEARVARIABLESdoesthesamething.

8^length

LENGTHLengthofvector.

LENGTH(X)returnsthelengthofvectorX.

9、load

LOADLoadworkspacevariablesfromdisk.

LOADFILENAMEretrievesallvariablesfromafilegivenafullpathnameoraMATLABPATH

relativepartialpathname(seePARTIALPATII).IfFILENAMEhasnoextensionLOADlooksfor

12

FILENAMEandFILENAME,matandtreatsitasabinary"MAT-file".IfFILENAMEhasan

extensionotherthan.mat,itistreatedasASCII.

10>mlock

MLOCKPreventM-filefrombeingcleared.MLOCKlocksthecurrentlyrunning\f-filein

memorysothatsubsequentCLEARcommandsdonotremoveit.

UsethecommandMUNLOCKorMUNLOCK(FUN)toreturntheM-filetoitsnormalCLEAR-able

state.

11、who

WHOListcurrentvariables.

12、whos

WHOSListcurrentvariables,longform.

13>format

FORMATSetoutputformat.

AllcomputationsinMATLABaredoneindoubleprecision.

FORMATmaybeusedtoswitchbetweendifferentoutputdisplayformatsasfollows:

FORMATDefault.SameasSHORT.

FORMATSHORTScaledfixedpointformatwith5digits.

FORMATLONGScaledfixedpointformatwith15digits.

FORMATSHORTEFloatingpointformatwith5digits.

FORMATLONGEFloatingpointformatwith15digits.

FORMATSHORTGBestoffixedorfloatingpointformatwith5digits.

FORMATLONGGBestoffixedorfloatingpointformatwith15digits.

FORMATHEXHexadecimalformat.

FORMAT+Thesymbols+,-andblankareprintedforpositive,negativeandzero

elements.Imaginarypartsareignored.

FORMATBANKFixedformatfordollarsandcents.

FORMATRATApproximationbyratioofsmallintegers.

14、delete

DELETEDeletefileorgraphicsobject.

DELETEfile_namedeletesthenamedfilefromdisk.Wildcardsmaybeused.Forexample,

DELETE*.pdeletesallP-filesfromthecurrentdirectory.

15>dir

DIRListdirectory.

DIRdirectory_nameliststhefilesinadirectory.Pathnamesandwildcardsmaybe

used.Forexample,DIR*.mlistsalltheM-filesinthecurrentdirectory.

16>hold

HOLDHoldcurrentgraph.

HOLDONholdsthecurrentplotandallaxispropertiessothatsubsequentgraphing

commandsaddtotheexistinggraph.

HOLDOFFreturnstothedefaultmodewherebyPLOTcommandserasethepreviousplots

andresetallaxispropertiesbeforedrawingnewplots.

17>1inspace

LINSPACELinearlyspacedvector.

LINSPACE(X1,X2)generatesarowvectorof100linearlyequallyspacedpointsbetween

XIandX2.

LINSPACE(XI,X2,N)generatesNpointsbetweenXIandX2.ForN<2,LINSPACEreturns

13

X2.

18>save

SAVESaveworkspacevariablestodisk.

SAVEFILENAMEsavesallworkspacevariablestothebinary"MAT-file”

namedFILENAME,mat.ThedatamayberetrievedwithLOAD.IfFILENAME

hasnoextension,.matisassumed.

SAVEFILENAMEXsavesonlyX.

SAVEFILENAMEXYZsavesX,Y,andZ.Thewildcard'canbeusedto

saveonlythosevariablesthatmatchapattern.

ASCIIOptions:

SAVE...-ASCIIuses8-digitASCIIforminsteadofbinaryregardless

offileextension.

SAVE...-ASCII-DOUBLEuses16-digitASCIIform.

SAVE...-ASCII-TABSdelimitswithtabs.

SAVE...-ASCII-DOUBLE-TABS16-digit,tabdelimited.

MATOptions:

SAVE...-MATsavesinMATformatregardlessofextension.

SAVE...-V4savesaMAT-filethatMATLAB4canLOAD.

SAVE...-APPENDaddsthevariablestoanexistingfile(MAT-fileonly).

14

第二章MATLAB數(shù)值運算

第一節(jié)矩陣創(chuàng)建與運算

一、創(chuàng)建矩陣的方法

1、直接輸入法

?a=[l23;456]

a=

123

456

規(guī)則：

(1)矩陣元素必須用[]括住；

(2)矩陣元素必須用逗號或空格分隔；

(3)在[]內(nèi)矩陣的行與行之間必須用分號分隔。

2、矩陣元素

矩陣元素可以是任何MATLAB表達(dá)式，可以是實數(shù)，也可以是復(fù)數(shù)，復(fù)數(shù)可用特殊函數(shù)i,

j輸入

?x=[2pi/2：sqrt(3)3+5i]

x=

2.00001.5708

1.73213.0000+5.00001

3、符號的作用

(1)逗號和分號可作為指令間的分隔符，MATLAB允許多條語句在同一行出現(xiàn)；

(2)分號如果出現(xiàn)在指令后，屏幕上將不顯示結(jié)果。

4、說明

(1)只要是賦過值的變量，不管是否在屏幕上顯示過，都存儲在工作空間中，以后可隨時顯示

或調(diào)用；

(2)變量名盡可能不要重復(fù)，否則會覆蓋；

(3)當(dāng)一個指令或矩陣太長時，可用???續(xù)行。

5、冒號的作用

(1)用于生成等間隔的向量，默認(rèn)間隔為1;

(2)用于選出矩陣指定行、列及元素；

?b=a(l:2,2:3)

b=

23

56

(3)使矩陣中所有元素變?yōu)橐涣小?/p>

?c=b(:)

c=

2

5

3

6

6、用MATLAB函數(shù)創(chuàng)建矩陣

15

(1)空陣[]—MATLAB允許輸入空陣，當(dāng)一項操作無結(jié)果時，返回空陣：

(2)rand一隨機矩陣；

(3)eye一單位矩陣；

(4)zeros一全部元素都為0的矩陣；

(5)ones一全部元素都為1的矩陣。

7、其它

還有伴隨矩陣、稀疏矩陣、魔方矩陣、對角矩陣、范德蒙等矩陣的創(chuàng)建，就不一一介紹了。

注意：

(1)MATLAB嚴(yán)格區(qū)分大小寫字母，因此a與A是兩個不同的變量；

(2)MATLAB函數(shù)名必須小寫。

二、矩陣的修改

1、直接修改

可用T鍵找到所要修改的矩陣，用一罐移動到要修改的矩陣元素上即可修改。

2、指令修改

可以用A(*,*)=*來修改。

例如

?a=[l20;305;789]

a=

120

305

789

?a(3,3)=0

a=

120

305

780

三、數(shù)據(jù)的保存與獲取

1、生成mat數(shù)據(jù)文件

把MATLAB工作空間中一些有用的數(shù)據(jù)長久保存下來的方法是生成mat數(shù)據(jù)文件。

?save—將工作空間中所有的變量存到matlab.mat文件中。

?savedata—將工作空間中所有的變量存到data,mat文件中。

?savedataab—將工作空間中a和b變量存到data,mat文件中。

2、調(diào)用已生成的mat文件

下次運行MATLAB時即可用load指令調(diào)用已生成的mat文件。

?load一打開matlab.mat文件。

?loaddata—打開data,mat文件。

?loaddataab一打開data,mat文件中的a,b變量。

mat文件是標(biāo)準(zhǔn)的二進(jìn)制文件，還可以ASCII碼形式保存(-ascii)。

四、矩陣運算

1、矩陣加、減(+,一)運算

規(guī)則：

(1)相加、減的兩矩陣必須有相同的行和列兩矩陣對應(yīng)元素相加減；

(2)允許參與運算的兩矩陣之一是標(biāo)量。標(biāo)量與矩陣的所有元素分別進(jìn)行加減操作。

2、矩陣乘(*)運算

16

規(guī)則：

(DA矩陣的列數(shù)必須等于B矩陣的行數(shù)；

(2)標(biāo)量可與任何矩陣相乘。

?a=[l23;456;780];b=[l;2;3hc=a*b

c=

14

32

23

?d=[-l;0;2];f=pi*d

f=

-3.1416

0

6.2832

矩陣除的運算在線性代數(shù)中沒有，有矩陣逆的運算。

3、矩陣乘方—a「n,a"p,p'a

a八p—a自乘p次哥

對于P的其它值，計算將涉及特征值和特征向量，如果P是矩陣，a是標(biāo)量￡p使用特征值和

特征向量自乘到P次幕;如a,p都是矩陣，a、則無意義。

?a=[l,2,3;4,5,6;7,8,9];丁2

ans=

303642

668196

102126150

4、矩陣的其它運算

(1)inv一矩陣求逆；

(2)det-行列式的值；

(3)eig—矩陣的特征值；

(4)diag—對角矩陣;

(5)'-矩陣轉(zhuǎn)置；

(6)sqrt一矩陣開方；

5、矩陣的一些特殊操作

(1)矩陣的變維

?a=[l:12];b=reshape(a,3,4);c=zeros(3,4);c(:)=a(:)

c=

14710

25811

36912

⑵矩陣的變向

rot90:旋轉(zhuǎn);fliplr:上翻;flipud:下翻。

(3)矩陣的抽取

diag:抽取主對角線；

tril:抽取主下三角；

triu:抽取主上三角。

(4)矩陣的擴展

五、矩陣的數(shù)組運算

17

數(shù)組運算指元素對元素的算術(shù)運算，與通常意義上的由符號表示的線性代數(shù)矩陣運算不同。

1、數(shù)組加減

a.+b

a.-b

2、數(shù)組乘除

a.*b—a,b兩數(shù)組必須有相同的行和列兩數(shù)組相應(yīng)元素相乘。

?a=[l23;456;789];

?b=[246;135;7910];

?a.*b

ans=

2818

41530