1、MATLAB软件使用基础简介,1.1 MATLAB 软件使用入门 1.2 MATLAB变量表达式与数据格式 1.3 矩阵与数组 1.4 M文件与程序设计 1.5 MATLAB绘图 1.6数据导入导出,MATLAB是Matrix Laboratory的缩写，是一种解释式语言。简单易学、代码短小高效、计算功能强大、图形绘制和处理容易、可扩展性强。MATLAB 是一个功能强大的常用数学软件, 数值计算问题, 符号演算问题, 绘出各种函数图形。适用于Windows操作系统的MATLAB7.0版本,1.1 MATLAB 软件使用入门,1.1.1 MATLAB进入/退出 1.1.2 MATLAB 操作的注
2、意事项 1.1.3 MATLAB的帮助及演示功能,图1.1,1.1.1 MATLAB进入/退出,通过更改View菜单选项显示不同的窗口模式。 图1.2的空白区域是MATLAB 的工作区,图1.2,在此可输入和执行命令,1.1.2 MATLAB 操作的注意事项,在工作区输入MATLAB命令后, 还须按下Enter键； MATLAB 是区分字母大小写的； 一般，每输入一个命令并按下Enter键, 计算机就会显示此次输入的执行结果; (以下用表示回车或省略) 如果不想显示此次输入的结果，在输入命令的后面再加上一个分号“；”即可。,如：x= 2 + 3 x=5 x = 2 + 3 ; 不显示结果5,可
3、输入字母,但标点符号必须在英文状态下书写;不需要专门定义变量的类型，系统可以自动根据表达式的值或输入的值来确定变量的数据类型；命令行与M文件中的百分号“%”标明注释。在语句行“%”后面的语句被忽略而不被执行，在M文件中“%”后面的语句可以用Help命令打印出来。,-,1.1.3 MATLAB的帮助及演示功能,Demos提供了大量的演示文件; 在线帮助功能及 网络共享资源； .或 等,下面介绍一下通过search for 来查找sin函数，进入帮助界面以后选中search进入到如下界面并在后面的空白处输入sin点击go按钮就会看到如图1.4的结果。,1.1.3 MATLAB的帮助及演示功能,图1
4、.4,1.2 MATLAB变量表达式与数据格式,1.2.1 MATLAB变量与表达式 1.2.2 MATLAB的数据显示格式 1.2.3 MATLAB 中的常用函数,1.2.1 MATLAB变量与表达式,变量名是用一个字母打头，后面最多跟19个字母或数字来定义的。MATLAB中的变量名是区分大小写字母的。不要用MATLAB中的内部函数或命令名作为变量名。 列出当前工作空间中的变量命令为who 将内存中的当前变量以简单形式列出； whos 列出当前内存变量的名称、大小、类型等信息； clear 清除内存中的所有变量与函数。 clc 清空命令窗口的所有输入和输出，类似于清屏。,x,y,asdf,d
5、3er45,ab与 Ab表示两个不同的变量,MATLAB的运算符数学运算符：+（加号），-（减号），*（乘号）, （左除） , / (右除) , (乘幂) 关系运算符：(大于), = (大于等于),= =(等于), = (不等于)逻辑运算符：&(逻辑与运算), |( 逻辑或运算), ( 逻辑非运算),MATLAB 语句的2种最常见的形式为：表达式运算后产生的结果如果为数值类型，系统自动赋值给变量ans，并显示在屏幕上。例1.1 用两种形式计算算术运算结果。 解：Matlab命令为 形式1： 56+sin(pi)+exp(3) ans = 1.5645e+004,形式1：表达式,形式2： a=5
6、6+sin(pi)+exp(3) a = 1.5645e+004 如果在表达式的后面加“；”，有a=56+sin(pi)+exp(3)； 执行后不显示运算结果。,形式2：变量=表达式,1.2.2 MATLAB的数据显示格式,Format命令的格式和作用如下：Format|format short 5位定点表示 Format long 15位定点表示 Format short e 5位浮点表示 Format long e 15位浮点表示 Format short g 系统选择5位定点和5位浮点中更好的表示,Format long g 系统选择15位定点和15位浮点中更好的表示 Format ra
7、t 近似的有理数的表示 Format hex 十六进制的表示 Format bank 用元 角分（美制）定点表示 Format compact 变量之间没有空行 Format loose 变量之间有空行,Format命令的格式和作用如下：,1.2.3 MATLAB 中的常用函数,表1.1 常用的三角函数,1.3 矩阵与数组,1.3.1 MATLAB中矩阵的生成 1.3.2 MATLAB矩阵操作 1.3.3 数组创建与运算,1.3.1 MATLAB中矩阵的生成,MATLAB的基本单位是矩阵。直接输入创建矩阵整个矩阵以“”和“ ”作为首尾； 同行的元素用“，”或空格隔开； 不同行的元素用“；”或按
8、Enter键来分隔； 矩阵的元素可以为数字也可以为表达式； 如果进行的是数值计算，表达式中不可包含未知的变量。,学好的关键,例1.4 直接输入创建矩阵解：MATLAB命令为 A = 1,2,3; 4,15,60; 7,8,9 A =1 2 34 15 607 8 9,例1.5 生成3阶单位矩阵。解：Matlab命令为 eye(3) ans =1 0 00 1 00 0 1,例1.6 生成3阶元素全为1的矩阵。解：Matlab命令为 ones(3) ans =1 1 11 1 11 1 1,例1.7 生成3阶元素全为0的矩阵。解：Matlab命令为 zeros(3) ans =0 0 00 0
9、00 0 0,1:5 %步长为1的等差数列。 Ans =1 2 3 4 5,操作符“：”的说明,1.3.2 MATLAB矩阵操作,例1.7 已知矩阵 ，解：A=1 23 56;sin(3) 7 9;log(2) 6 1 A =1.0000 23.0000 56.00000.1411 7.0000 9.00000.6931 6.0000 1.0000A(2,3) %求矩阵A的第二行第三列元素。ans =9,抽取与修改矩阵A的一些元素.,A(4) %求矩阵A的第四个元素。 ans =23 A(2:4) %取矩阵A的A(2),A(3),A(4)。 ans =0.1411 0.6931 23.0000
10、A(1,:) %取矩阵A的第一行。 ans =1 23 56,A(:,3) %取矩阵A的第三列 ans =5691a=A(1,3) %把矩阵A的第一行第三列元素赋值给变量a。 a =56,矩阵的运算,1.3.3 数组创建与运算,特殊数组的创建： linspace(a,b,n) 给出区间a,b的n个等分点数据例1.12：利用如上命令给出区间0,1 的6个等分点数据.linspace(0,1,6) %给出区间0,1 的6个等分点数据ans =0 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000,乘法：.* ,左除：. ,右除：./ ,乘幂：,数组的运算：,除了作为1n的矩阵应遵
11、循矩阵的运算规则外，还提供了一些特殊的运算:点运算,例1.13：数组运算a=1:5 %定义数组a a =1 2 3 4 5 b=3:2:11 %定义数组b b =3 5 7 9 11,a.2 %数组a的每一个元素求平方 ans =1 4 9 16 25 a.*b %数组a的每一个元素乘以对应数组b的元素 ans =3 10 21 36 55,1.4 M文件与程序设计,1.4.1 文件的操作 1.4.2 命令文件 1.4.3 M函数文件 1.4.4 程序设计语句,表达式后面接分号,其结果仍保存在内存中,M文件名以字母开头，不要与内置函数重名,M文件有两种形式：命令文件和M函数文件。,由若干MAT
12、LAB语句或命令组成的文件,两种文件的扩展名都是.m,若程序为命令文件，则程序执行完以后，中间变量仍予以保留；,若程序为函数文件，则程序执行完以后，中间变量被全部删除。,1.4.1 文件的操作,新建M文件在命令窗口中选择File|New|M-File打开MATLAB自带的“M函数与M文件编辑器”用鼠标单击M-File ，,也可以对已经存在的M文件进行编辑、存储、修改和读取。,可在此编辑窗口编辑新M文件,图 1.5,图 1.6,图1.5,图1.6,1.4.2 命令文件,命令文件的一般形式为： .ma1.m, pp.m M文件有两种运行方式： 一是在命令窗口直接写文件名，按Enter键; 二是在编
13、辑窗口打开菜单Tools，再单击Run。 M文件保存的路径 一定要在搜索路径上,否则M文件不能运行。,例1.15 用M命令文件画出衰减振荡曲线 及其它的包络线 。t的取值范围是解：1.打开MATLAB命令窗口，单击File|New|Mfile(见图1.5)打开编辑窗口；,2.在编辑窗口逐行写下列语句； t=0:pi/50:4*pi; y0=exp(-t/3); y=exp(-t/3).*sin(3*t); plot(t,y,-r,t,y0,:b,t,-y0,:b) 3.保存M文件,并保存在搜索路径上，文件名为a1.m;4.运行M文件，在命令窗口写a1,并按Enter键，或者在编辑窗口打开菜单T
14、ools，在选择Run。,图 1.7 衰减振荡曲线与包络,1.4.3 M函数文件,M函数文件的一般形式为：function =()例1.16：设可逆方阵为A，编写同时求的M函数文件。,M函数文件可以有多个因变量和多个自变量，当有多个因变量时用括起来。,解：1.打开MATLAB命令窗口单击File|New|Mfile打开编辑窗口；2.在编辑窗口逐行写下列语句；function da,a2,inva,traa=comp4(x)%M函数文件comp4.m同时求矩阵x的四个值da=det(x) %da为矩阵x的行列式a2=x2 %a2为矩阵x的平方inva=inv(x) %inva为矩阵x的逆矩阵tr
15、aa=x %traa为矩阵x的转置3.保存M函数文件在搜索路径上,文件名为comp4.m;,4.命令窗口执行下列语句：A=1,2;5,8； %输入矩阵A。 comp4(A) %调用comp4.m函数计算矩阵A的。 da =-2 a2 =11 1845 74 inva =-4.0000 1.00002.5000 -0.5000 traa =1 52 8,练习：编写函数M文件，实现两个同阶方阵A*B以及A.*B,并调用此函数.,1.4.4 程序设计语句,for循环 for循环的语句为：for i=表达式 可执行语句1 可执行语句nend,for循环的循环体中,可多次嵌套for和其它的结构体,表达式
16、是一个向量，m:n，m:s:n， 字符串、字符串矩阵等,例1.17 利用for循环求1100的整数之和。 解: 1.建立命令文件exam117.m。%利用for循环求1100的整数之和sum=0;for i=1:100sum=sum+i; endsum 2. 执行命令文件exam117.m。exam117sum =5050,while循环 while循环的语句为： while 表达式循环体语句 end,只要表达式的值非零， 即为逻辑为“真“， 程序就继续循环;,表达式一般是由逻辑运算 和关系运算及一般的运算 组成的表达式，以判断循 环要继续进行还是停止。,只要表达式的值为零 就停止循环。,if
17、-else-end分支此分支结构有3种形式： if 表达式 执行语句end,如果表达式的值为真,就执行语句,否则执行end后面的语句。,if 表达式执行语句1else执行语句2end,功能:如果表达式的值为真,就执行语句1,否则执行语句2。,if-else-end分支,if 表达式1 执行语句1 elseif 表达式2执行语句2 else语句n end,否则判断表达式2，如果 表达式2的值为真，就执 行语句2，然后跳出if执 行语句。,如果表达式1的值为真， 就执行语句1，然后跳 出if执行语句；,否则，依此类推，一直进行下去。 如果所有的表达式的值都为假，就执行end后面的语句。,if-el
18、se-end分支,例1.20(学生练习) 编一函数计算函数值,解:1.建立M函数文件yx.m。 function y=yx(x) if x1y=x,elseif x=1 & x10 & x=30y=3*x-11 elsey=sin(x)+log(x) end 2.调用M函数文件计算 result=yx(0.2),yx(2),yx(30),yx(10*pi) result =0.2000 3.0000 79.0000 3.4473,1.5 Matlab绘图,1.5.1 plot(y) 1.5.2 plot(x,y) 1.5.3 plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3) 1.5.4 ezpl
19、ot(F,xmin,xmax) 1.5.5 二维特殊图形 1.5.6 三维网格命令mesh,1.5.1 plot(y),功能: 画一条或多条折线图。其中y是数值向量或数值矩阵 说明： y是数值向量，直线段连接顶点(i,y(i)画出折线图; y是数值矩阵时，为矩阵的每一列画出一条折线.,例1.22 画出向量1,3,2,9,0.5折线图。解:y=1,3,2,9,0.5; plot(y) ,1.5.2 plot(x,y),功能:画一条或多条折线图。 x可以是长度为n的数值向量或是nm的数值矩阵; y 也可以是长度为n的数值向量或是nm的数值矩阵.说明： x ,y 都是长度为n的数值向量，直线段连接顶
20、点(x(i),y(i)画出一条折线图； x 是长度为n的数值向量且y是nm的数值矩阵，在同一坐标系中绘出m条不同颜色的折线图.,例1.23 画出函数 在-5 x 5的图形。解:x=-5:.1:5; %取绘图横坐标向量点xy=sin(x.2); plot(x,y),grid on %图1.9曲线y=sinx2,图1.9曲线,1.5.3 plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3),功能:在同一图形窗口画出多条不同颜色曲线，曲线关系为 。例1.25 在同一图形窗口画出三个函数 ,y = x的图形,-2 x 2 。解:Matlab命令：x=-2:.1:2; plot(x,cos(2*x),x,x.
21、2,x,x) legend(cos(2x),x2,x) ,图1.11 例1.25的绘图结果,1.5.4 ezplot(F,xmin,xmax)功能:画出符号函数F在区间xmin,xmax内的图像 说明: F是只含有一个变量的函数。如果区间xmin,xmax缺省,默认区间为 .,解: syms t Ezplot(2/3*exp(-t/2)*cos(3/2*t),0,4*pi),图1.12 符号函数的图形,1.5.6 三维网格命令mesh函数mesh用来生成函数的网格曲面。 函数mesh 有如下三种形式：mesh(X,Y,Z) X,Y,Z是同维数的矩阵 mesh(x,y,Z) x,y是向量，而Z是
22、矩阵。等价于,mesh(Z) 若提供参数x,y,等价于mesh(x,y,Z),否则默认;x=1:n,y=1:m, 其中 .,例1.28 画出函数,在-3 x ,y 3及,在-10 x,y 10上的图形。,解: (1)建立命令文件me.m %函数 z=sin(x+siny) t1=-3:.1:3; x1,y1=meshgrid(t1); %生成格点矩阵 z1=sin(x1+sin(y1); %计算格点处的函数值,subplot(1,2,1),mesh(x1,y1,z1),title(sin(x+siny) %马鞍面z=x2-2y2 t2=-10:.3:10; x2,y2=meshgrid(t2)
23、;z2=x2.2-2*y2.2; subplot(1,2,2),mesh(x2,y2,z2),title(马鞍面),(2)执行命令文件me.mme,图1.14函数z = sin (x+sin y)与马鞍面的网格图,在图形上加格栅、图例和标注,定制坐标,图形保持,分割窗口,缩放图形,改变视角,图形处理,动 画,1、在图形上加格栅、图例和标注,（1）GRID ON: 加格栅在当前图上GRID OFF: 删除格栅,处理图形,（2） xlabel(string): 在当前图形的x轴上加图例string,ylabel(string): 在当前图形的y轴上加图例string,title(string):
24、在当前图形的顶端上加图例string,zlabel(string): 在当前图形的z轴上加图例string,例 在区间0,2*pi画sin(x)的图形，并加注图例“自变量X”、“函数Y”、“示意图”, 并加格栅.,解 x=linspace(0,2*pi,30);y=sin(x);plot(x,y)xlabel(自变量X)ylabel(函数Y)title(示意图)grid on,（3） gtext(string),命令gtext(string)用鼠标放置标注在现有的图上. 运行命令gtext(string)时，屏幕上出现当前图形，在 图形上出现一个交叉的十字，该十字随鼠标的移动移动， 当按下鼠标
25、左键时，该标注string放在当前十交叉的位 置.,例 在区间0,2*pi画sin(x)，并分别标注“sin(x)”cos(x)”.,解 x=linspace(0,2*pi,30);y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,x,z)gtext(sin(x);gtext(cos(x),2、定制坐标,Axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax),例 在区间0.005,0.01显示sin(1/x)的图形。,解 x=linspace(0.0001,0.01,1000);y=sin(1./x);plot(x,y)axis(0.005 0.01 -1 1),定制图形坐
26、标,将坐标轴返回到自动缺省值,Axis auto,3、图形保持,(1) hold onhold of,例 将y=sin(x)、z=cos(x)分别用点和线画出在同一屏幕上。,解 x=linspace(0,2*pi,30);y=sin(x);z=cos(x)plot(x,z)hold onplot(x,y),保持当前图形, 以便继续画图到当前图上,释放当前图形窗口,(2) figure(h),例 区间0,2*pi新建两个窗口分别画出y=sin(x)；z=cos(x)。,解 x=linspace(0,2*pi,100);y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y);title(sin(x
27、);pausefigure(2);plot(x,z);title(cos(x);,新建h窗口，激活图形使其可见，并把它置于其它图形之上,4、分割窗口,h=subplot(mrows,ncols,thisplot),划分整个作图区域为mrows*ncols块（逐行对块访问）并激活第thisplot块，其后的作图语句将图形画在该块上。,激活已划分为mrows*ncols块的屏幕中的第thisplot块，其后的作图语句将图形画在该块上。,命令Subplot(1,1,1)返回非分割状态。,subplot(mrows,ncols,thisplot),subplot(1,1,1),解x=linspace(
28、0,2*pi,100);y=sin(x); z=cos(x); a=sin(x).*cos(x);b=sin(x)./(cos(x)+eps)subplot(2,2,1);plot(x,y),title(sin(x)subplot(2,2,2);plot(x,z),title(cos(x)subplot(2,2,3);plot(x,a),title(sin(x)cos(x)subplot(2,2,4);plot(x,b),title(sin(x)/cos(x),例 将屏幕分割为四块，并分别画出y=sin(x)，z=cos(x)，a=sin(x)*cos(x),b=sin(x)/cos(x)。,
29、1.6数据的导入,一、导入文本文件 1. load函数、dlmread函数文本文件需要具备统一的行列模式，使用分隔符作为数据项间隔，这些分隔符包括空格、逗号、tab、分号或其它。数据文件可能附带标题行和行列头标签。 数值数据 对于数值数据可以直接使用load函数装载，例如my_data.txt中数据如下： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 命令A = load(my_data.txt)装载该文本文件数据。,如果数值数据使用其它分隔符，可以使用dlmread读入，假设my_data.txt中数据如下： 7.2;8.5;6.2;6.6 5.4;9.2;8.1;7.2 命令A = dlmread(my_data.txt, ;)读入该数据. 2.数据向导file-import data,
