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1、第第1章章 MATLAB操作基操作基础础数数 学学 软软 件件数学三大软件：MatlabMathematicaMaple统计：spss、sas、systat等运筹：lingo等MATLAB介绍 MATLAB意为“矩阵实验室”，源自 Matrix Laboratory，它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB 在各个领域得到了广泛的应用。在许多诸如控制论、时间序列分析、系统仿真、图像信号处理等方面产生了大量的矩阵及其他计算问题。自己去编写大量的繁复的计算程序，不仅会消耗大量的时间和精力，减缓工作进程，而且往往质量不高。美国Mathwork软件公司推出的Matlab软件就是为了
2、给人们提供一个方便的数值计算平台而设计的。它将一个优秀软件的易用性与可靠性、通用性与专业性、一般目的的应用与高深的科学技术应用有机的相结合。MATLAB是一种直译式的高级语言，比其它程序设计语言容易。MATLAB已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了，它集科学计算、图象处理；声音处理于一身，并提供了丰富的Windows图形界面设计方法。MATLAB在美国已经作为大学工科学生必修的计算机语言之一（C,FORTRAN,ASSEMBLER,MATLAB）。近年来，MATLAB语言已在我国推广使用，现在已应用于各学科研究部门和许多高等院校。MATLAB语言不受计算机硬件的影响，286以上的计算机都可以使用。
3、1.1 MATLAB概述概述1.1.1 MATLAB的发展的发展 1984年，年，MATLAB第第1版版(DOS版版)1992年，年，MATLAB4.0版版 1994年，年，MATLAB 4.2版版 1997年，年，MATLAB 5.0版版 1999年，年，MATLAB 5.3版版 2000年，年，MATLAB 6.0版版 2001年，年，MATLAB 6.1版版 2002年，年，MATLAB 6.5版版 2004年，年，MATLAB 7.0版版1.1.2 MATLAB的主要功能的主要功能1数值计算和符号计算功能数值计算和符号计算功能MATLAB以矩阵作为数据操作的基本单位，以矩阵作为数据操作
4、的基本单位，还提供了十分丰富的数值计算函数。还提供了十分丰富的数值计算函数。MATLAB和著名的符号计算语言和著名的符号计算语言Maple相相结合，使得结合，使得MATLAB具有符号计算功能。具有符号计算功能。2绘图功能绘图功能MATLAB提供了两个层次的绘图操作：一提供了两个层次的绘图操作：一种是对图形句柄进行的低层绘图操作，另种是对图形句柄进行的低层绘图操作，另一种是建立在低层绘图操作之上的高层绘一种是建立在低层绘图操作之上的高层绘图操作。图操作。3编程语言编程语言MATLAB具有程序结构控制、函数调用、具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程序语数据结构、输入输出、面
5、向对象等程序语言特征，而且简单易学、编程效率高。言特征，而且简单易学、编程效率高。4MATLAB工具箱工具箱 MATLAB工具箱分为两大类：功能性工工具箱分为两大类：功能性工具箱和学科性工具箱。具箱和学科性工具箱。1.1.3 初识初识MATLAB例例1-1 绘制正弦曲线和余弦曲线。绘制正弦曲线和余弦曲线。x=0:0.5:360*pi/180;plot(x,sin(x),x,cos(x);例例1-2 求方程求方程 3x4+7x3+9x2-23=0的全部根。的全部根。p=3,7,9,0,-23;%建立多项式系数向量建立多项式系数向量x=roots(p)%求根求根例例1-3 求积分求积分quad(x
6、.*log(1+x),0,1)例例1-4 求解线性方程组。求解线性方程组。a=2,-3,1;8,3,2;45,1,-9;b=4;2;17;x=inv(a)*b 1.2 MATLAB的运行环境与安装的运行环境与安装1.2.1 MATLAB的运行环境的运行环境硬件环境：硬件环境：(1)CPU(2)内存内存(3)硬盘硬盘(4)CD-ROM驱动器和鼠标。驱动器和鼠标。软件环境：软件环境：(1)Windows 98/NT/2000 或或Windows XP(2)其他软件根据需要选用其他软件根据需要选用1.2.2 MATLAB的安装的安装安装安装MATLAB 7.0系统，需运行系统自带的系统，需运行系统自
7、带的安装程序安装程序setup.exe，可以按照安装提示依次，可以按照安装提示依次操作。操作。1.3 MATLAB集成环境集成环境1.3.1 启动与退出启动与退出MATLAB集成环集成环境境1MATLAB系统的启动系统的启动与一般的与一般的Windows程序一样，启动程序一样，启动MATLAB系统有系统有3种常见方法：种常见方法：(1)使用使用Windows“开始开始”菜单。菜单。(2)运行运行MATLAB系统启动程序系统启动程序matlab.exe。(3)利用快捷方式。利用快捷方式。启动启动MATLAB后，将进入后，将进入MATLAB 7.0集集成环境。成环境。MATLAB 7.0集成环境包
8、括集成环境包括MATLAB主窗口、命令窗口主窗口、命令窗口(Command Window)、工作空间窗口、工作空间窗口(Workspace)、命、命令历史窗口令历史窗口(Command History)、当前目录、当前目录窗口窗口(Current Directory)和启动平台窗口和启动平台窗口(Launch Pad)。当当MATLAB安装完安装完毕并首次启动时，毕并首次启动时，展现在屏幕上的界展现在屏幕上的界面为面为MATLAB的默的默认界面，如右图所认界面，如右图所示。示。2MATLAB系统的退出系统的退出要退出要退出MATLAB系统，也有系统，也有3种常见方法：种常见方法：(1)在在MA
9、TLAB主窗口主窗口File菜单中选择菜单中选择Exit MATLAB命令。命令。(2)在在MATLAB命令窗口输入命令窗口输入Exit或或Quit命命令。令。(3)单击单击MATLAB主窗口的主窗口的“关闭关闭”按钮。按钮。1.3.2 主窗口主窗口MATLAB主窗口是主窗口是MATLAB的主要工作界的主要工作界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，还主面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，还主要包括菜单栏和工具栏。要包括菜单栏和工具栏。1菜单栏菜单栏在在MATLAB 6.5主窗口的菜单栏，共包含主窗口的菜单栏，共包含File、Edit、View、Web、Window和和Help 6个菜单项。个菜单项。(
10、1)File菜单项：菜单项：File菜单项实现有关文件的菜单项实现有关文件的操作。操作。(2)Edit菜单项：菜单项：Edit菜单项用于命令窗口菜单项用于命令窗口的编辑操作。的编辑操作。(3)View菜单项：菜单项：View菜单项用于设置菜单项用于设置MATLAB集成环境的显示方式。集成环境的显示方式。(4)Web菜单项：菜单项：Web菜单项用于设置菜单项用于设置MATLAB的的Web操作。操作。(5)Window菜单项：主窗口菜单栏上的菜单项：主窗口菜单栏上的Window菜单，只包含一个子菜单菜单，只包含一个子菜单Close all，用于关闭所有打开的编辑器窗口，包括，用于关闭所有打开的编辑
11、器窗口，包括M-file、Figure、Model和和GUI窗口。窗口。(6)Help菜单项：菜单项：Help菜单项用于提供帮助菜单项用于提供帮助信息。信息。2工具栏工具栏MATLAB 7.0主窗口的工具栏共提供了主窗口的工具栏共提供了10个个命令按钮。这些命令按钮均有对应的菜单命令按钮。这些命令按钮均有对应的菜单命令，但比菜单命令使用起来更快捷、方命令，但比菜单命令使用起来更快捷、方便。便。1.3.3 命令窗口命令窗口命令窗口是命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，用的主要交互窗口，用于输入命令并显示除图形以外的所有执行于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果。结果。MATLAB命令窗口中的
12、命令窗口中的“”为命令提示符，为命令提示符，表示表示MATLAB正在处于准备状态。在命令正在处于准备状态。在命令提示符后键入命令并按下回车键后，提示符后键入命令并按下回车键后，MATLAB就会解释执行所输入的命令，并就会解释执行所输入的命令，并在命令后面给出计算结果。在命令后面给出计算结果。一般来说，一个命令行输入一条命令，命一般来说，一个命令行输入一条命令，命令行以回车结束。令行以回车结束。但一个命令行也可以输入若干条命令，各但一个命令行也可以输入若干条命令，各命令之间以逗号分隔，若前一命令后带有命令之间以逗号分隔，若前一命令后带有分号，则逗号可以省略。例如分号，则逗号可以省略。例如p=15
13、,m=35p=15;m=35如果一个命令行很长，一个物理行之内写如果一个命令行很长，一个物理行之内写不下，可以在第一个物理行之后加上不下，可以在第一个物理行之后加上3个小个小黑点并按下回车键，然后接着下一个物理黑点并按下回车键，然后接着下一个物理行继续写命令的其他部分。行继续写命令的其他部分。3个小黑点称为个小黑点称为续行符，即把下面的物理行看作该行的逻续行符，即把下面的物理行看作该行的逻辑继续。辑继续。在在MATLAB里，有很多的控制键和方向键里，有很多的控制键和方向键可用于命令行的编辑。可用于命令行的编辑。1.3.4 工作空间窗口工作空间窗口工作空间是工作空间是MATLAB用于存储各种变量
14、和用于存储各种变量和结果的内存空间。在该窗口中显示工作空结果的内存空间。在该窗口中显示工作空间中所有变量的名称、大小、字节数和变间中所有变量的名称、大小、字节数和变量类型说明，可对变量进行观察、编辑、量类型说明，可对变量进行观察、编辑、保存和删除。保存和删除。1.3.5 当前目录窗口和搜索路径当前目录窗口和搜索路径1当前目录窗口当前目录窗口当前目录是指当前目录是指MATLAB运行文件时的工作运行文件时的工作目录，只有在当前目录或搜索路径下的文目录，只有在当前目录或搜索路径下的文件、函数可以被运行或调用。件、函数可以被运行或调用。在当前目录窗口中可以显示或改变当前目在当前目录窗口中可以显示或改变
15、当前目录，还可以显示当前目录下的文件并提供录，还可以显示当前目录下的文件并提供搜索功能。搜索功能。将用户目录设置成当前目录也可使用将用户目录设置成当前目录也可使用cd命命令。例如，将用户目录令。例如，将用户目录c:mydir设置为当前设置为当前目录，可在命令窗口输入命令：目录，可在命令窗口输入命令：cd c:mydir1.3.6 命令历史记录窗口命令历史记录窗口在默认设置下，历史记录窗口中会自动保在默认设置下，历史记录窗口中会自动保留自安装起所有用过的命令的历史记录，留自安装起所有用过的命令的历史记录，并且还标明了使用时间，从而方便用户查并且还标明了使用时间，从而方便用户查询。而且，通过双击命
16、令可进行历史命令询。而且，通过双击命令可进行历史命令的再运行。如果要清除这些历史记录，可的再运行。如果要清除这些历史记录，可以选择以选择Edit菜单中的菜单中的Clear Command History命令。命令。1.3.7 启动平台窗口和启动平台窗口和Start按钮按钮MATLAB 6.5的启动平台窗口可以帮助用户的启动平台窗口可以帮助用户方便地打开和调用方便地打开和调用MATLAB的各种程序、的各种程序、函数和帮助文件。函数和帮助文件。MATLAB 6.5主窗口左下角还有一个主窗口左下角还有一个Start按钮，单击该按钮会弹出一个菜单，选择按钮，单击该按钮会弹出一个菜单，选择其中的命令可以
17、执行其中的命令可以执行MATLAB产品的各种产品的各种工具，并且可以查阅工具，并且可以查阅MATLAB包含的各种包含的各种资源。资源。1.4 MATLAB帮助系统帮助系统1.4.1 帮助窗口帮助窗口进入帮助窗口可以通过以下进入帮助窗口可以通过以下3种方法：种方法：(1)单击单击MATLAB主窗口工具栏中的主窗口工具栏中的Help按按钮。钮。(2)在命令窗口中输入在命令窗口中输入helpwin、helpdesk或或doc。(3)选择选择Help菜单中的菜单中的“MATLAB Help”选选项。项。1.4.2 帮助命令帮助命令MATLAB帮助命令包括帮助命令包括help、lookfor以及以及模糊
18、查询。模糊查询。1help命令命令在在MATLAB 6.5命令窗口中直接输入命令窗口中直接输入help命命令将会显示当前帮助系统中所包含的所有令将会显示当前帮助系统中所包含的所有项目，即搜索路径中所有的目录名称。同项目，即搜索路径中所有的目录名称。同样，可以通过样，可以通过help加函数名来显示该函数的加函数名来显示该函数的帮助说明。帮助说明。2lookfor命令命令help命令只搜索出那些关键字完全匹配的结命令只搜索出那些关键字完全匹配的结果，果，lookfor命令对搜索范围内的命令对搜索范围内的M文件进文件进行关键字搜索，条件比较宽松。行关键字搜索，条件比较宽松。lookfor命令只对命令
19、只对M文件的第一行进行关键文件的第一行进行关键字搜索。若在字搜索。若在lookfor命令加上命令加上-all选项，则选项，则可对可对M文件进行全文搜索。文件进行全文搜索。3模糊查询模糊查询MATLAB 6.0以上的版本提供了一种类似模以上的版本提供了一种类似模糊查询的命令查询方法，用户只需要输入糊查询的命令查询方法，用户只需要输入命令的前几个字母，然后按命令的前几个字母，然后按Tab键，系统就键，系统就会列出所有以这几个字母开头的命令。会列出所有以这几个字母开头的命令。1.4.3 演示系统演示系统在帮助窗口中选择演示系统在帮助窗口中选择演示系统(Demos)选项卡，选项卡，然后在其中选择相应的演示模块，或者在然后在其中选择相应的演示模块，或者在命令窗口输入命令窗口输入Demos，或者选择主窗口，或者选择主窗口Help菜单中的菜单中的Demos子菜单，打开演示系统。子菜单，打开演示系统。1.4.4 远程帮助系统远程帮助系统在在MathWorks公司的主页公司的主页(http:/)上可以找到很多上可以找到很多有用的信息，国内的一些网站也有丰富的信有用的信息，国内的一些网站也有丰富的信息资源。息资源。