MATLAB实验.docx
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MATLAB实验
实验报告本
课程名称：
MATLAB实验
指导老师：
班级：
电信
姓名：
学号：
～学年度第学期
广东石油化工学院计算机与电子信息学院
目录
实验一、基础准备及入门1－5页
实验二、数值数组及其运算6-17页
实验三、字符串、元胞和构架数组17-25页
实验四、符号计算25-34页
实验五、数据和函数的可视化35-43页
实验一基础准备及入门
实验目的：
1、讲述MATLAB正常运行所必须具备的基础条件；
2、是简明系统地介绍高度集成的Desktop操作桌面的功能和使用方法。
实验内容：
.1.1复数和复数矩阵
【例1.3.3-1】复数
表达，及计算
。
（1）z1=3+4i
z1=3.0000+4.0000i
（2）z2=1+2*i
z3=2*exp（i*pi/6）
z=z1*z2/z3
z2=1.0000+2.0000i
z3=1.7321+1.0000i
z=0.3349+5.5801i
【例1.3.3-2】复数矩阵的生成及运算
A=[1,3;2,4]-[5,8;6,9]*i
B=[1+5i,2+6i;3+8*i,4+9*i]
C=A*B
A=
1.0000-5.0000i3.0000-8.0000i
2.0000-6.0000i4.0000-9.0000i
B=
1.0000+5.0000i2.0000+6.0000i
3.0000+8.0000i4.0000+9.0000i
C=
1.0e+002*
0.99001.1600-0.0900i
1.1600+0.0900i1.3700
【例1.3.3-3】求上例复数矩阵C的实部、虚部、模和相角。
C_real=real（C）
C_imag=imag（C）
C_magnitude=abs（C）
C_phase=angle（C）*180/pi%以度为单位计算相角
C_real=
99116
116137
C_imag=
0-9
90
C_magnitude=
99.0000116.3486
116.3486137.0000
C_phase=
0-4.4365
4.43650
【例1.3.3-4】用MATLAB计算
能得到–2吗？
（1）a=-8;
r=a^（1/3）
r=1.0000+1.7321i
（2）m=[0,1,2];
R=abs（a）^（1/3）;
Theta=（angle（a）+2*pi*m）/3;
rrr=R*exp（i*Theta）
rrr=1.0000+1.7321i-2.0000+0.0000i1.0000-1.7321i
（3）
t=0:
pi/20:
2*pi;x=R*sin（t）;y=R*cos（t）;
plot（x,y,'b:
'）,grid
holdon
plot（rrr
（1）,'.','MarkerSize',50,'Color','r'）
plot（rrr（[2,3]）,'o','MarkerSize',15,'Color','b'）
axis（[-3,3,-3,3]）,axissquare
holdoff
图1.3-2
.1.2计算结果的图形表示
【例1.3.4-1】画出衰减振荡曲线
及其它的包络线
。
的取值范围是
。
（图1.3-3）
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'）
grid
图1.3-3
【例1.3.4-2】画出
所表示的三维曲面（图1.3-4）。
的取值范围是
。
clear;x=-8:
0.5:
8;
y=x';
X=ones（size（y））*x;
Y=y*ones（size（x））;
R=sqrt（X.^2+Y.^2）+eps;%<5>
Z=sin（R）./R;%<6>
surf（X,Y,Z）;%
colormap（cool）%
xlabel（'x'）,ylabel（'y'）,zlabel（'z'）
图1.3-4
.1.3内存变量查阅、删除的指令操作法
【例1.7.2-1】在指令窗中运用who,whos查阅MATLAB内存变量。
who
Yourvariablesare:
AC_magnitudeSmz1
BC_phaseThetarz2
CC_realarrrz3
C_imagRansz
whos
NameSizeBytesClassAttributes
A2x264doublecomplex
B2x264doublecomplex
C2x264doublecomplex
C_imag2x232double
C_magnitude2x232double
C_phase2x232double
C_real2x232double
R1x18double
S1x18double
Theta1x324double
a1x18double
ans1x18double
m1x324double
r1x116doublecomplex
rrr1x348doublecomplex
【例1.7.2-2】在指令窗中运用clear指令可以删除内存中的变量。
clearBnumber
who
Yourvariablesare:
AC_magnitudeSmz1
BC_phaseThetarz2
CC_realarrrz3
C_imagRansz
【例1.7.2-3】通过“工作空间浏览器”的运作，采用图形显示内存变量Z。
图1.7-3
.1.4数据文件的存取
【例1.7.4-1】数据的存取。
（假定内存中已经存在变量X,Y,Z）
（1）
mkdir（'c:
\','my_dir'）;
cdc:
\my_dir
savesafXYZ
dir
>>mkdir（'c:
\','my_dir'）;
cdc:
\my_dir
savesafXYZ
dir
...saf.mat
（2）
clear
loadsafZ
who
>>clear
loadsafZ
who
Yourvariablesare:
Z
实验心得：
通过本次实验，了解了MATLAB的正确安装方法和MATLAB环境的启动，指令窗是MATLAB最重要的操作界面，并初步认识了历史指令窗、当前目录浏览器、工作空间浏览器、内存数组编辑器、交互界面分类目录窗、M文件编辑/调试器、及帮助导航/浏览器。
实验二数值数组及其运算
实验目的：
1、了解数值数组（NumericArray）和数组运算（ArrayOperations）
2、一、二维数值数组的创建、寻访；数组运算和矩阵运算的区别；实现数组运算的基本函数；多项式的表达、创建和操作；常用标准数组生成函数和数组构作技法；高维数组的创建、寻访和操作；非数NaN、“空”数组概念和应用；关系和逻辑操作。
实验内容：
引导
【例2.1-1】绘制函数
在
时的曲线。
x=0:
0.1:
1
y=x.*exp（-x）
plot（x,y）,xlabel（'x'）,ylabel（'y'）,title（'y=x*exp（-x）'）
图2.1-1
>>x=0:
0.1:
1
x=
Columns1through6
00.10000.20000.30000.40000.5000
Columns7through11
0.60000.70000.80000.90001.0000
>>y=x.*exp（-x）
y=
Columns1through6
00.09050.16370.22220.26810.3033
Columns7through11
0.32930.34760.35950.36590.3679
>>plot（x,y）,xlabel（'x'）,ylabel（'y'）,title（'y=x*exp（-x）'）
一维数组的创建和寻访
一维数组的子数组寻访和赋值
【例2.2.2-1】子数组的寻访（Address）。
rand（'state',0）
x=rand（1,5）
x（3）
x（[125]）
x（1:
3）
x（3:
end）%
x（3:
-1:
1）%
x（find（x>0.5））
x（[12344321]）
>>rand（'state',0）
>>x=rand（1,5）
x=
0.95010.23110.60680.48600.8913
>>x（3）
ans=
0.6068
>>x（[125]）
ans=
0.95010.23110.8913
>>x（1:
3）
ans=
0.95010.23110.6068
>>x（3:
end）
ans=
0.60680.48600.8913
>>x（3:
-1:
1）
ans=
0.60680.23110.9501
>>x（find（x>0.5））
ans=
0.95010.60680.8913
>>x（[12344321]）
ans=
Columns1through5
0.95010.23110.60680.48600.4860
Columns6through8
0.60680.23110.9501
二维数组的创建
直接输入法
【例2.3.1-1】在MATLAB环境下，用下面三条指令创建二维数组C。
a=2.7358;b=33/79;
C=[1,2*a+i*b,b*sqrt（a）;sin（pi/4）,a+5*b,3.5+i]
>>a=2.7358;b=33/79;C=[1,2*a+i*b,b*sqrt（a）;sin（pi/4）,a+5*b,3.5+i]
C=
1.00005.4716+0.4177i0.6909
0.70714.82443.5000+1.0000i
>>
【例2.3.1-2】复数数组的另一种输入方式。
M_r=[1,2,3;4,5,6],M_i=[11,12,13;14,15,16]
CN=M_r+i*M_i
>>M_r=[1,2,3;4,5,6],M_i=[11,12,13;14,15,16]
M_r=
123
456
M_i=
111213
141516
>>CN=M_r+i*M_i
CN=
1.0000+11.0000i2.0000+12.0000i3.0000+13.0000i
4.0000+14.0000i5.0000+15.0000i6.0000+16.0000i
利用M文件创建和保存数组
【例2.3.2-1】创建和保存数组AM的MyMatrix.m文件。
（1）
%MyMatrix.mCreationandpreservationofmatrixAM
AM=[101,102,103,104,105,106,107,108,109;...
201,202,203,204,205,206,207,208,209;...
301,302,303,304,305,306,307,308,309];
二维数组元素的标识
“逻辑1”标识
【例2.4.3-1】找出数组
中所有绝对值大于3的元素。
A=zeros（2,5）;
A（:
）=-4:
5
L=abs（A）>3
islogical（L）
X=A（L）
>>A=zeros（2,5）;A（:
）=-4:
5
A=
-4-2024
-3-1135
>>L=abs（A）>3
L=
10001
00001
>>islogical（L）
ans=
1
>>X=A（L）
X=
-4
4
5
二维数组的子数组寻访和赋值
【例2.5-1】不同赋值方式示例。
A=zeros（2,4）
A（:
）=1:
8
s=[235];
A（s）
Sa=[102030]'
A（s）=Sa
A（:
[23]）=ones
（2）
>>A=zeros（2,4）
A=
0000
0000
>>A（:
）=1:
8
A=
1357
2468
>>s=[235];A（s）
ans=
235
>>Sa=[102030]'
Sa=
10
20
30
>>A（s）=Sa
A=
120307
10468
>>A（:
[23]）=ones
（2）
A=
1117
10118
执行数组运算的常用函数
执行数组运算的常用函数
【例2.6.2-1】演示pow2的数组运算性质。
A=[1:
4;5:
8]
pow2（A）
>>A=[1:
4;5:
8]
A=
1234
5678
>>pow2（A）
ans=
24816
3264128256
数组运算和矩阵运算
数组运算和矩阵运算指令对照汇总
【例2.7.1-1】两种不同转置的比较
clear;A=zeros（2,3）;
A（:
）=1:
6;
A=A*（1+i）
A_A=A.'
A_M=A'
>>clear;A=zeros（2,3）;A（:
）=1:
6;A=A*（1+i）
A=
1.0000+1.0000i3.0000+3.0000i5.0000+5.0000i
2.0000+2.0000i4.0000+4.0000i6.0000+6.0000i
>>A_A=A.'
A_A=
1.0000+1.0000i2.0000+2.0000i
3.0000+3.0000i4.0000+4.0000i
5.0000+5.0000i6.0000+6.0000i
>>A_M=A'
A_M=
1.0000-1.0000i2.0000-2.0000i
3.0000-3.0000i4.0000-4.0000i
5.0-5.0000i6.0000-6.0000i
2.9标准数组生成函数和数组操作函数
2.9.2标准数组生成函数
【例2.9.1-1】标准数组产生的演示。
ones（1,2）
ones
（2）
randn（'state',0）
randn（2,3）
D=eye（3）
diag（D）
diag（diag（D））
repmat（D,1,3）
>>ones（1,2）
ans=
11
>>ones
（2）
ans=
11
11
>>randn（'state',0）
>>randn（2,3）
ans=
-0.43260.1253-1.1465
-1.66560.28771.1909
>>D=eye（3）
D=
100
010
001
>>diag（diag（D））
ans=
100
010
001
>>diag（D）
ans=
1
1
1
>>repmat（D,1,3）
ans=
100100100
010010010
001001001
数组操作函数
【例2.9.2-1】diag与reshape的使用演示。
a=-4:
4
A=reshape（a,3,3）
a1=diag（A,1）
A1=diag（a1,-1）
>>a=-4:
4
a=
-4-3-2-101234
>>A=reshape（a,3,3）
A=
-4-12
-303
-214
>>a1=diag（A,1）
a1=
-1
3
>>A1=diag（a1,-1）
A1=
000
-100
030
数组构作技法综合
【例2.10-1】数组的扩展。
（1）数组的赋值扩展法
A=reshape（1:
9,3,3）
A（5,5）=111
A（:
6）=222
>>A=reshape（1:
9,3,3）
A=
147
258
369
>>A（5,5）=111
A=
14700
25800
36900
00000
0000111
>>A（:
6）=222
A=
14700222
25800222
36900222
00000222
0000111222
高维数组
高维数组的创建
【例2.11.1-1】“全下标”元素赋值方式创建高维数组演示。
A（2,2,2）=1
B（2,5,:
）=1:
3
A（:
:
1）=
147
258
369
A（:
:
2）=
000
010
000
B（:
:
1）=
00000
00001
B（:
:
2）=
00000
00002
B（:
:
3）=
00000
00003
高维数组的标识
【例2.11.2-1】维数、大小和长度
clear;A=reshape（1:
24,2,3,4）;
dim_A=ndims（A）
size_A=size（A）
L_A=length（A）
dim_A=
3
size_A=
234
L_A=
4
高维数组构作和操作函数汇总
【例2.11.3-1】数组元素对称交换指令flipdim的使用示例。
A=reshape（1:
18,2,3,3）
A（:
:
1）=
135
246
A（:
:
2）=
7911
81012
A（:
:
3）=
131517
141618
flipdim（A,1）
ans（:
:
1）=
246
135
ans（:
:
2）=
81012
7911
ans（:
:
3）=
141618
131517
flipdim（A,3）
ans（:
:
1）=
131517
141618
ans（:
:
2）=
7911
81012
ans（:
:
3）=
135
246
“非数”和“空”数组
非数NaN
【例2.12.1-1】非数的产生和性质演示。
（1）a=0/0,b=0*log（0）,c=inf-inf
a=
NaN
b=
NaN
c=
NaN
（2）0*a,sin（a）
ans=
NaN
ans=
NaN
（3）a==nan
ans=
0
（4）a~=nan
a==b
b>c
ans=
1
ans=
0
ans=
0
（5）class（a）
isnan（a）
ans=
double
ans=
1
“空”数组
【例2.12.2-1】关于“空”数组的算例。
（1）a=[],b=ones（2,0）,c=zeros（2,0）,d=eye（2,0）,f=rand（2,3,0,4）
a=
[]
b=
Emptymatrix:
2-by-0
c=
Emptymatrix:
2-by-0
d=
Emptymatrix:
2-by-0
f=
Emptyarray:
2-by-3-by-0-by-4
（2）class（a）
isnumeric（a）
isempty（a）
ans=
double
ans=
1
ans=
1
whicha
ndims（a）
size（a）
aisavariable.
ans=
2
ans=
00
（3）b_c1=b.*c
b_c2=b'*c
b_c3=b*c'
b_c1=
Emptymatrix:
2-by-0
b_c2=
[]
b_c3=
00
00
（4）a==b
b==c
c>d
a==0
a~=0
（5）A=reshape（-4:
5,2,5）
L2=A>10
find（L2）
（6）A（:
[2,4]）=[]
实验心得：
通过本实验，了解了一、二维数值数组的创建、寻访；数组运算和矩阵运算的区别；实现数组运算的基本函数；多项式的表达、创建和操作；常用标准数组生成函数和数组构作技法；高维数组的创建、寻访和操作；非数NaN、“空”数组概念和应用；关系和逻辑操作。
实验三字符串、元胞和构架数组
实验目的：
1、了解内建数据类型（Built-indatatype）
2、认识数值数组（NumericArray），字符串数组（CharacterStringArray）、元胞数组（Cellarray）和构架数组（Structurearray）
实验内容：
.1.5字符串入门
【例3.1.1-1】先请读者实际操作本例，以体会数值量与字符串的区别。
clear
a=12345.6789
class（a）
a_s=size（a）
b='S'
class（b）
b_s=size（b）
whos
a=1.2346e+004
a_s=11
b=S
ans=char
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