Matlab学习笔记.docx
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Matlab学习笔记
基础知识
重要知识
●；语句结束，屏蔽显示，提高编译效率
●...分行书写
●Size获取矩阵的尺寸
●0.01可以简写为.01
●Matlab中运算表达式中更改优先级的括号（）和[]均可以，但是函数参数中必须要用（）
●‘转置运算法
●clc清屏（命令窗口）
●clear清除变量
●%行注释
●Who/whos查看工作空间变量
●Plot绘图函数
X=0:
0.1:
6;
Y=sin（x）;
Plot（x,y）;
●帮助
Helpdesk
Doc
Helpwin
HelpXXX索引帮助
Lookfor***内容查找
●Diary
Diaryfilename命令窗口日志（命令窗口的输出和输入都会被保持到文件中）
Diaryoff终止日志写入
Dirayon重新日志写入
●常用符号
+-*/^exp（自然指数）
Matlab搜索路径
Path:
查看搜索路径
Addpath增加目录到搜索路径
Path2rc增加当前目录到搜索路径
Rmpath移除matlab中的搜索路径
Pathtool图形化设置搜索路径
UserPath设置启动目录设置完后要savepath保持
Cd当前目录（不带参数直接显示当前目录）也可以像dos命令一样更改当前目录
which命令，它能帮助我们找到正在执行的m文件版本和它的路径（若有多个同名m文件，按照路径搜索顺序返回第一个）。
如果用户在MATLAB提示符后输入一个名字，那么MATLAB在解释器将按以下顺序
寻找这个名字：
1.它先查看这个名字是否是个变量名。
如果它是一个变量，MATLAB将会显示出这个
变量的值。
2.然后检查看它是否是内建函数或命令。
如果是，则执行对应的函数或命令。
3.检查是不是在当前目录下的一个M文件。
如果是，则执行对应的函数或命令。
4.检查是不是在MATLAB搜索路径的所有目录下的一个M文件。
如果是，则执行对
应的函数或命令。
注意：
如果首先检测到的是变量名，且这个变量名与MATLAB的某一个函数或命令同
名，那么这个函数或命令将变得无法访问。
这是初学者易犯的错误之一。
编程隐患
如果变量名与MATLAB中的函数或命令重名，那么这个函数或命令将不能被访问。
还有，如果有多个函数或命令重名，那么MATLAB将会执行在搜索路径中找到的第一
个，其他的将不会被执行。
对于初学者，这也是一个常见的问题，往往将M文件的名字与
MATLAB内建函数或命令重名，从而导致函数或命令的不能访问。
编程隐患
不
要创建和MATLAB内建函数或命令同名的M文件。
数据的显示
format改变默认显示格式
当数据重复在命令窗口（TheCommandWindows）时，整数以整形形式显示，其他值将以
默认格式显示。
MATLAB的默认格式是精确到小数点后四位。
如果一个数太大或太小，那
么将会以科学记数法的形式显示。
x=100.11
y=1001.1
z=0.00010011
x=
100.1100
y=
1.0011e+03
z=
1.0011e-04
format命令结果例子
formatshort保留小数点后4位（默认格式）12.3457
formatlong保留小数点后14位12.345678901234567
formatshorte带有5位有效数字科学记数法1.2346e+00
formatshortg总共有5个数字，可以用科学记数法，也可不用12.346
formatlonge带有15位有效数字科学记数法1.234567890123457e+001
formatlongg总共有5个数字，可以用科学记数法，也可不用12.3456789012346
formatbank美元格式12.35
formathex用16进制表示4028b0fcd32f707a
formatrat两个小整数的比1000/81
formatcompact隐藏多余的换行符
formatloose使用多余的换行符
format+只显示这个数的正负+
disp显示数据
另一种显示数据的方法是用disp函数。
disp需要一个数组参数，它将值将显示在命令窗口（TheCommandWindows）中。
如果这个数组是字符型（char），那么包含在这个数组中的字符串将会打印在命令窗口（TheCommandWindows）中。
此函数可联合num2str（将一个数转化为字符串）和int2str（将一个整数转化为字符串）来产生新的信息，显示在命令窗口（TheCommandWindows）中。
例如，下面的语句将“thevalueofpi=3.1416”显示在命令窗口（TheCommandWindows）中。
第一句创建了一个字符型数组,第二句用于显示这个数组。
>>str=['thevalueofpi='num2str（pi）];定义字符数组，数组元素间空格或逗号间隔均可
>>disp（str）;
thevalueofpi=3.1416
b=[789];
>>disp（b）
789
fprintf格式化显示数据
用fprintf函数显示数据是一种十分简便方法。
fprintf函数显示带有相关文本的一个或多个值，允许程序员控制显示数据的方式。
>>fprintf（'thevalueofpiis%6.2f\n',pi）%\n别忘了，否则命令提示符>>紧跟在字符串
thevalueofpiis3.14%后面，很难看
fprintf函数有一个重大的局限性，只能显示复数的实部。
当我们的计算结果是复数时，这个局限性将会产生错误。
在这种情况下，最好用disp显示数据。
formatstring结果
%d把值作为整数来处理
%e用科学记数法来显示数据
%f用于格式化浮点数，并显示这个数
%g用科学记数格式，或浮点数格式，根据那个短，并显示之
\n转到新的一行
例如，下列语句计算复数x的值，分别用fprintf和disp显示
x=2*（1-2*i）^3;
str=['disp:
x='num2str（x）];
disp（str）;
fprintf（'fprintf:
x=%8.4f\n',x）;
打印的结果如下
disp:
x=-22+4i
fprintf:
x=-22.0000
编程隐患
fprintf函数只能复数的实部，所以在有复数参加或产生的计算中，可能产生错误的结果。
数据的保存
Save
Savefilenamevar1var2–ascii-append
为了与其他程序交互，使用-ascii为区分，扩展名建议用dat
Matlab自己用，不要-ascii,扩展名自动为mat，跨版本、跨平台matlab互认mat文件
Load
loadfilename-ascii
Matlab变量
变量名
MATLAB的变量名必须以字母开头，后面可以跟字母，数字和下划线（_）.只有前31
个字符是有效的；如果超过了31个字符，基余的字符将被忽略。
如果声明两个变量，两变
量名只有第32个字符不同，那么MATLAB将它们当作同一变量对待。
在MATLAB语言中是区分字母大小的，也就是说，大写字母和小写字母代表的东西是不同的。
所以变量NAME,Name，name在MATLAB中是不同的。
所以已用过的小写变量名与一个新建大写的变量名重名，这时使用时要特别地小心。
在一般情况下，我们一律用小写字母来表示。
MatLab中变量名一般用小写，名称单词间用下划线_隔开。
Double和char型
两个最常见的变量类型是char型和double型。
double型的变量包括由64位双精度浮点数构成的标量或数组。
这种变量可以代表实数，虚数和复数。
每个值的实部和虚部的变化范围为正负10-308~10308，拥有15到16位有效数字。
这是基本的数字数据类型。
无论什么时侯，你将一个数值赋值于一个变量名，那么MATLAB将自动建立一个double型变量。
例如，下面语句创建了一个以var为变量名的double型变量，包含了一个double型的单个元素，存储了复数值（1+i）;
Var=1+i;
char型的变量包括由16位数值构成的标量或数组，每一个16位数代表一个字符。
这个类型的经常用于字符串操作，当一个字符或字符串赋值于一个变量名时，系统会自动建立一个char型变量。
例如，下面的这个语句创建了一个char型变量comment，并存储了一个字符串在其内。
当这个语执行后，系统将会建立一个1×26的字符串数组。
Comment=‘Thatisacharacterstring’;
变量赋值
1．用赋值语句初始化变量
2．用input函数从键盘输入初始化变量
3．从文件读取一个数据
特殊变量
函数用途
pi有15个有效值的π
i,j代表虚数i（−1）
Inf这个符号代表无穷大，它一般情况下是除以0产生的
NaN这个符号代表没有这个数。
它一般由数学运算得到的。
例如，0除以0。
clock这个特殊变量包含了当前的年，月，日，时，分，秒，是一个6元素行向量
date当前的日期，使用的的字符形式，如30-Dec-2007
eps变量名是epsilon的简写。
它代表计算能机辨别的两数之间的最小数
ans常用于存储表达式的结果，如果一个结果没有明确的赋值给某个变量
编程隐患
不要重定义有意义的预定义变量。
否则将后患无穷，制造成出小而难以发现的错误。
矩阵（数组）
矩阵的定义
a=2;%matlab中所有变量都认为是矩阵（1×1）
b=1:
0.1:
2//向量
c=[123]或c=[1,2,3]或c=[1,23]空格或逗号都可以分割元素
d=[123;%分号分割矩阵的行
456;
789]
e=[1,2,3%换行符分割矩阵的行，e为2×3维矩阵
4,56]
f=[1,2,3,%行尾3后面有个逗号，f仍为2×3维矩阵
4,5,6];
G=[1,2,3
4,5,6];%行首4前面有逗号，g仍为2×3维矩阵
[]为空数组，没有行，没有列，注意它与元素全为0的数组区别。
[1,2,3;4,5]这样的表达式是非法的,因为第一行有3个元素,第二行有只有2个元素.H=[01+7]g=[h
（2）,h
（1）+5]数组可以用表达式初始化
当我们创建一个数组时,不是每一个元素都必须定义.如果要定义一个特殊的数组,或只
有一个或几个元素没有定义,那么之前的那些元素将会自动创建,并初始化为0.例如,如果数
组c事先没有定义,语句c（2,3）=5将会创建一矩阵
005
000
相似地，指定一个值赋予一个存在的数组，但超过了这个数组的大小。
例如，假设存在一数组d=[12],下面这个语句d（4）=4，将会制造出数组d=[1,2,04];
注意：
对于已定义的矩阵，已有一维向量才可以这样对越界外的位置赋值来扩展矩阵，二维或多维矩阵会报非法操作。
矩阵快捷赋值
Clone运算符
注意：
创建的结果first<=target<=last;first一定包含，last视步长情况可能包含，可能不包含。
First:
incr:
last克隆运算符（colonoperator）,第一值，步增和最后一个值
first代表数组的每一个值，incr代表步增量，last代表这个数组的最后一个值。
如果步
增量为1，那么步增量可省略，而变成了first:
last格式。
例如，表达式1:
2:
10是创建一个1×5行向量[13579]的简便方法
克隆法创建[pi/100,2*pi/100,...,pi]的语句可以写作：
Angles=（.01:
.01,1）*pi;
F=[1:
4]’或（1:
4）’通过clone和转置得到一个4*1的列向量
G=1:
4;
H=[g’g’];//H为（两个列向量组成的）4×2矩阵
Zerosoneseye
Zeros
（2）//产生2×2方阵—元素全为0
Zeros（2,3）//2×3--元素全为0
C=[1,2;3,4];
D=zeros（size（c））;//d的维数同c，元素为0
zeros（n）创建一个n×n零矩阵
zeros（n,m）创建一个n×m零矩阵
zeros（size（arr））创建一个与数组arr的零矩阵
ones（n）创建一个n×n元素全为1矩阵
ones（n,m）创建一个n×m元素全为1矩阵
eye（n）创建一个n×n的单位矩阵
eye（n,m）创建一个n×m的单位矩阵
length（arr）返回一个向量的长度或二维数组中最长的那一维的长度
size（arr）返回指定数组的行数和列数
>>eye（2,3）
ans=
100
010
>>eye（3,2）
ans=
10
01
10
Input初始化变量
>>my_val=input（'Enterthevalue:
'）
Enterthevalue:
23
my_val=23
>>my_val=input（'Enterthevalue:
','s'）
Enterthevalue:
25
当这个语句被编译时,MATLAB打印出字符串enteraninputvalue:
然后等待用户回复.如果要只输入一个数,那么只需要直接键入,如果要输入一个数组,则必须带上中括号（[]）.不管怎样，当按下回车键时.在窗口输入的任何值都会被储入变量my_val.如果只按下回车键,那么这个变量就存储了一个空矩阵.如果input函数中有字符's'做为它的第二个参数,输入的数据就被当字符串
矩阵的元素访问（注意：
小括号）:
d=[123;
456;
789]
d
（1）值为1//下标从1开始，0会报错,d（0）和d（10）越界都非法。
d
（2）值为4//matlab中矩阵元素按列存储，d
（2）为第二行第一个元素，而不是第一行第二个元素。
d（1,2）值为5//第一行、第二列的元素
sub2indind2sub
下标值转化为索引值
f=
123
456
>>sub2ind（size（f）,2,2）
ans=4
b=
123
456
>>sub2ind（size（b）,2,2）
ans=
4
>>[IJ]=ind2sub（size（b）,4）//将索引4转换为坐标Ｉ中存储行坐标 J中存储列坐标
I=
2
J=
2
>>[IJ]=ind2sub（size（b）,[34]）//求索引3和4转换为行、列坐标
I=
12
J=
22
[IJ]=ind2sub（size（b）,[34;56]）//同时将3456转换为行、列坐标
I=
12
12
J=
22
33
多维数组
c（:
:
1）=[123;456];//注意c的是括号，还要求c未被定义，否则两个：
：
会从已定义的变量c中获取行、列值，赋值维数不匹配会报错。
>>c（:
:
2）=[111213;141516];
>>c
c（:
:
1）=
123
456
c（:
:
2）=
111213
141516
>>size（c）
ans=
232
数组的内存分配
一个有m行和n列的二维数组包括m×n个元素，这些元素在计算机的内存中将会占有m×n个连续的内存空间。
这些数组的元素在内存中是如何排列的呢？
MATLAB以列主导顺序分配数组中的元素。
也就是说，内存先分配第一列的元素，然后第二列，第三列，……以此类推，直到所有列都被分配完。
图2.3说明4×3数组a的内存分配情况。
正如我们所看到的，元素a（1,2）是其实在内存分配的第五个位置。
在下一节我们讨论用单一下标访问数组元素和第八章低级I/O接口，内存分配元素的顺序将变得十分重要。
行（row）列（colum）页（page）
这种分配方式也适用于多维数组。
数组的第一个下标增长最快，第二个仅次之，依此类推，最后一个变化最慢。
例如，在一个2×2×2数组中，它的元素在内存中的分配顺序是
（1，1，1），（2，1，1），（1，2，1），（2，2，1），（1，1，2），（2，1，2），（1，2，2），（2，2，2）。
子数组（end到行/列尾）
你可以选择和使用一个MATLAB函数的子集，好像他们是独立的数组一样。
在数组名
后面加括号，括号里面是所有要选择的元素的下标，这样就能选择这个函数的子集了。
例如，
假设定义了一个数组arr1如下
arr1=[1.1-2.23.3-4.45.5]
那么arr1（3）为3.3,arr1（[14]）为数组[1.1-4.4],arr1（1:
2:
5）为数组[1.13.35.5].
b=
123
456
>>b（:
1）//:
表示行全选，1表示第一列。
合起来是第一列（的所有行）
ans=
1
4
>>b（:
[12]）//第1,2列
ans=
12
45
>>b（:
1:
2:
5）//1:
2:
5的结果是[135],列5越界
Indexexceedsmatrixdimensions.
>>b（:
1:
2:
3）//1:
2:
3的结果是[13]，取1,3列
ans=
13
46
又如：
a=
123
456
789
>>a（[12],[12]）
ans=
12
45
End（到行/列尾）
>>a（2:
end,:
）
ans=
456
789
子数组在左边的赋值语句的使用
只要数组的形（行数和列数）和子数组的形相匹配，把子数组放于赋值语句的左边用来
更新数组中的值。
如果形不匹配，那么将会有错误产生。
例如，下面有一个3×4数组定义
arr4=
1234
5678
9101112
>>arr4（1:
2,[14]）
ans=
14
58
>>arr4（1:
2,[14]）=[2021;2223]
arr4=
202321
226723
9101112
>>arr4（1:
2,[14]）=[202122;232425]
Subscriptedassignmentdimensionmismatch.
编程隐患
对于涉及子数组的赋值语句，等号两边的形必须相匹配。
否则将会产生错误。
用一标量来给子数组赋值
位于赋值语句的右边的标量值总是能匹配左边数组的形。
这个标量值将会被复制到左边
语句中所对应的元素。
例如，假设用一个数组arr4定义如下：
arr4=
1234
5678
9101112
>>arr4（1:
2,1:
2）
ans=
12
56
>>arr4（1:
2,1:
2）=1
arr4=
1134
1178
9101112
Matlab的运算
标量间的运算+-*/^
数组和矩阵运算
运算MATLAB形式注释
数组加法A+B数组加法和矩阵加法相同
数组减法A–B数组减法和矩阵减法相同
数组乘法（数乘）A.*BA和B的元素逐个对应相乘.两数组之间必须有相同的形,或其中一个是标量.
矩阵乘法A*BA和B的矩阵乘法.A的列数必须和B的行数相同.
数组右除法A./BA和B的元素逐个对应相除:
A（i,j）/B（i,j）两数组之间必须有相同的形,或其中一个是标量.
数组左除法A.\BA和B的元素逐个对应相除:
B（i,j）/A（i,j）两数组之间必须有相同的形,或其中一个是标量.
矩阵右除法A/B矩阵除法,等价于A*inv（B）,inv（B）是B的逆阵
矩阵左除法A\B矩阵除法,等价于inv（A）*B,inv（A）是A的逆阵
数组指数运算A.^BAB中的元素逐个进行如下运算A（i,j）^B（i,j）,A（i,j）/B（i,j）两数组之间必须有相同的形,或其中一个是标量.
运算优先级
1）括号里的内容先运算，从最里面的括号去运算
2）幂运算，从左向右
3）乘除法，从左向右
4）加减法，从左向右
Matlab的内建函数
maxmin选择性结果，多返回值
与数学的函数不同，MATLAB函数返回一个或多个值给调用函数。
max函数就是这样
的一个例子。
这个函数一般情况下返回输入向量中的最大值，但是它返回的第二个参数是输
入向量中的最大值在向量中的位置。
例如，语句
maxval=max（[1-56-3]）
返回的结果为maxval=6,但是要有两个返回值，那么这个函数包括最大所处的位置。
[maxvalindex]=max（[1-56-3]）
将会产生结果maxval=6,和index=3.
数组作为输入参数
许多MATLAB函数定义了一个或多个标量输入，产生一个输出。
例如，语句y=sin（x）
计算了x的正弦，并将结果存储到y变量中。
如果这些函数接受了输入值构成的数组，那么
MATLAB将一一计算出每个元素所对应的值。
x=[0pi/23*pi/22*pi]
那么语句
y=sin（x）
将会产生y=[01-1-0].
Matlab系统函数
函数描述
●数学函数
abs（x）计算x的绝对值
acos（x）计算x的反余弦函数
angle（x）计算复数x的幅角
asin（x）计算x的反正弦函数值
atan（x）计算x的反正切函数值
atan2（y,x）tan-2（y/x）
cos（x）cosx
exp（x）ex
log（x）logex
[value,index]=max（x）返回x中的最大值，和它所处的位置
[value,index]=min（x）返回x中的最小值，和它
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