ch02b.docx
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ch02b
2.基础准备及入门
2.1MATLAB5.x版对外部系统的要求
2.2MATLAB的安装
2.3MATLAB环境的启动
2.4MATLAB指令窗简介
2.4.1工具条
2.4.2菜单选项
2.5指令窗运行入门
2.5.1最简单的计算器使用法
【例2.5.1-1】求
的算术运算结果。
（1）用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容
>>（12+2*（7-4））/3^2
（2）在上述表达式输入完成后，按【Enter】键，该就指令被执行。
（3）在指令执行后，MATLAB指令窗中将显示以下结果。
ans=
2
【例2.5.1-2】简单矩阵
的输入步骤。
（1）在键盘上输入下列内容
A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9]
（2）按【Enter】键，指令被执行。
（3）在指令执行后，MATLAB指令窗中将显示以下结果：
A=
123
456
789
【例2.5.1-3】矩阵的分行输入
A=[1,2,3
4,5,6
7,8,9]
（以下是显示结果）
A=
123
456
789
【例2.5.1-4】指令的续行输入（以下格式在除Notebook外的MATLAB环境中可运行）
S=1–1/2+1/3–1/4+1/5–1/6...
+1/7–1/8
S=
0.6345
2.5.2数值、变量和表达式
2.5.2.1数值的记述
2.5.2.2变量命名规则
2.5.2.3MATLAB默认的预定义变量
2.5.2.4表达式
2.5.2.5复数和复数矩阵
【例2.5.2.5-1】复数
表达，及计算
。
（1）经典教科书的直角坐标表示法
z1=3+4i
z1=
3.0000+4.0000i
（2）采用运算符构成的直角坐标表示法和极坐标表示法
z2=1+2*i%运算符构成的直角坐标表示法
z3=2*exp（i*pi/6）%运算符构成的极坐标表示法
z=z1*z2/z3
z2=
1.0000+2.0000i
z3=
1.7321+1.0000i
z=
0.3349+5.5801i
【例2.5.2.5-2】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2.5.2.5-3】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
2.5.3计算结果的图形表示
【例2.5.3-1】画出衰减振荡曲线
及其它的包络线
。
的取值范围是
。
t=0:
pi/50:
4*pi;%定义自变量取值数组
y0=exp（-t/3）;%计算与自变量相应的y0数组
y=exp（-t/3）.*sin（3*t）;%计算与自变量相应的y数组
plot（t,y,'-r',t,y0,':
b',t,-y0,':
b'）%用不同颜色、线型绘制曲线
grid%在“坐标纸”画小方格
图2.5.3-1衰减振荡曲线与包络
【例2.5.3-2】画出
所表示的三维曲面。
的取值范围是
。
clear;x=-8:
0.5:
8;%定义自变量x的一维刻度向量
y=x';%定义自变量y的一维刻度向量
X=ones（size（y））*x;%计算自变量平面上取值点
坐标的二维数组
Y=y*ones（size（x））;%计算自变量平面上取值点
坐标的二维数组
R=sqrt（X.^2+Y.^2）+eps;%计算中间变量
<5>
Z=sin（R）./R;%计算与自变量二维数组相应的函数值
<6>
mesh（Z）;%绘制三维网格图
colormap（hot）%指定网格图用hot色图绘制
图2.5.3-2三维网线图
2.6控制指令窗的指令、操作和标点
2.6.1常用控制指令
2.6.2数值计算结果的显示格式
2.6.3指令行的编辑
【例2.6.3-1】指令行操作过程示例。
（1）若用户想计算
的值，那末用户应依次键入以下字符
y1=2*sin（0.3*pi）/（1+sqrt（5））
（2）按【Enter】键，该指令便被执行，并给出以下结果
y1=
0.5000
在以上操作和计算结束后，操作指令和计算结果都记录在MATLAB工作内存中。
因此，假如用户希望调回前面输入的指令重新运行，或希望对前面输入的指令加以修改后再运行，那末只要反复按动键盘上的箭头键，就可从内存中把以前输入的那指令调回到当前行，以供重新运行或修改后运行。
新的计算结果，只可能被此后运行的指令所使用，而绝不会影响以前生成的（非同名）变量的“内容”。
（3）利用指令回调，进行新的计算。
若又想计算
，用户当然可以象前一个算例那样，通过键盘把相应字符一个一个“敲入”。
但也可以较方便地用操作键获得该指令，具体办法是：
先用键调回已输入过的指令y1=2*sin（0.3*pi）/（1+sqrt（5））；然后移动光标，把y1改成y2；把sin改成cos便可。
即得
y2=2*cos（0.3*pi）/（1+sqrt（5））
y2=
0.3633
2.6.4指令行中的标点符号
2.6.5内存变量的查阅和删除
2.6.5.1指令who和whos
【例2.6.5.1-1】用who检查MATLAB内存变量。
在指令窗中运行以下指令，就可看到内存变量。
who
Yourvariablesare:
RYxy1
XZyy2
【例2.6.5.1-2】键入whos，获得驻留变量的详细情况：
全部变量名，变量的数组维数，占用字节数，变量的类别（如双精度），是否复数等。
whos
NameSizeBytesClass
R33x338712doublearray
X33x338712doublearray
Y33x338712doublearray
Z33x338712doublearray
x1x33264doublearray
y33x1264doublearray
y11x18doublearray
y21x18doublearray
Grandtotalis4424elementsusing35392bytes
2.6.5.2内存浏览器和变量编辑器
2.6.6变量的文件保存
2.6.6.1通过菜单保存和再度读取变量
2.6.6.2save和load指令
【例2.6.6.2-1】数据的存取。
（1）建立用户目录，并使之成为当前目录，保存数据
mkdir（'c:
\','my_dir'）;%在C盘上创建目录my_dir
cdc:
\my_dir%使c:
\my_dir成为当前目录
savesafXYZ%选择内存中的X,Y,Z变量保存为saf.mat文件
dir%显示目录上的文件
...saf.mat
（2）清空内存，从saf.mat向内存装载变量Z
clear%清除内存中的全部变量
loadsafZ%把saf.mat文件中的Z变量装入内存
who%检查内存中有什么变量
Yourvariablesare:
Z
〖说明〗
●本例运用了例2.5.3-2和例2.6.3-1中指令运行后产生的变量。
●如果一组数据是经过长时间的复杂计算后获得的，那末为避免再次重复计算，常使用save加以保存。
此后，每当需要，都可通过load重新获取这组数据。
这种处理模式常在实际中被采用。
2.7操作实录指令和M脚本文件
2.7.1操作实录指令
2.7.2M脚本文件编写初步
2.8在线自学引导和演示指令
2.8.1在线提供的入门引导
2.8.2在线演示
2.9帮助系统
2.9.1帮助系统的构造
2.9.2指令窗中的help指令
2.9.2.1直接使用help获得指令的使用说明
【例2.9.2.1-1】假如准确知道所要求助的主题词，或指令名称，那末使用help是获得在线帮助的最简单有效的途径。
本例演示：
关于矩阵对数函数logm使用说明的在线求助。
helplogm
LOGMMatrixlogarithm.
L=LOGM（A）isthematrixlogarithmofA,theinverseofEXPM（A）.ComplexresultsareproducedifAhasnegativeeigenvalues.Awarningmessageisprintedifthecomputedexpm（L）isnotclosetoA.
[L,esterr]=logm（A）doesnotprintanywarningmessage,butreturnsanestimateoftherelativeresidual,norm（expm（L）-A）/norm（A）.
IfAisrealsymmetricorcomplexHermitian,thensoisLOGM（A）.
Somematrices,likeA=[01;00],donothaveanylogarithms,realorcomplex,andLOGMcannotbeexpectedtoproduceone.
SeealsoEXPM,SQRTM,FUNM.
2.9.2.2使用help指令进行分类搜索
【例2.9.2.2-1】运行不带任何限定的help，可以得到分类名称明细表。
help
HELPtopics:
matlab\general-Generalpurposecommands.
matlab\ops-Operatorsandspecialcharacters.
matlab\lang-Programminglanguageconstructs.
matlab\elmat-Elementarymatricesandmatrixmanipulation.
matlab\elfun-Elementarymathfunctions.
matlab\specfun-Specializedmathfunctions.
............
Formorehelpondirectory/topic,type"helptopic".
2.9.2.3采用helptopic指令形式获得具体子类的指令明细
【例2.9.2.3-1】如果用户想知道有关矩阵操作指令一栏表，那末就运行以下指令。
helpelmat
Elementarymatricesandmatrixmanipulation.
Elementarymatrices.
zeros-Zerosarray.
ones-Onesarray.
............
Basicarrayinformation.
size-Sizeofmatrix.
length-Lengthofvector.
............
Matrixmanipulation.
reshape-Changesize.
diag-Diagonalmatricesanddiagonalsofmatrix.
............
Specialvariablesandconstants.
ans-Mostrecentanswer.
eps-Floatingpointrelativeaccuracy.
............
Specializedmatrices.
compan-Companionmatrix.
gallery-Highamtestmatrices.
............
〖说明〗
●省略号由笔者所加，用来表示被删除的内容。
这样做是出于节省篇幅的考虑。
2.9.3指令窗中的lookfor指令
【例2.9.3-1】查找包含积分这个关键词的所有指令。
lookforintegral
ELLIPKECompleteellipticintegral.
EXPINTExponentialintegralfunction.
DBLQUADNumericallyevaluatedoubleintegral.
INNERLPUsedwithDBLQUADtoevaluateinnerloopofintegral.
QUADNumericallyevaluateintegral,lowordermethod.
QUAD8Numericallyevaluateintegral,higherordermethod.
COSINTCosineintegralfunction.
SININTSineintegralfunction.
ASSEMAAssemblesareaintegralcontributionsinaPDEproblem.
COSINTCosineintegralfunction.
FOURIERFourierintegraltransform.
IFOURIERInverseFourierintegraltransform.
SININTSineintegralfunction.
2.9.4其他起帮助作用的工具指令
2.9.5专门的在线帮助窗
2.9.6超文本形式的用户指南和指令手册
2.9.7用户指南和指令手册的PDF文件
2.10文件管理
2.10.1MATLAB的搜索路径
【例2.10.1-1】sqrt是MATLAB的内部函数。
下面观察，当对sqrt重新赋值后，所产生的不正常现象。
（1）正常运作情况
sqrt
（2）
ans=
1.4142
whichsqrt
sqrtisabuilt-infunction.
existsqrt%当用exist判断sqrt时，显示结果“5”指明是内建函数。
ans=
5
（2）不正常运作
sqrt=[1,0]%把sqrt赋值成一个两个元素的行向量
sqrt=
10
sqrt
（2）%这时该指令给出结果是0，而不是正常的平方根值1.4142
ans=
0
whichsqrt%当用which检查sqrt在哪里时，显示的却是“内存变量”
sqrtisavariable.
existsqrt%当用exist判断sqrt时，显示结果“1”指明是变量
ans=
1
2.10.2用户目录的设置
2.10.3MATLAB搜索路径的扩展和修改
2.10.3.1利用path指令扩展搜索路径
2.10.3.2利用路径浏览器修改搜索路径
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