附录matlab教程_精品文档.doc

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MATLAB软件基础

§1MATLAB概述

MATLAB是MATrixLABoratory（“矩阵实验室”）的缩写，是由美国MathWorks公司开发的集数值计算、符号计算和图形可视化三大基本功能于一体的，功能强大、操作简单的语言。

是国际公认的优秀数学应用软件之一。

20世纪80年代初期，CleveMoler与JohnLittle等利用C语言开发了新一代的MATLAB语言，此时的MATLAB语言已同时具备了数值计算功能和简单的图形处理功能。

1984年，CleveMoler与JohnLittle等正式成立了Mathworks公司，把MATLAB语言推向市场，并开始了对MATLAB工具箱等的开发设计。

1993年，Mathworks公司推出了基于个人计算机的MATLAB4.0版本，到了1997年又推出了MATLAB5.X版本（Release11），并在2000年又推出了最新的MATLAB6版本（Release12）。

现在，MATLAB已经发展成为适合多学科的大型软件，在世界各高校，MATLAB已经成为线性代数、数值分析、数理统计、优化方法、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具。

特别是最近几年，MATLAB在我国大学生数学建模竞赛中的应用，为参赛者在有限的时间内准确、有效的解决问题提供了有力的保证。

概括地讲，整个MATLAB系统由两部分组成，即MATLAB内核及辅助工具箱，两者的调用构成了MATLAB的强大功能。

MATLAB语言以数组为基本数据单位，包括控制流语句、函数、数据结构、输入输出及面向对象等特点的高级语言，它具有以下主要特点：

1）运算符和库函数极其丰富，语言简洁，编程效率高，MATLAB除了提供和C语言一样的运算符号外，还提供广泛的矩阵和向量运算符。

利用其运算符号和库函数可使其程序相当简短，两三行语句就可实现几十行甚至几百行C或FORTRAN的程序功能。

2）既具有结构化的控制语句（如for循环、while循环、break语句、if语句和switch语句），又有面向对象的编程特性。

3）图形功能强大。

它既包括对二维和三维数据可视化、图像处理、动画制作等高层次的绘图命令，也包括可以修改图形及编制完整图形界面的、低层次的绘图命令。

4）功能强大的工具箱。

工具箱可分为两类：

功能性工具箱和学科性工具箱。

功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互的功能。

而学科性工具箱是专业性比较强的，如优化工具箱、统计工具箱、控制工具箱、小波工具箱、图象处理工具箱、通信工具箱等。

5）易于扩充。

除内部函数外，所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可读可改的源文件，用户可修改源文件和加入自己的文件，它们可以与库函数一样被调用。

§2MATLAB的安装与启动

2.1MATLAB的安装

要用MATLAB6，首先必须在计算机上安装MATLAB6应用软件，随着软件功能的不断完善，MATLAB对计算机系统配置的要求越来越高。

下面给出安装和运行MATLAB6所需要的计算机系统配置。

◆MATLAB6对硬件的要求

CPU要求：

PentiumII、PentiumIII、AMDAthlon或者更高；

光驱：

8倍速以上；

内存：

至少64MB，但推荐128MB以上；

硬盘：

视安装方式不同要求不统一，但至少留1GB用于安装（安装后未必有1GB）；

显卡：

8位；

◆MATLAB6对软件的要求

Windows95、Window98、WindowsNT或Windows2000；

Word97或word2000等，用于使用MATLABNotebook；

AdobeAcrobatReader用于阅读MATLAB的PDF的帮助信息。

MATLAB6的安装和其它应用软件类似，可按照安装向导进行安装，这里不再赘述。

2.2MATLAB的启动和退出

与常规的应用软件相同，MATLAB的启动也有多种方式，首先常用的方法就是双击桌面的MATLAB图标，也可以在开始菜单的程序选项中选择MATLAB组件中的快捷方式，当然也可以在MATLAB的安装路径的子目录中选择可执行文件“MATLAB.exe”。

启动MATLAB后，将打开一个MATLAB的欢迎界面，随后打开MATLAB的桌面系统（Desktop）如图2-1所示。

图2-1MATLAB的桌面系统

§3MATLAB的开发环境

MATLAB的开发环境就是在使用MATLAB的过程中可激活的，并且为用户使用提供支持的集成系统。

这里介绍几个比较重要的如：

桌面平台系统、帮助系统和数据交换系统。

3.1MATLAB桌面平台

桌面平台是各桌面组件的展示平台，默认设置情况下的桌面平台包括6个窗口，具体如下：

3.1.1MATLAB主窗口

MATLAB6比早期版本增加了一个主窗口。

该窗口不能进行任何计算任务的操作，只用来进行一些整体的环境参数的设置。

3.1.2命令窗口（CommandWindow）

命令窗口是对MATLAB进行操作的主要载体，默认的情况下，启动MATLAB时就会打开命令窗口，显示形式如图1-1所示。

一般来说，MATLAB的所有函数和命令都可以在命令窗口中执行。

在MATLAB命令窗口中，命令的实现不仅可以由菜单操作来实现，也可以由命令行操作来执行，下面就详细介绍MALTAB命令行操作。

实际上，掌握MALAB命令行操作是走入MATLAB世界的第一步，命令行操作实现了对程序设计而言简单而又重要的人机交互，通过对命令行操作，避免了编程序的麻烦，体现了MATLAB所特有的灵活性。

例如：

％在命令窗口中输入sin（pi/5），然后单击回车键，则会得到该表达式的值

sin（pi/5）

ans=

0.5878

由例可以看出，为求得表达式的值，只需按照MALAB语言规则将表达式输入即可，结果会自动返回，而不必像其他的程序设计语言那样，编制冗长的程序来执行。

当需要处理相当繁琐的计算时，可能在一行之内无法写完表达式，可以换行表示，此时需要使用续行符“……”否则MATLAB将只计算一行的值，而不理会该行是否已输入完毕。

例如：

sin（1/9*pi）+sin（2/9*pi）+sin（3/9*pi）+……

sin（4/9*pi）+sin（5/9*pi）+sin（6/9*pi）+……

sin（7/9*pi）+sin（8/9*pi）+sin（9/9*pi）+……

ans=

5.6713

使用续行符之后MATLAB会自动将前一行保留而不加以计算，并与下一行衔接，等待完整输入后再计算整个输入的结果。

在MATLAB命令行操作中，有一些键盘按键可以提供特殊而方便的编辑操作。

比如：

“↑”可用于调出前一个命令行，“↓”可调出后一个命令行，避免了重新输入的麻烦。

当然下面即将讲到的历史窗口也具有此功能。

3.1.3历史窗口（CommandHistory）

历史命令窗口是MATLAB6新增添的一个用户界面窗口，默认设置下历史命令窗口会保留自安装时起所有命令的历史记录，并标明使用时间，以方便使用者的查询。

而且双击某一行命令，即在命令窗口中执行该命令。

3.1.4发行说明书窗口（LaunchPad）

发行说明书窗口是MATLAB6所特有的，用来说明用户所拥有的Mathworks公司产品的工具包、演示以及帮助信息。

当选中该窗口中的某个组件之后，可以打开相应的窗口工具包。

3.1.5当前目录窗口（CurrentDirectory）

在当前目录窗口中可显示或改变当前目录，还可以显示当前目录下的文件，包括文件名、文件类型、最后修改时间以及该文件的说明信息等并提供搜索功能。

3.1.6工作空间管理窗口（Workspace）

工作空间管理窗口是MATLAB的重要组成部分。

在工作空间管理窗口中将显示所有目前保存在内存中的MATLAB变量的变量名、数据结构、字节数以及类型，而不同的变量类型分别对应不同的变量名图标。

3.2MATLAB帮助系统

完善的帮助系统是任何应用软件必要的组成部分。

MATLAB提供了相当丰富的帮助信息，同时也提供了获得帮助的方法。

首先，可以通过桌面平台的【Help】菜单来获得帮助，也可以通过工具栏的帮助选项获得帮助。

此外，MATLAB也提供了在命令窗口中的获得帮助的多种方法，在命令窗口中获得MATLAB帮助的命令及说明列于表3-1中。

其调用格式为：

命令+指定参数

表3-1

命令

说明

doc

在帮助浏览器中显示指定函数的参考信息

help

在命令窗口中显示M文件帮助

helpbrowser

打开帮助浏览器，无参数

helpwin

打开帮助浏览器，并且见初始界面置于MATLAB函数的M文件帮助信息

lookfor

在命令窗口中显示具有指定参数特征函数的M文件帮助

web

显示指定的网络页面，默认为MATLAB帮助浏览器

例如：

>>helpsin

SINSine

SIN（X）isthesineoftheelementsofX

Overloadedmethods

Helpsym/sin.m

另外也可以通过在组件平台中调用演示模型（demo）来获得特殊帮助。

3.3数据交换系统

MATLAB提供了多种方法将数据从磁盘或剪贴板中读入MATLAB工作空间。

具体的读写方法可依据用户的喜好以及数据的类型来选择。

这里主要介绍文本数据的读入。

对于文本数据（ASCII）而言，最简单的读入方法就是通过MATLAB的数据输入向导（ImportWizard），也可以通过MATLAB函数实现数据读入。

例如，对于文本文件test.txt：

students’scores

EnglishChineseMathmatics

Wang9998100

Li988970

Zhang809097

Zhao776587

下面通过上述两种方法将该文件数据读入MATLAB工作空间，先介绍MATLAB数据交换系统对文本数据的识别。

此时文件的前几行（此处为“students’scores”）将被识别为文件头，文件头可以为一行或几行，也可以识别出数据的列头（此处为：

“English”、“Chinese”、和“Mathmatics”）和行头（此处为“wang”、“li”、“zhang”和“zhao”），其余的为可分断数据（此处为“99”、“98”、和“100”等）。

首先是通过数据输入向导编辑器读入数据，通过桌面平台上的【File】菜单中的【ImportData】选项打开输入向导编辑器，按向导提示进行操作完成整个文本数据的输入，则用户可以在MATLAB开发环境中使用该文本数据。

例如：

>>whos

NameSizeBytesClass

Data4396doublearray

Grandtotalis12elementsusing96bytes

>>Data

Data=

9998100

988970

809097

776587

“whos”用于显示当前MATLAB工作空间的变量，而在命令窗口中输入dat