MatlabR2014a基础教程.docx

1、MATLAB R2014a 基础教程MATLAB R2014a 快易行（上） 前言MATLAB 与 Mathematica、Maple 并称为“3M”，是数学界中三大著名软件，这些软件在数据运算处理上十分强大，备受科研工作者的青睐。同时，MATLAB 与 Origin 也是常见的绘图工具，MATLAB 侧重于图像的计算，Origin 侧重于图像的表达。另外，在仿真模拟方面，MATLAB 与 SYNESS、COMSOL 等在该领域内被大家所推崇。由此可见，MATLAB 是一款功能强大、应用丰富且被广泛认可的科研工具，熟练掌握它有助于提高我们的科研质量。在此之前，我做过关于 Origin 9.0

2、的“快易行”基础教程，思路是先把握软件的大体脉络，再根据自己的需求学习到边边角角。可是，MATLAB 却不能这样学，为什么呢？解压后的 MATLAB R2014a 有8.78 G 之大，而Origin 9.0 只有 663M，所以即使我们第一步只学主线，也会耗费巨大的时间与精力。同时，学习跨度的增加很容易致使前面学了、后面忘了的尴尬局面，最后导致效果打折，如同古代打战时， 切忌粮草供应线过长。所以，在这款软件的学习上，希望大家能够有一条明确的思路，你要用 MATLAB 做什么，那我们就学什么，想多学点不是坏事，但猴子摘玉米的故事也是一个警钟。好了，基于此思路，我们暂时就以 MATLAB 解决实

3、际问题，计算微分方程并绘制相应图像为例，一步一步地进行学习。这是以前写的一段话，这里同样受用：长话短说，学一款软件有两种方法，一种是拿着“从入门到精通”这类的书慢慢啃，啃完了就精通了，但除了高数我一点一点地啃完，其它的都没成功过。另一种是先入门，几分钟或者个把小时内学会主线，剩下的再慢慢来，没必要全都会，根据自己的需求再学。所以当时就想到了“快易行”这个概念：快速、容易、行得通。讲重点，好上手，实用，复杂点的部分自己再慢慢来，这是本文的宗旨，也希望能达到这样的效果。其实网络上的资源很多，我做的只是一个筛选和加工的工作，找了许多材料，把好的挑出来，呈现给大家那些看一遍就懂的教程，用自己的话整合这

4、些资源。红色是重点，大家阅读的时候请留意一下。下面提到的文本、书籍及视频均来源于网络，仅用于学习与交流， 严禁用于其它用途，大家可以自行搜索，如果没找到，请联系我，新浪微博：4 麦儿。MATLAB R2014a 基础教程1MATLAB R2014a 快易行（上）1前言1一、基本介绍5二、学习思路5三、基本操作61、认识界面与基本计算62、m 文件与常见指令83、变量与赋值104、向量及矩阵的运算144.1 向量的运算144.2 矩阵的运算155、符号变量与微积分175.1 符号变量175.2 极限195.3 求导205.4 求积分215.5 级数求和245.6 泰勒级数展开错误！未定义书签。5

5、.7 微分方程与微分方程组的解256、数据可视化296.1 二维绘图306.2 三维绘图437、图像处理498、多项式错误！未定义书签。9、循环56一、基本介绍在这里，我用的软件是 R2014a 中文版，首先让我们对 MATLAB有一个结构式的了解，在大的方面，MATLAB 可以分为 MATLAB、Simulink 以及 Stateflow 三个板块，其中后两者适用于模拟仿真，以后再讲。MATLAB 这部分主要是符号计算、绘图、编程以及它丰富的工具箱（toolbox）功能。然后，然后就介绍完啦。看了很多本书的介绍，好像谁也没怎么说清楚，那就这样吧。自己曾经有过经验，学了一个东西很长时间，却一直

6、只知其一面，不知其千面。大家先有一个总的结构式了解，这样方便我们在后来错综复杂的功能中找到属于自己适合的路径：出门请左拐搜索“MATLB 有什么用”，顺便，把门关好。二、学习思路接触过数学建模的人基本上都知道有“猎狗追兔”这么个问题， 那么我们就以此题为一个学习线索，路线是：学习基本操作-运算编程-绘图。至于对于整个 MATLAB 的学习思路，在人民邮电出版社出版的MATLAB 从入门到精通一书中有过介绍，好长的一条主线，可以了解下。另外民间大神总结的学习思路，大家上网找一下， 也会搜索到很多，反正在学习的这段时间内，没事网上看看相关花边新闻也是很有用处的。“猎狗追兔”问题有很多种版本，这里取

7、一种：如下图所示，有一只猎狗在B 点位置，发现了一只兔子在正东北方距离它 250m 的地方O 处，此时兔子开始以 8m/s 的速度正向正西北方向，距离为 150m 的洞口 A 全速跑去。假设猎狗在追赶兔子的时候，始终朝着兔子的方向全速奔跑。请回答下面的问题：（1） 猎狗能追上兔子的最小速度是多少？（2） 在猎狗能追上兔子的情况下，猎狗跑过的路程是少？（3） 假设猎狗在追赶过程中，当猎狗与兔子之间的距离为 30m 时，兔子由于害怕导致奔跑速度每秒减半，而狗却由于兴奋奔跑速度每秒增加 0.1 倍，在这种情况下回答前面两个问题。题目暂且就先放在这里，接下来我们就开始 MATLAB R2014a 的基

8、础教程学习。三、基本操作这部分，基本的函数和编程是主要的学习内容。这里提一点，如果你有点编程基础，编程部分扫一扫就行。OK，说了那么多，那我们开始吧。1、认识界面与基本计算首先，打开界面（ 至于软件哪里下，嘿嘿）：1 是菜单栏与工具栏，和其它软件的功能差不多；2 是当前文件夹，可以在这选取需要的文档；3 是工作区，显示细节；4 是命令行窗口，这是我们主要的工作区间。页面中各选项的详细功能，一方面同其它软件并没有太大区别，另一方面我们结合着例题来讲。图 3.1 MATLAB 主界面每个软件都有自己的输入语言，就是你想让软件做什么，那么你得先对软件做点什么。比如QQ 里的操作，打开 QQ 就点企鹅

9、，聊天就打字，享受特权就充值，红钻、黄钻、绿钻、紫钻但我们一开始就知道 MATLAB 不是一款平民化的软件，虽然它很亲民，所以我们在真正进入这扇大门内之前，先要有一定的基础知识，那就是学习MATLAB 的语言，指导软件按照自己的想法操作进行。因为软件是 M 开头，所以一般大家称为M 语言（不是微软公司的那个，那个好像没什么消息了），这里先举 n 个例子：1|、在命令行窗口中输入 1+1（看见这个符号没，就在这后面， 输入法改成英文，这里的运算符号应为半角），然后回车就得到下面的图了，ans 即answer 的意思，这是最简单的计算，你可以理解为我们常用的计算器（这里介绍个小贴士，在按下回车运行

10、完程序后，再输入“clc”回车，看看有什么效果。哈哈，这个以后会经常用到， 也可以在命令行窗口的右上角的倒三角中选择“清空命令行窗口”）；2、接下来看看加减乘除幂，分别为+、-、*、/、，两个都是除号，一个是左除，一个是右除，比如 63，可以写成 6/3，也可以写成 36，看看下面的例子25-8（3+1）4，自己动手试试；3、接着我们看看正弦余弦函数，注意这里的角度要化为弧度，sin30应该写成sin（30*pi/180），这里pi 指代，看图中的例子tan45+sin60；4、最后说一下 sqrt(x)和 exp(x)这两种算法，其实它们叫做函数更准确，意思分别指对x 开方与自然常数e 的指

11、数函数，如下：图 3.2 基本运算例子至此，我们学会了 MATLAB 最基础的加减乘除幂等运算，多练练手，就熟悉了。其它的运算法则这里就不特别介绍了，碰上了我再讲讲，大家若需要，可以网上搜其使用方法。2、m 文件与常见指令正在操作的你可能会遇见下面的一个问题，按下回车键后，我们是不能修改我们已经输入过的式子，大家可能认为输错了就直接“clc”，但以后我们写的程序不说成千上万，十几句、几十句是有的，学过二级的都应该有体会，中间一步错了，难道都得推倒重来吗？大家可以试试下面的例子：a=1，b=a+1，那么 b=2。在第二张图里，即使没按回车键，我们依然不能修改a=2 这个手误。所以在这里，我们要学

12、会另一项重要的技能，那就是 m 文件。呼呼，百度一下，好多， 我挑个简单点的给大家讲讲。工欲善其事，必先利其器，所以，关于M 语言的学习我们先停一下。图 3.3 错误示例所谓 m 文件，就是用 MATLAB 语言编写的、可以在 MATLAB 中运行的程序。它是以普通文本格式存放的，故可以用任何文本编辑软件进行编辑。MATLAB 提供的 m 文件编辑器就是程序编辑器。m 文件有两种形式，一种称为命令文件（Script File），另一种称为函数文件（Function File），两种文件的扩展名都是 m，这个咱先不用区分，我们现在先只用 Script File，即脚本文件。挑明了，咱在命令行窗口

13、写东西不能随意修改，那咱就在别的可以修改的位置写，这位置可以在其它软件上，当然 MATLAB 也自行提供了相应的编辑功能，写完后导入到小M 中运行，不行再回去改呗。那么我们来看看，如何使用 m 文件。新建：主页-新建脚本， 这时会出现一个标题为“ Untitled”的编辑器页面，我们可以在这个窗口书写我们的命令，接着在工具栏里面找到“运行”，此时软件会提示你先保存，你就重新命个名再保存，接下来就可以运行了。当然运行这部分是在命令行窗进行的，如果发现什么不对，可以马上回编辑器里面修改，然后再继续运行。上面的例子，大家都可试着用这种方式操作。图 4.4 m 文件说明每个软件都会有自己常用的一些命令

14、，熟练地掌握这些命令能大大提高我们的工作质量，所以在这里说明一下 MATLAB 中常用的几个命令：clc： clear all： close all help+doc+3、变量与赋值好了，我们继续来学习 M 语言，这次看看最基础的变量与赋值。我们知道，如果只是单纯地进行数值计算，其实小 M 在我们手中和一个计算器也没什么差别，所以，我们要学点更高级的，这里就从变量与赋值入手。什么是变量，这里注意它有两个属性，变量名与变量值，你定义一个变量名，比如a，“a”是一个变量名字，但它的意思肯定不是作字母a 来使用，我们要将一些数值赋予它，比如a=3，那么这个过程就是对变量的赋值，3 也就成为了a 的变

15、量值，然后我们接着赋值 a=5，a 此时就不是 3 而是 5。就像一个饮料瓶，你可以向里面装可乐，也可以装雪碧，但一次只能装一种，想装什么的时候就赋值去吧。当然， 这只是最基础的赋值，不过其它的赋值道理也一样。这里提一下，变量名的取法有一定的规则：（1） 变量名对大小写敏感；（2） 变量名的第一个字符必须为英文字母，其长度不能超过 31个字符；（3） 变量名可以包含下连字符、数字，但不能包含空格符、标点；（4） 变量名不能使用 MATLAB 系统预定义的变量，例如 ans、inf（无限大）、i、j（虚数单位）等。文中提到的部分资料我会汇成一个文件，私信新浪微博：4 麦儿，就可以了。这里大家可以自己试着做些操作，因为比较容易理解，就不一一截图了：1、a=3+42、a=1;b=a+1这里注意一点，就是“；”这个分号，我们书写换行时，一般都是要打上一个。下面是我找的一张 MATLAB 中标点符号的一览表， 大家需要时就瞅瞅。图 4.5 MATLAB 标点符号一览表