4.1MATLAB简介
学会使用Matlab进行科学与工程计算
学会使用Matlab进行科学与工程计算第一章：Matlab简介Matlab是一种强大的数值计算和数据可视化工具，广泛应用于科学与工程领域。
本章将介绍Matlab的基本特点和功能，以及如何安装和启动Matlab。
1.1 Matlab的基本特点Matlab是一种基于矩阵运算的高级编程语言，具有以下特点：- 可以处理多维数组和矩阵- 支持矩阵运算、数值计算和数据分析- 提供各种工具箱，如信号处理、图像处理和控制系统等- 具有友好的用户界面和丰富的帮助文档1.2 安装和启动Matlab可以从MathWorks官网上下载Matlab的安装程序，并按照提示进行安装。
安装完成后，可以通过双击桌面上的Matlab图标来启动Matlab。
第二章：Matlab基础本章将介绍Matlab的基础知识，包括变量和数据类型、运算符和控制流程等，以便读者快速上手Matlab编程。
2.1 变量和数据类型在Matlab中，可以使用赋值语句创建变量，并指定其数据类型。
常见的数据类型有数值类型、字符类型、逻辑类型等。
2.2 运算符Matlab支持各种数学运算符和逻辑运算符，用于执行数值计算和条件判断。
2.3 控制流程Matlab提供了多种控制流程语句，如条件语句和循环语句，用于实现程序的控制和流程调节。
第三章：数据处理与可视化本章将介绍Matlab中数据处理和可视化的基本方法，包括数据导入和导出、数据处理和数据可视化。
3.1 数据导入和导出可以使用Matlab内置的函数或者工具箱中的函数来导入和导出数据，常见的数据格式包括文本文件、Excel文件和图像文件等。
3.2 数据处理Matlab提供了丰富的数据处理函数，用于对数据进行加工、计算和分析，如统计分析、滤波和图像处理等。
3.3 数据可视化Matlab拥有强大的图形绘制功能，可以生成各种静态图和动态图，如散点图、折线图和柱状图等，以便更好地展示数据和分析结果。
第四章：数值计算本章将介绍Matlab中常用的数值计算方法和技巧，包括数值积分、方程求解和优化等。
Matlab基本知识
误差限，可缺省。
6. 微分方程求解
例4.
6. 微分方程求解
建立M文件lorenzeq.m
6. 微分方程求解
6. 微分方程求解
例5.
首先将高阶微分方程化为一阶方程组
6. 微分方程求解
建立M文件verderpol.m
6. 微分方程求解
6. 微分方程求解
6.2 PDE方程数值解 Matlab的偏微分方程工具包（PDE toolbox）提供了 研究和求解空间二维PDE的一个强大而且灵活的环境。 此工具包的主要功能包括： 1. 设置PDE定解问题：包括区域、边界条件及方程类型 2. 有限元数值求解：包括网格生成、方程离散及求解
h yn 1 yn ( K1 K 2 ) 2 K1 f ( xn , yn )
K 2 f ( xn1 , yn hK1 )
6. 微分方程求解
• 经典显式四阶Runge-Kutta公式
h yn1 yn ( K1 2 K 2 2 K 3 K 4 ) 6 K1 f ( xn , yn ) h h K 2 f ( x n , y n K1 ) 2 2
问题和自适应解
3. 解可视化 Plot模式：可以使用Color，height等作图，也可以生成解 的动画
6. 微分方程求解
• 一个实例演示 以满足齐次Dirichlet边界条件的Possion方程为例，
Step 1. 启动Matlab，键入pdetool，启动GUI。在 Options菜单下选择Grid命令，打开栅格，以便于确 定所绘图形大小，如图。
（2）cond函数：矩阵的条件数
（3）rank函数：矩阵的秩
2. 矩阵运算
（4）zero函数：生成零矩阵
MATLAB基础知识及使用方法
MATLAB基础知识及使用方法第一章：MATLAB简介与环境介绍1.1 MATLAB概述MATLAB是一种高级编程语言和数值计算环境，广泛应用于科学计算、工程设计、数据分析和算法开发等领域。
它提供了强大的数值计算工具和图形绘制功能，并有丰富的库函数和工具箱可供使用。
1.2 MATLAB环境介绍MATLAB的主要界面包括命令窗口、编辑器、工作区和命令历史等。
命令窗口用于交互式执行命令和脚本，编辑器用于编写和编辑脚本文件，工作区用于显示和管理变量，命令历史用于查看和管理执行过的命令。
第二章：MATLAB基本语法2.1 变量和数据类型在MATLAB中，变量可以通过简单的赋值来创建，并且不需要事先声明变量类型。
常见的数据类型包括数值类型（整数、浮点数）、字符类型和逻辑类型（布尔型）等。
MATLAB还提供了复数类型和矩阵类型，具有丰富的数值计算功能。
2.2 运算符和表达式MATLAB支持常见的数学运算符，如加减乘除、取余和乘方等。
此外，还提供了矩阵运算符和逻辑运算符，方便处理矩阵和逻辑表达式。
表达式可以由变量、常数和运算符组合而成，并且支持函数调用。
2.3 控制流程MATLAB提供了条件语句（if-else）、循环语句（for、while）和函数等控制流程结构，以实现不同的程序逻辑。
条件语句根据条件的真假执行不同的代码块，循环语句重复执行一段代码块，函数封装了一段可重复使用的代码。
第三章：MATLAB图形绘制3.1 二维图形绘制MATLAB提供了丰富的函数和工具箱，以绘制各种二维图形，如线图、散点图、柱状图和饼图等。
用户可以自定义图形样式、坐标轴刻度、图例和注释等，以满足不同的数据可视化需求。
3.2 三维图形绘制除了二维图形外，MATLAB还支持绘制三维图形，如曲面图和体积图等。
通过调整视角、设置颜色映射和光照效果，用户可以更直观地表达三维数据的特征和分布情况。
3.3 动态图形绘制MATLAB中的图形绘制功能不仅限于静态图形，还可用于生成动态图形。
理论力学实验仿真工具MATLAB简介
6 常微分方程的数值求解 .......................................................................................... 10 6.1 Matlab中常微分方程的数值求解命令......................................................... 10 6.2 动力学微分方程的数值求解 ........................................................................11
+
-
*
.*
^
加
减
乘
数组乘法
乘方
.^
\
/
数组乘方
左除
右除
【例 1-3】矩阵运算。
>> a=[1 2;3 4];
>> b=[1 1;2 2];
MATLAB 简介
第4章MATLAB简介MATLAB是一门计算机编程语言，取名来源于Matrix Laboratory，本意是专门以矩阵的方式来处理计算机数据，它把数值计算和可视化环境集成到一起，非常直观，而且提供了大量的函数，使其越来越受到人们的喜爱，工具箱越来越多，应用范围也越来越广泛。
MATLAB最突出的特点就是简洁。
MATLAB用更直观的，符合人们思维习惯的代码，代替了C和FORTRAN语言的冗长代码。
MATLAB给用户带来的是最直观，最简洁的程序开发环境。
MATLAB还具有以下特点：(1) 语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。
(2) 运算符丰富。
(3) MATLAB既具有结构化的控制语句（如for循环，while循环，break语句和if语句），又有面向对象编程的特性。
(4) 程序限制不严格，程序设计自由度大。
(5) 程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。
(6) MATLAB的图形功能强大。
(7) MATLAB的缺点是，它和其他高级程序相比，程序的执行速度较慢。
由于MATLAB的程序不用编译等预处理，也不生成可执行文件，程序为解释执行，所以速度较慢。
(8) 功能强大的工具箱是MATLAB的另一特色。
(9) 源程序的开放性。
开放性也许是MATLAB最受人们欢迎的特点。
4.1 MATLAB的安装MATLAB的安装非常简单，这里以MATLAB 7.0版本为例。
运行setup后，输入正确的序列号，选择好安装路径和安装的模块，几乎是一直回车就可以了。
这里有一点要注意的是，由于不同操作系统设置，可能会出现一些意外错误，而且越高版本的MATLAB对计算机系统的要求也越高，如6.1版本要求至少64M内存，最好128M。
所以根据自身情况选择适合的版本安装，最好还要在操作系统初安装后就安装，避免出现意外。
4.2 MATLAB的启动运行MATLAB的启动运行：＃:\MATLAB7.0\bin\win32\matlab.exe(其中＃为安装盘符)。
数学建模MATLAB教案
数学建模MATLAB教案第一章：MATLAB简介1.1 课程目标了解MATLAB的发展历程和应用领域熟悉MATLAB的工作环境掌握MATLAB的基本命令和操作1.2 教学内容MATLAB的历史和发展MATLAB的应用领域MATLAB的工作环境MATLAB的基本命令和操作1.3 教学方法讲解和示范相结合学生上机实践1.4 教学资源MATLAB软件PPT课件1.5 教学评估课后作业上机实践第二章：MATLAB基本操作2.1 课程目标掌握MATLAB的变量和数据类型熟悉MATLAB的运算符和表达式学会在MATLAB中进行矩阵操作2.2 教学内容MATLAB的变量和数据类型MATLAB的运算符和表达式矩阵的创建和操作矩阵的运算2.3 教学方法讲解和示范相结合学生上机实践2.4 教学资源MATLAB软件PPT课件2.5 教学评估课后作业上机实践第三章：MATLAB函数3.1 课程目标了解MATLAB内置函数的分类和用法学会自定义函数掌握MATLAB脚本文件的编写和运行MATLAB内置函数的分类和用法自定义函数的创建和调用MATLAB脚本文件的编写和运行3.3 教学方法讲解和示范相结合学生上机实践3.4 教学资源MATLAB软件PPT课件3.5 教学评估课后作业上机实践第四章：MATLAB绘图4.1 课程目标熟悉MATLAB绘图的基本命令掌握MATLAB绘图的格式和技巧学会使用MATLAB绘制各种图形4.2 教学内容MATLAB绘图的基本命令MATLAB绘图的格式和技巧绘制各种图形的函数和方法讲解和示范相结合学生上机实践4.4 教学资源MATLAB软件PPT课件4.5 教学评估课后作业上机实践第五章：数学建模基本方法5.1 课程目标了解数学建模的基本概念和方法学会使用MATLAB进行数学建模掌握数学建模的常用算法和技巧5.2 教学内容数学建模的基本概念和方法使用MATLAB进行数学建模的步骤和技巧数学建模的常用算法和实例5.3 教学方法讲解和示范相结合学生上机实践5.4 教学资源MATLAB软件PPT课件5.5 教学评估课后作业上机实践第六章：线性方程组求解6.1 课程目标理解线性方程组的数学理论学会使用MATLAB解线性方程组掌握MATLAB中求解线性方程组的多种方法6.2 教学内容线性方程组的数学描述MATLAB中的线性方程组求解函数（如`解方程组`函数）稀疏矩阵在线性方程组求解中的应用使用`linsolve`函数求解线性方程组使用`guess`函数进行参数估计6.3 教学方法理论讲解与实际操作相结合示例演示学生上机练习6.4 教学资源MATLAB软件线性方程组求解实例6.5 教学评估课后练习题上机练习第七章：最优化问题求解7.1 课程目标理解最优化问题的数学模型学会使用MATLAB解决最优化问题掌握最优化问题的常见求解算法7.2 教学内容最优化问题的数学基础MATLAB中的最优化工具箱概述使用`fmincon`函数求解约束最优化问题使用`fminunc`函数求解无约束最优化问题了解其他最优化函数和算法7.3 教学方法理论讲解与实际操作相结合示例演示学生上机练习7.4 教学资源MATLAB软件最优化问题求解实例7.5 教学评估课后练习题上机练习第八章：微分方程求解8.1 课程目标理解微分方程的基本概念学会使用MATLAB求解微分方程掌握MATLAB中微分方程求解工具的使用8.2 教学内容微分方程的分类和基本概念MATLAB中的微分方程求解函数（如`ode45`）边界值问题的求解（如`bvp4c`）参数估计和敏感性分析8.3 教学方法理论讲解与实际操作相结合示例演示学生上机练习8.4 教学资源MATLAB软件PPT课件微分方程求解实例8.5 教学评估课后练习题上机练习第九章：概率论与数理统计9.1 课程目标掌握概率论和数理统计的基本概念学会使用MATLAB进行概率论和数理统计分析能够运用概率论和数理统计方法解决实际问题9.2 教学内容概率论基本概念和公式数理统计基本方法MATLAB中的概率论和数理统计函数随机数和概率分布函数的绘制假设检验和置信区间的计算9.3 教学方法理论讲解与实际操作相结合示例演示学生上机练习9.4 教学资源MATLAB软件PPT课件概率论和数理统计实例9.5 教学评估课后练习题上机练习第十章：综合案例分析10.1 课程目标能够综合运用所学的数学建模和MATLAB知识解决实际问题学会分析问题、建立模型、选择合适的算法和工具求解10.2 教学内容综合案例的选择和分析建立数学模型的方法MATLAB在模型求解中的应用数学建模报告的结构和要求10.3 教学方法案例分析与讨论学生分组实践10.4 教学资源MATLAB软件PPT课件综合案例数据和背景资料10.5 教学评估数学建模报告评分学生口头报告和讨论第十一章：非线性方程和方程组的求解11.1 课程目标理解非线性方程和方程组的概念学会使用MATLAB求解非线性方程和方程组掌握MATLAB中非线性求解的多种方法11.2 教学内容非线性方程和方程组的数学描述MATLAB中的非线性方程求解函数（如`fsolve`）非线性方程组的求解方法（如`ode45`）图像法求解非线性方程和方程组初始参数的选择和影响11.3 教学方法理论讲解与实际操作相结合示例演示学生上机练习11.4 教学资源MATLAB软件PPT课件非线性方程和方程组求解实例11.5 教学评估课后练习题第十二章：插值与拟合12.1 课程目标理解插值和拟合的概念学会使用MATLAB进行插值和拟合掌握MATLAB中插值和拟合的多种方法12.2 教学内容插值和拟合的基本概念MATLAB中的插值函数（如`interp1`）MATLAB中的拟合函数（如`fit`）插值和拟合的误差分析插值和拟合在数学建模中的应用12.3 教学方法理论讲解与实际操作相结合示例演示学生上机练习12.4 教学资源MATLAB软件PPT课件插值和拟合实例12.5 教学评估课后练习题第十三章：数值分析13.1 课程目标理解数值分析的基本概念学会使用MATLAB进行数值分析掌握MATLAB中数值分析的多种方法13.2 教学内容数值分析的基本概念MATLAB中的数值分析函数误差和稳定性分析数值分析在数学建模中的应用常见数值方法的比较和选择13.3 教学方法理论讲解与实际操作相结合示例演示学生上机练习13.4 教学资源MATLAB软件PPT课件数值分析实例13.5 教学评估课后练习题第十四章：MATLAB在信号处理中的应用14.1 课程目标理解信号处理的基本概念学会使用MATLAB进行信号处理掌握MATLAB中信号处理的基本方法14.2 教学内容信号处理的基本概念MATLAB中的信号处理函数信号的时域和频域分析信号处理在实际应用中的例子MATLAB在信号处理中的优势和局限性14.3 教学方法理论讲解与实际操作相结合示例演示学生上机练习14.4 教学资源MATLAB软件PPT课件信号处理实例14.5 教学评估课后练习题第十五章：MATLAB在图像处理中的应用15.1 课程目标理解图像处理的基本概念学会使用MATLAB进行图像处理掌握MATLAB中图像处理的基本方法15.2 教学内容图像处理的基本概念MATLAB中的图像处理函数图像的增强、滤波和边缘检测图像处理在实际应用中的例子MATLAB在图像处理中的优势和局限性15.3 教学方法理论讲解与实际操作相结合示例演示学生上机练习15.4 教学资源MATLAB软件PPT课件图像处理实例15.5 教学评估课后练习题重点和难点解析重点：1. MATLAB的工作环境及基本命令和操作。
《Matlab教案》课件
《MATLAB教案》PPT课件第一章：MATLAB概述1.1 MATLAB简介介绍MATLAB的历史和发展解释MATLAB的含义（Matrix Laboratory）强调MATLAB在工程和科学计算中的应用1.2 MATLAB界面介绍MATLAB的工作空间解释MATLAB的菜单栏和工具栏演示如何创建、打开和关闭MATLAB文件1.3 MATLAB的基本操作介绍MATLAB的数据类型演示如何进行矩阵运算解释MATLAB中的向量和矩阵运算规则第二章：MATLAB编程基础2.1 MATLAB脚本编程解释MATLAB脚本文件的结构演示如何编写和运行MATLAB脚本强调注释和代码的可读性2.2 MATLAB函数编程介绍MATLAB函数的定义和结构演示如何创建和使用MATLAB函数强调函数的重用性和模块化编程2.3 MATLAB编程技巧介绍变量和函数的命名规则演示如何进行错误处理和调试强调代码的优化和性能提升第三章：MATLAB数值计算3.1 MATLAB数值解算介绍MATLAB中的数值解算工具演示如何解线性方程组和不等式解释MATLAB中的符号解算和数值解算的区别3.2 MATLAB数值分析介绍MATLAB中的数值分析工具演示如何进行插值、拟合和数值积分解释MATLAB中的误差估计和数值稳定性3.3 MATLAB优化工具箱介绍MATLAB优化工具箱的功能演示如何使用优化工具箱进行无约束和约束优化问题解释MATLAB中的优化算法和参数设置第四章：MATLAB绘图和可视化4.1 MATLAB绘图基础介绍MATLAB中的绘图命令和函数演示如何绘制二维和三维图形解释MATLAB中的图形属性设置和自定义4.2 MATLAB数据可视化介绍MATLAB中的数据可视化工具演示如何绘制统计图表和散点图解释MATLAB中的数据过滤和转换4.3 MATLAB动画和交互式图形介绍MATLAB中的动画和交互式图形功能演示如何创建动画和交互式图形解释MATLAB中的图形交互和数据探索第五章：MATLAB应用案例5.1 MATLAB在信号处理中的应用介绍MATLAB在信号处理中的基本概念演示如何使用MATLAB进行信号处理操作解释MATLAB在信号处理中的优势和应用场景5.2 MATLAB在控制系统中的应用介绍MATLAB在控制系统中的基本概念演示如何使用MATLAB进行控制系统分析和设计解释MATLAB在控制系统中的优势和应用场景5.3 MATLAB在图像处理中的应用介绍MATLAB在图像处理中的基本概念演示如何使用MATLAB进行图像处理操作解释MATLAB在图像处理中的优势和应用场景《MATLAB教案》PPT课件第六章：MATLAB Simulink基础6.1 Simulink简介介绍Simulink作为MATLAB的一个集成组件解释Simulink的作用：模型化、仿真和分析动态系统强调Simulink在系统级设计和多领域仿真中的优势6.2 Simulink界面介绍Simulink库浏览器和模型窗口演示如何创建、编辑和运行Simulink模型解释Simulink中的块和连接的概念6.3 Simulink仿真介绍Simulink仿真的基本过程演示如何设置仿真参数和启动仿真解释Simulink仿真结果的查看和分析第七章：MATLAB Simulink高级应用7.1 Simulink设计模式介绍Simulink的设计模式，包括连续、离散、混合和事件驱动模式演示如何根据系统特性选择合适的设计模式解释不同设计模式对系统性能的影响7.2 Simulink子系统介绍Simulink子系统的概念和用途演示如何创建和管理Simulink子系统解释子系统在模块化和层次化设计中的作用7.3 Simulink Real-Time Workshop介绍Simulink Real-Time Workshop的功能演示如何使用Real-Time Workshop进行代码解释代码对于硬件在环仿真和嵌入式系统开发的重要性第八章：MATLAB Simulink库和工具箱8.1 Simulink库介绍Simulink库的结构和分类演示如何访问和使用Simulink库中的块解释Simulink库对于模型构建和功能复用的意义8.2 Simulink工具箱介绍Simulink工具箱的概念和功能演示如何安装和使用Simulink工具箱解释Simulink工具箱在特定领域仿真和分析中的作用8.3 自定义Simulink库介绍如何创建和维护自定义Simulink库演示如何将自定义块添加到库中解释自定义库对于个人和组织级模型共享的重要性第九章：MATLAB Simulink案例分析9.1 Simulink在控制系统中的应用介绍控制系统模型在Simulink中的构建演示如何使用Simulink进行控制系统设计和分析解释Simulink在控制系统教育和研究中的应用9.2 Simulink在信号处理中的应用介绍信号处理模型在Simulink中的构建演示如何使用Simulink进行信号处理仿真解释Simulink在信号处理领域中的优势和实际应用9.3 Simulink在图像处理中的应用介绍图像处理模型在Simulink中的构建演示如何使用Simulink进行图像处理仿真解释Simulink在图像处理领域中的优势和实际应用第十章：MATLAB Simulink项目实践10.1 Simulink项目实践流程介绍从需求分析到模型验证的Simulink项目实践流程演示如何使用Simulink进行项目规划和实施解释Simulink在项目管理和协作中的作用10.2 Simulink与MATLAB的交互介绍Simulink与MATLAB之间的数据交互方式演示如何在Simulink中使用MATLAB函数和脚本解释混合仿真模式对于复杂系统仿真的优势10.3 Simulink项目案例分析具体的Simulink项目案例演示如何解决实际工程问题解释Simulink在工程教育和项目开发中的应用价值《MATLAB教案》PPT课件第十一章：MATLAB App Designer入门11.1 App Designer简介介绍App Designer作为MATLAB中的应用程序开发环境解释App Designer的作用：快速创建跨平台的MATLAB应用程序强调App Designer在简化MATLAB代码部署和用户交互中的优势11.2 App Designer界面介绍App Designer的用户界面和工作流程演示如何创建新应用和编辑应用界面解释App Designer中的组件和布局的概念11.3 App Designer编程介绍App Designer中的MATLAB编程模式演示如何使用App Designer中的MATLAB代码块解释App Designer中事件处理和应用程序生命周期管理的重要性第十二章：MATLAB App Designer高级功能12.1 App Designer用户界面设计介绍App Designer中用户界面的定制方法演示如何使用样式、颜色和主题来美化应用界面解释用户界面设计对于提升用户体验的重要性12.2 App Designer数据模型介绍App Designer中的数据模型和模型视图概念演示如何创建、使用和绑定数据模型和视图解释数据模型在应用程序中的作用和重要性12.3 App Designer部署和分发介绍App Designer应用程序的部署和分发流程演示如何打包和发布应用程序解释如何为不同平台安装和运行App Designer应用程序第十三章：MATLAB App Designer案例研究13.1 图形用户界面(GUI)应用程序设计介绍使用App Designer设计的GUI应用程序案例演示如何创建交互式GUI应用程序来简化MATLAB脚本解释GUI应用程序在数据输入和结果显示中的作用13.2 数据分析和可视化应用程序设计介绍使用App Designer进行数据分析和可视化的案例演示如何创建应用程序来处理和显示大型数据集解释App Designer在数据分析和决策支持中的优势13.3 机器学习和深度学习应用程序设计介绍使用App Designer实现机器学习和深度学习模型的案例演示如何将MATLAB中的机器学习和深度学习算法集成到应用程序中解释App Designer在机器学习和深度学习应用部署中的作用第十四章：MATLAB App Designer实战项目14.1 App Designer项目规划和管理介绍App Designer项目的规划和管理方法演示如何组织和维护大型应用程序项目解释项目管理和版本控制对于团队协作的重要性14.2 App Designer与MATLAB的集成介绍App Designer与MATLAB之间的数据和功能集成演示如何在App Designer中调用MATLAB函数和脚本解释集成MATLAB强大计算和分析能力的重要性14.3 App Designer项目案例实现分析具体的App Designer项目案例实现过程演示如何解决实际工程项目中的问题解释App Designer在工程项目实践中的应用价值第十五章：MATLAB App Designer的未来趋势15.1 App Designer的新功能和技术介绍App Designer的最新功能和技术发展演示如何利用新功能和技术提升应用程序的性能和用户体验强调持续学习和适应新技术的重要性15.2 App Designer在跨平台开发中的应用介绍App Designer在跨平台应用程序开发中的优势演示如何创建适用于不同操作系统的应用程序解释跨平台开发对于扩大应用程序市场的重要性15.3 App Designer的未来趋势和展望讨论App Designer在未来的发展趋势和潜在应用领域激发学生对于应用程序开发和创新的兴趣强调持续探索和创造新应用的重要性重点和难点解析本文档为您提供了一份详尽的《MATLAB教案》PPT课件，内容涵盖了MATLAB 的基本概念、编程基础、数值计算、绘图和可视化、应用案例、Simulink的基础知识、高级应用、库和工具箱的使用、案例分析以及项目实践、App Designer 的基础知识、高级功能、案例研究、实战项目和未来趋势等方面的内容。
用MATLAB进行科学计算入门教程
用MATLAB进行科学计算入门教程使用MATLAB进行科学计算入门教程第一章：MATLAB简介及安装MATLAB（Matrix Laboratory）是一种广泛应用于工程和科学计算领域的高级数学计算软件。
它提供了强大的数据处理、可视化和数值计算功能，被广泛应用于信号处理、控制系统设计、图像处理等领域。
在开始学习MATLAB之前，首先需要进行安装。
用户可以从MathWorks官方网站上下载适用于自己操作系统的MATLAB版本。
安装完成后，用户可以按照向导进行配置和激活。
第二章：MATLAB基础知识2.1 MATLAB工作环境启动MATLAB后，主界面将出现在用户面前。
MATLAB主界面由命令窗口、编辑器窗口、工作区、当前文件夹、历史命令、命令历史和菜单等组成。
用户可以通过命令窗口输入MATLAB命令进行运算和操作，也可以通过编辑器编写脚本文件。
2.2 MATLAB变量和数据类型在MATLAB中，变量可以用于存储各种类型的数据，包括数值、字符串、矩阵等。
MATLAB支持常见的数据类型，如整数、浮点数、字符和逻辑等。
用户可以使用命令进行变量的赋值和操作。
2.3 MATLAB运算符和算术运算MATLAB提供了丰富的运算符用于实现各种数学运算和逻辑运算。
包括算术运算符（+、-、*、/、\）、关系运算符（>、<、==、~=等）、逻辑运算符（&&、||、~）等。
用户可以根据需要使用这些运算符进行计算。
2.4 MATLAB控制流程MATLAB支持一系列的控制流程语句，用于实现条件执行、循环和函数调用。
其中，条件语句如if语句和switch语句可以根据条件执行不同的代码块；循环语句如for循环和while循环可以反复执行一段代码；函数调用可以实现对已有的函数进行调用。
第三章：MATLAB向量和矩阵操作3.1 向量和矩阵的创建与访问MATLAB中的向量和矩阵可以通过手动输入、使用内置函数或读取外部文件来创建。
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（） ５ 高效方便的 矩阵 和数组 运算 Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ语言像 Ｂｓ ， ｔｎ Ｃ语言一样规定了 ａｃ Ｆｒａ 和 ｉ ｏｒ 矩阵的 算术运算符、 关系运算符、 逻辑运算符、 运算符 条件 及赋值运算符， 而且这些运算符可以 大部
分毫无 改变 的照搬到数 组运 算中，另外 ，它不需要定义数组的维数，并给出矩 阵 函数 、 特殊矩 阵专门的库函数，显得大 为简捷 、高效 、 方便 ，这是其他高级语言 所不能 比拟的 。
４２神经网络工具箱 （ Ｎ ） ． ＮＴ
目 最新的神经网 前 络工具 箱是 Ｎ ｕ ｌ ｏ Ｔｏ ｏ ４ ．版 它几乎完 ｅ ａＮｔ ｒ ｏｌ ｘ １ 本， ｒ ｅ ｋ ｂ ． ｗ ０
整的概括 了现 有神经 网络 的新成果 ，所涉及到 的网络模型有 ：
卜 卜 卜 卜 卜 卜
感 知器 线性 网络
变量（ｂ ．．． ａ ，．． 组成，同 ， ．． ｃ ） 一函 数名 Ｆ 不同数目的 ， 输入变量 （ 包括无输入 变量） 及不同 目 输出 数 的 变量，代表着不同含义。这不仅使 Ｍ Ｔ Ａ 库函 Ａ Ｌ Ｂ的 数功能更
丰富 ， 而且大大减少 了所需的磁盘空间 ， 使得 ＭＡ Ｌ Ｂ编写的 Ｍ 文件简单 、短 ＴＡ 小、高效 。
（）方 ６ 便的绘图功能 Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ的绘图功能是十分方便的， 它是由一系列的绘图函数 （ 指令） ，简
单易行 。 不仅如此 ，ＭＡ Ｌ Ｂ 的推出还得到 了各个领域专家学者 的广泛关注 ，其 强 ＴＡ
西北＿业 大学硕士论文 Ｌ
大的扩展功能为各个领域的应用提供了 基础。 各个领域的专家学者相继推出的 由 Ｍ Ｔ Ａ 工具箱，给各个领域的研究和工程应用 ＡＬ Ｂ 提供了 有力的工具。
Ｂ Ｐ网 络
径 向基函数网络 自组织网络 回归网络
对于 模型， 各种网络 神经网 络工具箱集成了 多种学习算法， 为用户提供了极 大的 方便。 而本论文 所涉及的内 容只是其中Ｂ 神经网 Ｐ 络模型的部分。 ａ Ｂ 网络的建立 ， Ｐ （） １ 神经元模型 图４ 给出了 一个基本的 Ｂ 神经元， － １ Ｐ 它具有Ｒ个 输入， 每个输入都通过一
个适 当的权值 ｗ与下一层相连 ，网络输 出可表示成 ：
ａ ｆ ｐ ） ＝ （ｘ ｗ ， ｂ 其中，ｐ 为输入向 量，、 为权向 量，ｂ 值，ｆ 为阀 为传递函 Ｂ 神经网络通常采用基于 Ｂ Ｐ Ｐ神经元的多层前向神 经网络的 结构形式。一 个典 型的Ｂ 网络结 Ｐ 构如图４ 所示（ － ２ ３ ］ ． Ｂ Ｐ神经网络通常是具有一个或多个隐层，其中，隐层神经元通常采用 Ｓ ｍ ｉ型 ｉ ｏ 传递函数，而 ｇ ｄ 输出 层神经 元则 采用 ｐｒｉ 型 ｕ ｌ 传递函数。图４ 给出一 ｅｎ － ３
可 以说在编程和 调试 过程 中，它是一种 比ｖ Ｂ还要简单的语 言。
（） ３ 扩充能力强 较新版本的 Ａ Ｌ Ｂ语言有丰富的库函数，在进行复杂的 Ｍ ＴＡ 数学运算时可以 直接调用，而 Ｍ Ｔ Ａ 且 Ａ Ｌ Ｂ的库函数同 用户文件在形成上是一样的， 所以 用户文
件 也可作为 ＭＡ Ｌ Ｂ的库 函数来调用。因此，用 户可 以根据 自己的需要方便的 ＴＡ
西北工业大学硕 士论文
４ Ｔ Ａ ＭＡ Ｌ Ｂ的神经网终工具箱在评价模型中的应用
４ １ Ｔ Ａ ． ＭＡ Ｌ Ｂ简介
Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ是由 美国的Ｍ ｔ ｏ ｓ 推出的 ａ Ｗｒ 公司 ｈ ｋ 一个为科学 和工 程计算而专门 设计的高 级交互式软件包。 一种高性能的用于工程计算的 它是 编程软件， 它把科 学计算、编程和结果的可视化都 集中 在一个使用非常方 便的 环境中。 Ｍ ＴＡ 最早是作为矩阵实验室 （ ａｉ Ｌｂｒｏ ） Ａ ＬＢ Ｍ ｔｘ ｏ ｔｙ ，是用来提供与 ｒ ａ ａｒ Ｌ ＰＣ Ｅ Ｐ Ｃ Ｉ Ａ Ｋ和 Ｉ Ａ Ｋ矩阵 Ｎ Ｓ 软件接口的， 后来， 它逐渐发展成为具有通用科学 计
写程序和调试程序一般都要经过四个步骤；编辑、编译、连 接以及执行和调试 。 各 个步 骤之 间是顺 序 关 系 ，编程 的过程 就是 在它 们之 间作瀑 布 型的循 环 。
西北工业大学硕士论文
Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ语言 和其他语言相比， 较好的解决了 上述问 题，把编辑、 编译、 连接 和执行融为一 它能 体。 在同一界面上 进行灵 活的操作， 速排除输入程序中的 快 书 写错误、 语法错误以 及语意错误， 从而加快了 用户编写、 和调试程序的 修改 速度，
与 其他高级语言相比， Ａ Ｌ Ｂ语言有如下的 Ｍ ＴＡ 特点： （） １ 编程效率高 它是一 科学和工程计算的高级语言，允许用数学形式的 种面向 语言编写程
序 ， 比 Ｂ ｓ ， ｒ 和 Ｃ语言更加接近书写计算公式的思维方式 ， Ｍ Ｔ Ａ 且 ａｉ Ｆｒａ ｃ ｏ ｎ ｔ 用 Ａ ＬＢ
编写程序犹如在演算纸上排列出 计算公式和求 解问 题。因 此， Ａ Ｌ Ｂ语言也 Ｍ ＴＡ 可通俗的称为演算纸式科学算法 语言。 由于它 编写 简单， 编程效率高， 所以 易学
易‘ 懂。 （）便 于用户使用 ２
Ｍ ＴＡ 语言是一种解释执行的 ＡＬ Ｂ 语言 〔 在没被专门的工具编译 之前） 它灵 ， 活、 方便， 其调试程序手段丰富， 调试速度快， 要时间 需 少。 任何一种语言编 用
子程 序。
（） ４ 语句语法简单
ＭＴＡ 语 言 中 最 基 本 最 重 要 的 概 念 是 函 数 ， 其 一 般 形 式 为 ＡＬ Ｂ
［ ，．．＝ ｎｔｎ ，ｆ．．即 ａ ｃ．． ｆ ｃｏ（ｅ，．． 一个函 ， ，．． ｉ ｄ， ． ｂ ］ｕ ． ） 数由函 数名、 输入变量（ｅ ．．） （ ，．． ｄ ｆ ． ， ． 和输出
算、 图形交互系统和程序设计语言的、 国际公认 的、 最优秀的科技应用软件之一。 其典型 的应用范 围包括 以下方面 ： 》 数学计算 》 算法推导
》 建模和仿真模拟 》 数据分析和结果的 化 可视
》 工程图形的绘制 》 应用 程序开发，包括 图形用户界面 的建立
扩充和建立新的库函 数， 便扩充 Ｍ Ｔ Ａ 的功能， 以 ＡＬ Ｂ 提高它的 使用效率。 另外， 为了充分利用 Ｆｒ ｎ Ｃ等语言的资源，包括用户已 ｏｒ ， ｔ ａ 编好的 Ｆｒａ， ｏｒ Ｃ语言程 ｔｎ 序， 通过建立 Ｍ文件的 形式， 编程， 混合 可方便的调用有关 Ｆｒａ 和 Ｃ ｏｒ ｔｎ 语言的