第一章 MATLAB简介
第1章MATLAB简介讲稿
第一篇MATLAB入门第1章MATLAB简介MATLAB（Matrix Laboratory）是由MathWorks公司于1984年推出的一套科学计算软件，分为总包和若干个工具箱。
它具有强大的矩阵计算和数据可视化能力。
1.1 MATLAB的主要特点该软件的主要特点：⑴简单易学：MATLAB是一门编程语言，其语法规则与一般的结构化高级编程语言大同小异，而且使用更方便，具有一般语言基础的用户很快就可以掌握。
⑵代码短小高效：由于MATLAB已经将数学问题的具体算法编成了现成的函数，用户只要熟悉算法的特点、使用场合、函数的调用格式和参数意义等，通过调用函数很快就可以解决问题，而不必花大量的时间纠缠于具体算法的实现。
⑶计算功能非常强大：该软件具有强大的矩阵计算功能，利用一般的符号和函数就可以对矩阵进行加、减、乘、除运算以及转置和求逆等运算，而且可以处理稀疏矩阵等特殊的矩阵，非常适合于有限元等大型数值算法的编程。
此外，该软件现有的数十个工具箱，可以解决应用中的很多数学问题。
⑷强大的图形绘制和处理功能：该软件可以绘制常见的二维三维图形，还可以对三维图形进行颜色、光照、材质、纹理和透明性设置并进行交互处理。
⑸可扩展性能：可扩展性能是该软件的一大优点，用户可以自己编写M文件，组成自己的工具箱，方便地解决本领域内常见的计算问题。
此外，利用MATLAB编译器可以生成独立的可执行程序，从而可以隐藏算法并避免依赖MATLAB。
1.2 MATLAB桌面简介启动MATLAB时，MA TLAB的桌面如图1－1。
可以根据需要改变桌面外观，包括移动、缩放和关闭工具窗口等。
MATLAB桌面包括表1－1中的几种工具窗口，在默认情况下，它们中间有一些没有显示。
1.2.1 启动按钮(“Start”)打开MATLAB主界面以后，单击“Start”按钮，显示一个菜单，利用“Start”菜单及其子菜单中的选项，可以直接打开MA TLAB的有关工具。
Matlab基础知识点
MATLAB讲义第一章 MATLAB系统概述1.1 MATLAB系统概述MATLAB（MATrix LABoratory）矩阵实验室的缩写，全部用C语言编写。
特点：（1）以复数矩阵作为基本编程单元，矩阵运算如同其它高级语言中的语言变量操作一样方便，而且矩阵无需定义即可采用。
（2）语句书写简单。
（3）语句功能强大。
（4）有丰富的图形功能。
如plot,plot3语句等。
（5）提供了许多面向应用问题求解的工具箱函数。
目前，有20多个工具箱函数，如信号处理、图像处理、控制系统、系统识别、最优化、神经网络的模糊系统等。
（6）易扩充。
1.2 MATLAB系统组成（1）MATLAB语言MATLAB语言是高级的矩阵、矢量语言，具有控制流向语句、函数、数据结构、输入输出等功能。
同时MATLAB又具有面向对象编程特色。
MATLAB语言包括运算符和特殊字符、编程语言结构、字符串、文件输入/输出、时间和日期、数据类型和结构等部分。
（2）开发环境MATLAB开发环境有一系列的工具和功能体，其中大部分具有图形用户界面，包括MATLAB桌面、命令窗口、命令历史窗口、帮助游览器、工作空间、文件和搜索路径等。
（3）图形处理图形处理包括二维、三维数据可视化，图像处理、模拟、图形表示等图形命令。
还包括低级的图形命令，供用户自由制作、控制图形特性之用。
（4）数学函数库有求和、正弦、余弦等基本函数到矩阵求逆、求矩阵特征值和特征矢量等。
MATLAB数学函数库可分为基本矩阵和操作、基本数学函数、特殊化数学函数、线性矩阵函数、数学分析和付里叶变换、多项式和二重函数等。
（5）MATLAB应用程序接口（API）MATLAB程序可以和C/C++语言及FORTRAN程序结合起来，可将以前编写的C/C++、FORTRAN语言程序移植到MATLAB中。
1.3 MATLAB的应用范围包括：MATLAB的典型应用包括：●数学计算●算法开发●建模、仿真和演算●数据分析和可视化●科学与工程绘图●应用开发（包括建立图形用户界面）以矩阵为基本对象第二章 Matlab基础2.1 MATLAB快速入门（1）搜索路径搜索路径也被看作是MATLAB的路径，其包含的文件被认为在路径上。
第1章-MATLAB概述资料讲解
第1章-M A T L A B概述第1章MATLAB概述MATLAB源于Matrix Labortary，即矩阵实验室，是由美国Mathworks公司发布的主要面对科学计算、数据可视化、系统仿真，以及交互式程序设计的高科技计算环境。
MATLAB软件的官方网站为，中国网站为。
1.1 MATLAB简介MATLAB将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB软件提供了大量的工具箱，可以用于工程计算、控制设计、信号处理与通信、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域，解决这些应用领域内特定类型的问题。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，非常符合科技人员对数学表达式的书写格式，利用MATLAB解决问题要比C或Fortran等语言简捷的多。
目前MATLAB软件已经发展成为适合多学科、多种工作平台的功能强大的大型软件。
在欧美等高等学校，MATLAB软件已经成为线性代数、数字信号处理、动态系统仿真等课程的基本教学工具。
1.2 MATLAB的特点由于MATLAB软件功能强大，而且简单易学，已经成为高校教师、科研人员和工程技术人员的必学软件，能够极大的提高工作的效率和质量。
与其他的计算机高级语言相比，MATLAB软件有许多非常明显的优点。
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除1.2.1 界面友好，容易使用MATLAB软件中有很多的工具，这些基本都采用图形用户界面。
MATLAB的用户界面非常接近Windows的标准界面，操作简单，界面比较友好。
第1章 MATLAB基本知识
1.2.3 MATLAB的M文件
MATLAB的M文件有两种形式：文本文件和函数文件。 M文件可以通过M文件
编辑器建立完成，
即通过MATLAB命令窗
口的File菜单下的New
命令建立M-File。 M文件编辑器窗口如图 1-4所示。
图1-4 M文件编辑器
1. 文本文件 例如，在 ( , ) 间绘制建立一个正弦函数图形 在M文件编辑器中输入以下程序：
S2=b+c+d
S3=a-b-d
程序如下：
Function[s1,s2,s3]=abcdyunsuan(a,b,c,d) S1=a+b+c; S2=b+c+d; S3=a-b-d; 该函数文件的文件名应是？ 如何使用该函数？
例：设计一个函数文件，实现S=a+b+c-d的运算
3．M文件的管理
文件管理命令与功能
命令名 cd x=cd cd path delete wq dir matlabroot 实现功能 显示当前目录 返回当前工作目录到目录x 改变目录到path 删除文件wq.m 列出当前目录的文件 返回到matlab根目录
path
type wq what
显示或修改matlab的搜索路径
在命令窗口显示wq.m文件 显示当前目录的M文件和MAT文件
>> a=5, ↙ 执行后显示： a= 5 >> b=6; ↙ >> c=a*b 执行后显示： c= 30
1. 变量
变量的命名：
变量名必须以字母开头，之后可以是任意字母、 数字或下划线(不能超过19个字符)
变量名区分字母的大小写 变量中不能包含有标点符号
matlab第1章 MATLAB概述
1.3 MATLAB帮助系统
❖ MATLAB的各个版本都为用户提供了非常详细的帮助系统， 可以帮助用户更好的了解和运用MATLAB。因此，不论用户 是否使用过MATLAB，是否熟悉MATLAB，都应该了解和掌 握MATLAB的帮助系统。
一、纯文本帮助
❖ MATLAB的所有命令、函数的M文件都有一个注释区。在该区中用纯文 本形式简要地叙述了该函数的调用格式和输入、输出变量的含义。该帮 助内容最原始，但也最真切可靠。每当MATLAB不同版本中的函数文件 发生变化时，该纯文本帮助也跟着同步更新。所以，纯文本帮助具有独 特的作用。
❖ 用户可以在MATLAB的命令窗口中输入命令“helpbrowser”或“helpdesk”或“doc” 来打开“帮助导航/浏览器”交互界面，如图所示。
1.4 MATLAB的工具箱
❖ 针对各个应用领域中的问题，MATLAB提供了许多实用函数，称为工具 箱函数。
❖ 目前，MATLAB提供了30多个工具箱函数，如信号处理、图像处理、控 制系统、非线性控制设计、鲁棒控制、系统辨识、最优化、神经网络、 模糊系统和小波等。它们提供了各个领域应用问题求解的便利函数，使 系统分析与设计变得更加简捷。
三、帮助导航/浏览器
❖ MATLAB中提供的帮组信息的“导航/浏览器”交互界面是MATLAB5.x以后的版 本的重要改进。这个交互界面主要有帮助导航和帮助浏览器两个部分组成。这个 帮助文件和M文件中的纯文本帮助无关，而是MATLAB专门设置的独立帮助系统。 该系统对MATLAB的功能叙述得全面、系统，而且界面友好，使用方便，是用 户查找帮助的重要途径。
❖ 在MATLAB中，以复数矩阵作为基本编程单元，使矩阵操作变得轻而易举 ❖ MATLAB语句书写简单，表达式的书写如同在稿纸中演算一样，与人们的手工
MATLAB教程第1章 MATLAB概述
1.2.4 应用广泛的专业领域工具箱
在MATLAB软件对许多专门的领域都开发了功能强大的工具 箱，在MATLAB2010a软件中共有40多个工具箱。这些 工具箱都是由特定领域的专家开发的，用户可以直接使用 工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自己编写代 码。
第1章 MATLAB概述
MATLAB源于Matrix Labortary，即矩阵实验室，是由美国 Mathworks公司发布的主要面对科学计算、数据可视化、 系统仿真以及交互式程序设计的高科技计算环境。
MATLAB软件的官方网站。
MATLAB的中国网站为：/。
在Simulink 产品系列的新功能包括：
在Simulink中提供可调参数结构、触发模型块以及用于大型建 模的函数调用分支。
在 嵌入式IDE链接和目标支持包中提供针对Eclipse、嵌入式 Linux及ARM处理器的代码生成支持。
在IEC认证工具包中提供对Real-Time Workshop Embedded Coder和PolySpace产品的ISO 26262认证。
1.6 MATLAB的工作环境
MATLAB 2010a的工作界面，如图1.14所示。MATLAB的 工作界面主要由菜单、工具栏、当前工作目录、命令行窗 口、工作空间窗口和历史命令窗口。
1.7 MATLAB的通用命令简介
在MATLAB中，有很多的命令经常用到，需要熟练掌握，例 如在命令行窗口输入命令：clc，清除命令行窗口中所显 示的内容。MATLAB的常用命令，如表1.2所示。
1第一章 Matlab语言概述
（Ⅰ）基础篇第一章 Matlab语言概述§1.语言特点MATLAB是Mathworks公司于20世纪80年代推出的数值计算软件。
得到了广泛的应用。
MATLAB的全称是Mateix Laboratory，意思是矩阵实验室。
它是以矩阵运算为基础的新一代程序语言。
MATLAB是集数学运算、图形处理、程序设计和系统建模为一体的著名编程语言软件，它具有功能强大、使用简单等优点，是进行科学研究和工程实践的有力工具。
与Fortran和C相比，MATLAB语句更简洁、明了，更加符合人们的思维习惯。
并且还具有良好的数据可视化功能。
MATLAB包括两部分：基本部分-主要指数据计算和可视化功能。
扩展部分-主要指工具箱。
§2 基本操作和简单语句输入1. 简单语句输入（简单计算器用法）例1：计算a⨯y÷⨯=（a = 2，b =3，c = 5 ）+acbb[程序] 在命令窗口输入>> a=2;b=3;c=5;>> y=a*b+c*b/a 回车[输出] y =13.5000例2：计算64(tan3⨯+45)/2760cos[程序] >> (tan(pi/4)+cos(pi/3))*27^(1/3)/sqrt(64)ans =0.56252. 变量表达式数值（1）变量* matlab语句一般形式为：变量=表达式（或数），若变量和“=”省略，输出时自动建立“ans”默认变量。
* 对大小写敏感，如sqrt（平方根）对，而SQRT，Sqrt全错。
* 变量名第一个字符必须是英文字母，最多可包含31个字符，（含英文、数字、下连符）。
不得包含空格和标点。
* 系统遇到一个新变量名时，它会自动生成变量，若该变量早已存在，系统会自动更新内容。
表1-1 默认预定义变量（永久变量）例3：无穷大的使用>> x =1/0Warning: Divide by zero.x =Inf* 在MATLAB中这样的操作不会引起程序执行中断，只是在给出警告信息的同时，用一个特殊的符号Inf来表示。
第一讲：matlab软件初步
法二） 法二）a=[1 2 3], b=[2 3 1], c=cross(a,b) d=sqrt(dot(c,c)) 还有其它方法没有？ 还有其它方法没有？
3）向量的混合积 ）
向量的混合积由上面的两个函数共同来实现 例：A=[2 4 5 ];B=[ 3 8 10];C=[0 -5 4]; 注意： 注意：混合积有没有 D=dot(A,cross(B,C)) 几何意义？ 几何意义？有的话又 是什么？ 是什么？ D = 41
A(2,1)=7 输入 输入>>A(3,4)=1 这里得说明原来没有3行 列 这里得说明原来没有 行，4列，MATLAB自 自 动增加行列数，对未输入的元素赋值0。 动增加行列数，对未输入的元素赋值 。 3）特殊矩阵的生成 ） 零阵 >>W=zeros(2,3) 元素全为1的矩阵 元素全为 的矩阵 >>U=ones(2,3)
1)直接输入法 直接输入法
矩阵的元素可以用它的行、 矩阵的元素可以用它的行、列数表示如
》a=A(2,1) a=4
或者说不指定变量， 或者说不指定变量，MATLAB将回应 将回应 ans(answer的缩写） 的缩写） 的缩写
》A(2,1) ans=4
2）矩阵的修改 ） 矩阵在输入后一直保存在工作空间中， 矩阵在输入后一直保存在工作空间中，可随 时调用，除非被清除或替代。 时调用，除非被清除或替代。可以直接修改 矩阵的元素。 矩阵的元素。如》
2）向量的叉积 ）
C=cross(A,B）即就是C=A×B要求 、B必须 ）即就是 要求A、 必须 × 要求 是为3个元素的 个元素的向量 是为 个元素的向量 例：A=[2 4 5 ];B=[ 3 8 10];C=cross(A,B) C = 0 -5 4 近几年《数学实验》上机考题计算由两向量a,b组 近几年《数学实验》上机考题计算由两向量 组 成的平行四边形的面积 法一） 法一）a=[1 2 3];b=[2 3 1]; c=cross(a,b), d=c(:,1), e=c(:,2), f=c(:,3), area=sqrt(d^2+e^2+f^2)
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MATLAB 的路径搜索
MATLAB 的搜索顺序 当在命令窗口中或者一个 M 文件中输入一个元素 名称时，MATLAB 按照下面的顺序搜索该元素 的意义，以元素 foo 为例：
1）查找工作区中是否存在名为 foo 的变量； 2) 查找foo是否为函数； 3）在当前路径中查找是否存在名 foo.m 的文件； 4）按照顺序查找搜索路径中是否存在该文件。如果存 在多个名为 foo.m 的文件，则调用首先查到的文件。
2016/3/8 10
主要特点：
1. 2. 3. 4. 高级科学计算语言； 代码、数据文件的集成管理环境； 算法设计开发的交互式工具； 用于线性代数、统计、傅立叶分析、滤波器设计、 优化和数值计算的基本数学函数； 5. 2-D 和 3-D 数据可视化； 6. 创建自定义工程师图形界面的工具； 7. 与第三方算法开发工具——C/C++、FORTRAN、 Java、COM、Microsoft Excel——集成开发基 于 MATLAB 的算法；
- General purpose commands. - Operators and special characters.
- xPC Target -- demos and sample
- xPC Target Embedded Option
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>>help 函数名 >> help sin SIN Sine of argument in radians. SIN(X) is the sine of the elements of X. See also asin, sind. Overloaded methods: darray/sin sym/sin Reference page in Help browser doc sin
1.2.1 主要菜单介绍
File 菜单 Eidit菜单 Debug菜单 Desktop菜单 Help菜单
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1.2.2 窗口
主要有四个窗口：
1. 命令窗口:Command Window 2. 历史命令窗口: Command History 3. 工作区窗口:Workspace 4. 当前路径窗口:Current Folder
因此，在为变量和函数命名时，需考虑 MATLAB 的路径搜索顺序，合理为变量和函数 命名，保证程序的正确运行。
2016年3月8日 2016/3/8 第30页 30
路径设置方法
1：可以通过set path窗口设置
2：使用函数： path pathtool editpath
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MATLAB 的路径搜索（1/3）
path('newpath') 命令改变搜索路径
2016年3月8日 2016/3/8
第33页 33
要求
关于MATLAB软件的具体使用，请同 学们在上机过程中认真学习研究，先从最 基本的功能入手，慢慢熟悉各个菜单，窗 口的功能。
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format和help指令
format:格式控制，可以设置输出的格式 format loose ：松散格式，数据之间有空行。 format compact ：紧凑格式，数据之间无空行。 >>format compact >> a=5 a= 5 >> format loose >> a a= 5
MATLAB 简 介
MATLAB 用户界面 MATLAB主菜单功能介绍 MATLAB 的路径搜索 format and help
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1.1 MATLAB简介
1.1.1 世界上许许多多的科研工作者都在使用 MATLAB 产品来加快他们的科研进程，缩 短数据分析和算法开发的时间，研发出更 加先进的产品和技术。相对于传统的 C、 C++ 或者 FORTRAN 语言，MATLAB 提 供了高效快速解决各种科学计算问题的方 法。目前，MATLAB 产品已经被广泛认可 为科学计算领域内的标准软件工具之一。
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默认的输入显示方式
字符串用紫色
if for end等控制流程 的关键字用蓝色
其他采用 黑色
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1.3 MATLAB 的路径搜索
查看MATLAB当前路径的方式：
1. 在command window下输入>> cd 则会显示当前路径为： F:\张莉\Matlab File 2.通过工具栏源自2016/3/82
MATLAB主要面对科学计算、可视化以及交互式 程序设计的高科技计算环境。 它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及 非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集 成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、 工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学 领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度 上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、 Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算 软件的先进水平。
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用四种方法描述cos(x)*sin(y)图形
1 0.5 0 -0.5 -1 4 2 0 -2 -4 -5 0 5
4 3 1 2 0.5 1 0 0 -0.5 -1 4 2 0 -2 0 -4 -5 -4 -4 -2 0 2 4 5 -1 -2 -3
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3. M语言编程功能 除了可以直接在命令窗口进行计算， MATLAB还提供了使用M语言编写脚本文 件或者函数以实现用户所需要的功能。
2016/3/8
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简单有趣的实例
例1：计算矩阵的转置，矩阵的行列式。 >> A=[1 2;3 4] >> A' ans = 1 3 2 4 >> det(A) ans = -2 例2：随机获取10个数，找出其中大于a的所有数。 randTest.m
2016/3/8 4
例3： 以0.2为步长绘制标准正态分布密度函数在 [-3,3]之间的图形。分四种方式画出。
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2. 图形化显示功能 MATLAB可以将数值计算的结果通过图形 化得界面显示出来，包括2D，3D界面。
1 0.8 0.6 0.4 0.2
1 0.5 0
0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 0 1 2
-0.5 -1 4 2 0 -2
3
5 0 -4 4 -5
5 6
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2016/3/8 9
MATLAB 可以被广泛的应用于不同的领域，例 如信号与图像处理、控制系统设计与仿真、通讯 系统设计与仿真、测量测试与数据采集、金融数 理分析以及生物科学等。
在MATLAB中内嵌了丰富的数学、统计和工程计 算函数，使用这些函数进行问题的分析解答，无 论是问题的提出还是结果的表达都采用工程师习 惯的数学描述方法，这一特点使 MATLAB 成为 了数学分析、算法开发及应用程序开发的良好环 境。
4. Simulink建模仿真功能
5. 图形用户界面开发功能(GUIDE)
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主菜单栏 1.2 MATLAB 用户界面介绍 工具栏
当前目录 路径 当前路 径窗口 命令窗口
工作区 窗口
文件详 细信息
快速启动 窗口按钮
运算提 示符
历史命 令窗口
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第16页 16
路径设置函数
path 命令
在命令窗口中输入 path 命令可以查看 MATLAB 中的搜索路径 ： >> path MATLABPATH D:\Program Files\MATLAB\R2010a\toolbox\matlab\general D:\Program Files\MATLAB\R2010a\toolbox\matlab\ops D:\Program Files\MATLAB\R2010a\toolbox\matlab\lang D:\Program Files\MATLAB\R2010a\toolbox\matlab\elmat ……
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主要学习内容
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
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MATLAB 简介 MATLAB的基本使用方法 数组和向量 MATLAB的数学运算 字符串，单元数组和结构体 MATLAB编程 MATLAB的符号处理 MATLAB绘图 建模实例介绍
7
第一章MATLAB简介
plotTest.m
图像为： 例4：绘制抛物曲面z=x2+y2在 -1<=x<=1, -1<=y<=1的图形。 meshTest.m 图形为：
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例5:用一个简单命令求解线性系统
3x1+ x2 - x3 = 3.6 Ax=b x1+2x2+4x3 = 2.1 -x1+4x2+5x3 = -1.4 >> A=[3 1 -1;1 2 4;-1 4 5];b=[3.6;2.1;-1.4]; >> x=A\b x= 1.4818 -0.4606 0.3848
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精度的控制： 1： FORMAT SHORT Scaled fixed point format with 5 digits. MATLAB默认的数据类型是double >> a=8.9 默认的输出格式是format short. a= 8.9000 2：FORMAT LONG Scaled fixed point format with 15 digits for double and 7 digits for single. >> format long >> a a= 8.900000000000000 关于format的详细信息，可以参考ppt中的附页