Matlab基础及其应用
MATLAB基础教程与实例解析
MATLAB基础教程与实例解析第一章：MATLAB介绍与安装1.1 MATLAB的定义与特点1.2 MATLAB的应用领域1.3 MATLAB的安装与配置第二章：MATLAB语法与数据类型2.1 MATLAB的基本语法2.2 MATLAB的变量与赋值2.3 MATLAB的数据类型与操作第三章：向量与矩阵操作3.1 定义向量与矩阵3.2 向量与矩阵的运算3.3 向量与矩阵的索引与切片第四章：函数与脚本文件4.1 函数的定义与调用4.2 函数的输入与输出4.3 脚本文件的编写与执行第五章：图形绘制与可视化5.1 MATLAB的绘图函数与参数5.2 绘制二维图形5.3 绘制三维图形第六章：数据分析与处理6.1 数据导入与导出6.2 统计分析与拟合6.3 信号处理与滤波第七章：优化与线性方程求解7.1 优化理论与最优化问题7.2 MATLAB中的优化函数与工具箱7.3 线性方程组的求解第八章：数值计算与数值求解8.1 数值计算的原理与方法8.2 MATLAB中的数值计算函数与工具箱8.3 数值求解与数值积分第九章：图像处理与计算机视觉9.1 图像的读入与显示9.2 图像的灰度转换与增强9.3 图像的滤波与特征提取第十章：机器学习与深度学习10.1 机器学习与深度学习的基本概念10.2 MATLAB中的机器学习工具箱10.3 使用MATLAB进行数据建模与预测在MATLAB基础教程与实例解析中，我们将逐个章节的介绍MATLAB的各个方面，帮助读者建立起扎实的基础并掌握实际应用技能。
第一章中，我们将首先介绍MATLAB的定义与特点，帮助读者了解其在科学计算、数据分析和工程设计中的重要性。
然后，我们将详细介绍MATLAB的安装与配置过程，确保读者能够成功地将MATLAB部署在自己的计算机上。
在第二章中，我们将深入探讨MATLAB的语法与数据类型。
我们将从MATLAB的基本语法开始，包括语句的结束、注释的添加和变量的使用。
MATLAB基础及应用概述
一、MATLAB基础MATLAB® 是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的科学计算语言和编程环境。
Matlab变量◆基本运算变量逗号、分号的意义行内编辑、注释、运算规则◆变量要求变量区分字母的大小写名字不能超过31个字符变量必须以字母开头，之后可以是任意字母、数字或者下滑线变量中不能含有标点符号。
特殊变量◆MATLAB语言中数值有多种显示形式，在缺省情况下，若数据为整数，则就以整数表示；若数据为实数，则以保留小数点后4位的精度近似表示。
MATLAB 语言提供了10种数据显示格式，常用的有下述几种格式：◆short 小数点后4位(系统默认值)◆long 小数点后14位◆short e 5位指数形式◆long e 15位指数形式矩阵的生成◆直接输入法输入矩阵时要以“[ ]”为其标识符号，矩阵的所有元素必须都在括号内。
矩阵同行元素之间由空格或逗号分隔，行与行之间用分号分隔。
矩阵大小不需要预先定义。
矩阵元素可以是运算表达式。
若“[ ]”中无元素表示空矩阵。
A=[1 2 3；4 5 6；7 8 9]◆外部文件读入法load data1.txta=xlsread('1.xls')start->matlab->import wizard◆特殊矩阵的生成◆对于一些比较特殊的矩阵（单位阵、矩阵中含1或0较多），由于其具有特殊的结构，MATLAB提供了一些函数用于生成这些矩阵。
常用的有下面几个：◆zeros(m) 生成m阶全0矩阵◆eye(m) 生成m阶单位矩阵◆ones(m) 生成m阶全1矩阵◆rand(m) 生成m阶均匀分布的随机阵◆randn(m) 生成m阶正态分布的随机矩阵◆linspace（x1,x2,n）生成线性等分向量矩阵操作矩阵下标◆MATLAB通过确认下标，可以对矩阵进行插入子块、提取子块和重排子块的操作。
◆为了提取矩阵a的第n行、第m列的元素值，使用a(n,m)可以得到。
matlab基础及其应用
matlab基础及其应用MATLAB Basic and Its Application1、IntroductionMATLAB（Matrix Laboratory），是由The MathWorks, Inc.公司出版的商业数学软件包，它在矩阵计算、科学数据可视化、计算机程序设计语言等方面具有很强的功能，它的强大和易用及跨平台功能被国外广泛应用，是科学计算、信号处理、量子力学、系统监控、逆向工程、机器学习等领域的标准软件。
2、FeaturesMATLAB的优势主要有以下几点：(1) MATLAB是一个完整的交互式环境，可以实现图形用户界面、精确的数值计算、数据可视化以及高级编程。
(2) MATLAB可以用来操作大型矩阵、数组，支持向量化语言，利用它可以进行矩阵的运算，而不用写复杂的程序，其代码是可读性非常强的，计算速度快，省去了很多复杂的计算时间。
(3) MATLAB适用于数据分析、机器学习、计算机视觉等多种领域，是一款功能强大的工具箱，为用户提供了丰富的函数库来实现不同的计算任务。
(4) MATLAB可以与其他计算机语言进行交互，可以调用C、C++，java或其他语言进行实现，也可以生成可执行文件。
3、ApplicationMATLAB的应用非常广泛，它能帮助用户实现以下任务：(1) 用来创建算法：MATLAB是一种强大的算法开发工具，可以使用MATLAB语言和面向对象的功能快速创建精确的算法。
(2) 用来实现系统仿真：MATLAB可以快速模拟复杂系统，绘制多种图形，更容易理解系统的行为。
(3) 用来实现信号处理：MATLAB可以对连续信号和数字信号进行处理，支持函数库、信号处理工具箱和语音处理工具箱。
(4) 用来实现机器学习：MATLAB可以实现机器学习算法，用来构建复杂的模型和算法，包括预测和分类，以及用来处理大量数据。
(5) 用来实现数据可视化：MATLAB可以实现高级数据可视化，用来更好地理解和探索数据，而不需要进行复杂的程序编写。
matlab基础及其应用
matlab基础及其应用
Matlab是一种高级的数学软件，它可以帮助用户解决各种数学问题。
Matlab的基础知识包括语言的基本元素、数据类型、数组操作、变量、函数和程序结构等。
这些基础知识是Matlab应用的基础，也是Matlab编程能力的提高之路。
Matlab的应用领域也非常广泛，包括信号处理、图像处理、控制系统、机器学习、统计分析等。
在信号处理领域，Matlab可以实现数字信号处理、滤波器设计、音频处理等功能。
在图像处理领域，Matlab可以进行图像增强、图像分割、目标检测等处理。
在控制系统领域，Matlab可以进行控制器设计、系统仿真、系统优化等操作。
在机器学习领域，Matlab可以进行数据预处理、模型建立、训练和测试等操作。
在统计分析领域，Matlab可以进行数据可视化、统计推断、回归分析、聚类分析等操作。
Matlab的应用不仅限于科研领域，也可以应用于工业生产中。
例如，在物联网领域，Matlab可以进行数据采集、处理和分析；在汽车工业领域，Matlab可以进行车辆仿真、控制系统设计和测试；在航空航天领域，Matlab可以进行飞行控制、飞行动力学分析等操作。
总之，Matlab是一种功能强大、应用广泛的数学软件，掌握其基础知识和应用技能对于科研工作和工业生产都具有重要意义。
- 1 -。
Matlab基础及其应用ppt课件 共34页
Di
a21
a2,i1
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an1 an,i1 bn an,i1 ann
线性方程组求解
数值求解方法： 1.直接法 Gauss消去法、Gauss-Jordan消去法、矩阵分 解法等。
2.迭代法 Jacobi迭代法、Gauss-Seidel迭代法和超松弛迭 代法等。
菜单 三．Matlab 界面与初步操作
快捷工具栏
workspace
工作目录选择栏 指令窗口
Command window运行入门
• 最简单的计算器使用法； • 数值、变量和表达式； • 指令行中的标点符号； • 计算结果的图形表示；
求 [12 2 (7 4)] 32 的运算结果。
4 2 2 A 1 3 2
1 3 3 3 2 2
35 20 60 B 10 15 50
20 12 45
输入下面Matlab指令 A=[4 2 3;1 3 2;1 3 3;3 2 2]; B=[35 20 60 45;10 15 50 40; …20 12 45 20]; C=A*B
Cleve Moler 博士
在70年代中期,Cleve Moler博士和其同事在美国 国家科学基金的资助下开发了调用EISPACK和 LINPACK的FORTRAN子程序库.EISPACK是特征 值求解的FORTRAN程序库,LINPACK是解线性方 程的程序库.在当时,这两个程序库代表矩阵运算的 最高水平.
t
•
画出衰减振荡曲线 其它的包络线 y0
y
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e 3 sin 3t 及 。的取值范围是
[0,4 ] 。
MATLAB基础知识及常用功能介绍
MATLAB基础知识及常用功能介绍第一章：MATLAB简介及安装MATLAB是一种强大且广泛应用的数值计算软件，它提供了许多用于科学计算和工程设计的功能。
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的缩写，其主要特点是在操作矩阵和各种数学函数上非常高效。
要安装MATLAB，只需下载安装程序然后按照提示进行安装即可。
第二章：MATLAB基本操作在MATLAB中，可以使用各种命令来进行基本的数学运算，例如加减乘除、幂运算等。
此外，还可以定义变量、矩阵和向量，并进行复杂的数学运算。
提示：使用分号可以取消输出结果。
第三章：MATLAB脚本和函数脚本是一系列MATLAB命令的集合，可以保存并重复执行。
函数是一段具有输入和输出的可执行代码块，可以通过函数名和输入参数来调用。
编写脚本和函数有助于提高代码的可读性和可重复性。
第四章：MATLAB图形化界面MATLAB提供了图形化界面（GUI）工具箱，用于创建交互式应用程序和图形用户界面。
利用GUI工具箱，可以通过拖拽和放置的方式创建界面，并通过设置属性和回调函数实现交互功能。
第五章：MATLAB数据可视化MATLAB拥有丰富的数据可视化功能，可以将数据以各种图表形式呈现出来，如散点图、柱状图、曲线图等。
此外，还可以对图表进行自定义设置，如添加图例、调整轴范围、添加标题等。
第六章：MATLAB图像处理MATLAB提供了强大的图像处理工具箱，可以用于图像的滤波、锐化、模糊、边缘检测等操作。
此外，还可以进行图像的变换和特征提取，用于图像识别和分析。
第七章：MATLAB信号处理MATLAB信号处理工具箱提供了一系列用于处理、分析和合成信号的函数和工具。
可以进行信号滤波、频谱分析、时域分析等操作。
此外，还可以进行数字滤波器设计和滤波器实现。
第八章：MATLAB数学建模MATLAB是数学建模的重要工具，可以用于建立各种数学模型并进行仿真和优化。
可以利用MATLAB解方程、求解微分方程、进行符号计算等，用于解决各种实际问题。
Matlab基本功能及使用方法
Matlab基本功能及使用方法Matlab是一种专业的计算机软件，广泛应用于科学计算、数据分析和工程模拟等领域。
它具有强大的数学计算功能和灵活的编程接口，使得科学家、工程师和研究人员能够快速、高效地处理和分析数据。
本文将介绍Matlab的基本功能及使用方法，帮助读者快速上手并掌握Matlab的基本操作和应用技巧。
1. Matlab的界面和基本操作Matlab的界面分为工作区、命令窗口、编辑器和图形界面等几个部分。
在工作区可以查看和管理当前变量，命令窗口可以输入和执行Matlab命令，编辑器则用于编写和运行Matlab脚本或函数。
同时Matlab还提供了丰富的工具箱，包括统计工具箱、优化工具箱、图像处理工具箱等，可以根据需要加载并使用。
2. Matlab的基本数据类型和运算Matlab支持常见的数据类型，如标量、向量、矩阵和多维数组等。
可以使用Matlab进行基本的数学运算，包括加减乘除、幂运算和三角函数等。
Matlab还提供了丰富的数学函数和操作符，使得数学计算变得更加简单和高效。
3. 数据的导入和导出Matlab可以方便地导入和导出各种数据格式，如文本文件、Excel文件、图像文件和音频文件等。
可以使用Matlab提供的函数读取和处理数据，也可以将计算结果和图表保存为文件，方便后续的使用和分享。
4. 数据的可视化Matlab具有强大的数据可视化功能，可以绘制各种类型的图表和图形，如折线图、散点图、柱状图和3D图等。
可以使用Matlab提供的函数设置图表的样式和属性，如线条颜色、坐标轴范围和图例等。
通过数据可视化，可以更直观地理解和展示数据，揭示数据背后的规律和趋势。
5. 图像处理和信号处理Matlab在图像处理和信号处理方面有着广泛的应用。
可以使用Matlab提供的函数读取和处理图像，如图像的滤波、边缘检测和图像增强等。
同时，Matlab还提供了丰富的信号处理函数和工具箱，如离散傅里叶变换、数字滤波器设计和信号重构等，可以对信号进行分析和处理，实现各种信号处理算法和方法。
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。
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当D＝|A|≠0， 方程组有解，可 用Cramer法则 求解。
a11 a12 a1n x1 b1 a a22 a2 n x2 b2 21 an1 an 2 ann xn bn
MATLAB的第一个商业化的版本是1984年推出的 是3.0的DOS版本 1992年MathWorks 公司于推出了4.0版本， 1994年的4.2版本扩充了4.0版本的功能，尤其在 图形界面设计方面更提供了新的方法。 1997年推出的5.0版允许了更多的数据结构，如单 元数据、多维矩阵、对象与类等，使其成为一种更 方便编程的语言。 1999年推出的 MATLAB 5.3版在很多方面又进一 步改进了 MATLAB 语言的功能。
参考教材：MATLAB基础及应用
参考书目：
《Matlab程序设计教程》，李海涛、邓樱，高等教育出版社/2005.5.1 《精通MATLAB 6.5版》，张志涌，北京航空航天大学出版社/2003.3 《科学运算语言MATLAB5.3程序设计及应用》，薛定宇，清华大学出版社 /2000 《数值方法和MATLAB实现与应用》，拉克唐瓦尔德（美），机械工业出版
0.5 0 -0.5 -1
t 3
0
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15
画出 z
a1,i 1 a1n a2,i 1 a2 n an ,i 1 ann
Di
a21 a2,i 1 b2 an1 an ,i 1 bn
线性方程组求解
数值求解方法： 1.直接法 Gauss消去法、Gauss-Jordan消去法、矩 阵分解法等。 迭代法 Jacobi迭代法、Gauss-Seidel迭代法和超松 弛迭代法等。
线性方程组求解
D1 D2 Dn x1 , x2 , , xn D D D
a11 D
a12 a1n
a21 a22 a2 n an1 an 2 ann a11 a1,i 1 b1
N阶行列式的计算需要n！ 次乘法，求解n阶线性方程 组，共需要做(n+1)！次乘 法。如n=20,则，需做： 21！＝5.10909×1019
画出衰减振荡曲线 y t e sin 3t 及 其它的包络线 y 0 e 3 。的取值范围是 [0,4 ] 。
t=0:pi/50:4*pi; y0=exp(-t/3); y=exp(-t/3).*sin(3*t); plot(t,y,'-r',t,y0,':b',t,-y0,':b') grid 1
管理者接到四份订单如上表所示。
问应该如何计算每份订单所需的原材料， 以便组织生产？ 输入下面Matlab指令
2 2 3 2 3 3 2 2 20 60 45 15 50 40 12 45 20
A=[4 2 3;1 3 2;1 3 3;3 2 2]; B=[35 20 60 45;10 15 50 40; …20 12 45 20]; C=A*B
C= 220 105 125 165 146 475 320 89 300 205 101 345 225 114 370 255
4 1 A 1 3 35 10 B 20
考虑一个实际编程例子 如何编写一个能求出两个矩阵相乘的计算机通 用子程序？
是否正确？
错误，未考虑其一为标量
Matlab基础及其应用
教师简介
主讲教师：李浩 刘大刚 holly@ 物理电子学院
MATLAB课程介绍
定位：公共基础选修课
目标：了解MATLAB，能够熟练掌握数学
（矩阵）运算，简单编程，简单的数据处 理、符号运算及基本图形绘制.对MATLAB面 向对象编程与simulink有基本了解。
社/2004.9
特点：完全不必具备其它语言的基础，各年 级各专业的同学都可选修。
MATLAB课程安排
学时: 32学时（基于matlab6.5版本)
安排：讲课16学时，上机16学时
考核要求：实验报告必须齐备。
考核方式: 实验报告
上机安排
从9月21日（也就是下个星期四）起，每个星 期四安排为上机时间。 上机地点：主楼东312（物电机房） 上机时间：18：00～20：00 20：00～22：00
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matlab工具箱
MATLAB包含两个部分：核心部分和各种可选的工具箱。 核心部分中有数百个核心内部函数。
MATLAB主工具箱 工具箱又分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。 符号数学工具箱 SIMULINK仿真工具箱 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 控制系统工具箱 功能，文字处理功能以及与硬件实时交互功能。功能性工具 信号处理工具箱 箱可用于多种学科。 图象处理工具箱 通讯工具箱 学科性工具箱是专业的，如（control、signal proceessing 、commumnication） toolbox等。这 系统辨识工具箱 些工具箱都是由该领域内学术水平很高的专家编写的，所以 神经元网络工具箱 用户无需编写自己学科范围内的基础程序。 金融工具箱
1983年春天,Cleve Moler到Standford大学讲学， MATLAB深深地吸引了工程师John Little。John Little敏 锐地觉察到MATLAB在工程领域的广阔前景，同年，他和 Cleve Moler，Steve Bangert一起，用C语言开发了第 二代专业版。这一代的MATLAB语言同时具备了数值计算 和数据图示化的功能 。
二、MATLAB的语言特点
1.
2. 3. 4.
5.
6. 7. 8.
语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极 其丰富； 运算符丰富； 兼聚结构化与面向对象编程的特性； 程序设计自由度大； 良好的程序可移植性； 强大的图形功能； 功能性工具箱和学科性工具箱； 源程序的开放性。
线性方程组求解
a11x1 a12 x2 a1n xn b1 a x a x a x b 21 1 22 2 2n n 2 an1 x1 an 2 x2 ann xn bn
2000年10月底推出了其全新的 MATLAB 6.0正式 版(Release 12)，在核心数值算法、界面设计、外
部接口、应用桌面等诸多方面有了极大的改进。
2002年6月发布了其全新的 MATLAB 6.5正式版 (Release 13)
2004年5月推出Matlab7.0
时至今日，经过MathWorks公司的不断完善， MATLAB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。在国外，MATLAB已经经 受了多年考验。在欧美等高校，MATLAB已经成为 线性代数，自动控制理论，数理统计，数字信号处 理，时间序列分析，动态系统仿真等高级课程的基 本教学工具；成为攻读学位的大学生，硕士生，博 士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业 部门，MATLAB被广泛用于科学研究和解决各种具 体问题。在国内，特别是工程学术界，MATLAB也 逐步盛行起来。可以说，无论你从事工程方面的哪 个学科，都能在MATLAB里找到合适的功能。
>> (12+2*(7-4))/3^2
ans =
2
>>
Answer的缩写
简单矩阵的输入步骤：
>> A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9] A= 1 4 7 >> 2 5 8 3 6 9
指令续行输入
>> S=1-1/2+1/3-1/4+... 1/5-1/6+1/7-1/8 S= 续行符号
0.6345
>>
数值、变量和表达式
数值的记述； 变量命名规则； Matlab默认的预定义 变量； 运算符和表达式； 复数和复数矩阵；
0.001
大小写敏感； 首字母为英文 （少于63个字符）； 变量名不包含空格、标点；
Matlab采用习惯的十进制表示： －99 1.3e-3 4.5e33
数值范围：10e-308~10e308
菜单
三．Matlab 界面与初步操作
快捷工具栏
工作目录选择栏
workspace
指令窗口
Command window运行入门
最简单的计算器使用法； 数值、变量和表达式； 指令行中的标点符号； 计算结果的图形表示；
求
[12 2 (7 4)] 3
2
的运算结果。
指令输入提示符
为监控生产，管理者对它们之间的关系十分关 心。为把握这些量的关系，列出下面的表格
原料产品关系表
原料 防护帽 垫肩 产品 硬塑料 泡沫塑料 尼龙线 劳动力 4 1 1 3 2 3 3 2 臀垫 2 2 3 2
订单 4 45 40 20
订单 1 订单 2 订单 3 35 20 60 防护帽 10 15 50 垫肩 20 12 45 臀垫
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 0 1 2 3 4 5 6
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
1 0.5 0
3 2 1 0
-0.5Βιβλιοθήκη -1-1 4 2 0 -2 -4 -5 0 5
加入标量判定，是否就是通用程序了？ 错误，考虑其一或二者为复数矩阵 MATLAB 实现：C=A*B
例、用简短命令计算并绘制在0x6范 围内的sin(2x)、sinx2、sin2x。