MATLAB程序设计基础与应用

1.2 Matlab的安装
• 安装MATLAB 6.5系统，只需运行系统的安装程 序setup.exe，可以按照安装提示依次操作。
填入序列号
1.3 MATLAB 的基本组成
• MATLAB 由核心部分和各种可选的工具箱（Toolbox）两 大部分组成。 • 核心部分包括了MATLAB 语言、工作环境、句柄图形、 数学函数库和应用程序接口五部分。 • 工具箱又可分为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功能。功能性工具箱能 用于多种学科。而学科性工具箱是专业性比较强的，由相 应领域内的专家编写的，故用户无需编写自己学科范围内 的基础程序，而直接进行高、精、尖的研究。
1.1.2 MATLAB 的主要特点
• 语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数及其丰富。 • 运算符丰富，Matlab提供了和C语言几乎一样多的运算符。 • Matlab既有结构化的控制语句，又有面向对象编程的特性。 • 语法限制不严格，程序设计自由度大。 • 程序的可移植性好，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。 • Matlab的图形功能强大。 • 具有功能强劲的各类工具箱。 • 源程序的开放性。 • 与其他高级语言相比，Matlab程序为解释执行，故其运行 速度较慢。
2500 2000 1500 1000 500 0 -500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
• 例1-5 用一个简单命令求解线性系统 3x1+ x2 - x3 = 3.6 x1+2x2 + 4x3 = 2.1 -x1+4x2+ 5x3 = -1.4 A=[3 1 -1;1 2 4;-1 4 5];b=[ 1.4818 -0.4606 0.3848
第1章 MATLAB概述
1.1 MATLAB简介 1.2 MATLAB的安装 1.3 MATLAB 的基本组成 1.4 MATLAB的工作环境 1.5 MATLAB帮助系统
1.1 MATLAB简介
• MATLAB名字由MATrix和 LABoratory 两词的前三个字母组合而成。20 世纪70年代后期，时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的Cleve Moler 教授出于减轻学生编程负担的动机，为学生设计了一组调用LINPACK和 EISPACK库程序的“通俗易用”的接口，此即用FORTRAN编写的萌芽状态 的MATLAB。 经几年的校际流传，在Little的推动下，由Little、Moler、Steve Bangert合 作，于1984年成立了MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市场。从 这时起，MATLAB的内核采用C语言编写，而且除原有的数值计算能力 外，还新增了数据图视功能。 • MATLAB以商品形式出现后，仅短短几年，就以其良好的开放性和运行的 可靠性，使原先控制领域里的封闭式软件包（如英国的UMIST，瑞典的 LUND和SIMNON，德国的KEDDC）纷纷淘汰，而改以MATLAB为平台 加以重建。在时间进入20世纪九十年代的时候，MATLAB已经成为国际控 制界公认的标准计算软件。
1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 -1.5 2
y =1.9950
%输出 y 的计算结果
-2 1 2 3 4 5 6
7
8
9
10
• 例 1-4 绘制函数 y=3x3-10x2+5x-8的图像。 for i=1:100 x(i)=0.1*i; y(i)=3*x(i)^3-10*x(i)^2+5*x(i)-8; end plot(x,y) 或 x=(1:0.1:100); y=3*x.^3-10*x.^2+5*x-8; plot(x,y)
MATLAB工具栏
用 MATLAB 的 M 文件编辑器新建一个 M 文件； 用 MATLAB 编辑器打开一个文件； 将选中的内容剪切到剪贴板； 将选中的内容复制到剪贴板； 将剪贴板中的内容粘贴到光标指定的位置； 撤消最近一次的操作； 打开 Simulink 浏览器； 打开 MATLAB 帮助窗口； 当前工作路径。
命令窗口
• 命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，用于输入命令并显示 除图形以外的所有执行结果。 • MATLAB命令窗口中的“>>”为命令提示符，表示MATLAB 正在处于准备状态。在命令提示符后键入命令并按下回车键 后，MATLAB就会解释执行所输入的命令，并在命令后面给 出计算结果。 • 一般来说，一个命令行输入一条命令，命令行以回车结束。 但一个命令行也可以输入若干条命令，各命令之间以逗号分 隔。 • 如果一个命令行很长，一个物理行之内写不下，可以在第一 个物理行之后加上3个小黑点并按下回车键，然后接着下一个 物理行继续写命令的其他部分。3个小黑点称为续行符，即把 下面的物理行看作该行的逻辑继续。
教学基本要求
1. 了解MATLAB语言特点、熟悉MATLAB视窗环境、掌握 MATLAB帮助功能的基本使用方法。 2. 掌握MATLAB中变量和函数的有关概念、以及矩阵和多项 式的构造方法。掌握数组运算和矩阵运算，并能够使用常 用的几种常用的函数进行简单问题的求解。 3. 搞清符号变量和符号表达式的定义，并能用符号运算解决 一般的微积分和方程求解问题。掌握 MATLAB 程序设计 的几种基本控制转移语句，学会使用简单M文件的编程。 4. 掌握二维平面图形和三维立体图形的绘制方法，进行数据 可视化处理。理解用户图形界面程序的构造及其编程方法。
课程安排
• 学 时：32（讲课20, 上机12） • 适用对象：理工科类本科生 • 教学方法：授课、上机练习和自学相结合 • 考核方式：综合考核 • 授课教师：李忠新 • 上 • 上 课: 周四，第五大节，Ⅳ-A212 (1、2、4、5、7、10、11周) 机：3 (4H) 、6(4H )、8(4F)、12(4H)
• 例1-1 绘制正弦曲线和余弦曲线。 x=[0:0.5:360]*pi/180; %给出自变量 x 的定义域 plot(x,sin(x),x,cos(x));
1
%绘出函数图形
0.5
0
-0.5
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
• 例1-2 求方程 3x4+7x3 +9x2-23=0的全部根。 p=[3,7,9,0,-23]; %建立多项式系数向量 x=roots(p) %求根 x= -1.8857 -0.7604 + 1.7916i -0.7604 - 1.7916i 1.0732
1.4 MATLAB的工作环境
Matlab的启动与退出
• MATLAB 的启动 – 桌面快捷方式启动 – 开始菜单方式启动 • MATLAB的退出 – 在MATLAB主窗口File菜单中选择Exit 命令。 – 在MATLAB命令窗口输入Exit或Quit命令。 – 单击MATLAB主窗口的“关闭”按钮。
MATLAB程序设计基础与应用
南京理工大学 2007.3
课程的性质、目的和任务
MATLAB 是一个可视化的计算程序，被广泛地应用 在科学运算领域里。它具有功能强大、使用简单等特点， 内容包括：数值计算、符号计算、数据拟合、图形图像处 理、系统模拟和仿真分析等功能。此外，用 MATLAB 还 可以进行动画设计、有限元分析等。 本课程的目的是使学生能够运用MATLAB进行一般的 工程计算，掌握 MATLAB 的基本技术（基本计算、矩阵 处理、符号运算和图形显示技术等），为将来从事工程技 术方面的产品开发、科学研究、工程计算和管理打下一定 的基础。
Mathematica
Mathematica有较为广泛的数学计算功能，支持比较复 杂的数值计算和符号计算。Mathematica的初始版本是由美 国物理学家Stephen Wolfram领导的一个小组开发出来用于 量子力学研究的，所以早期的Mathematica主要在数学和物 理领域流传较广。近年来，Wolfram等人正在开发Mathematica的各种工具箱，以便Mathematica适应于更多的领域。 目前已经推出了小波分析工具箱、电气工程工具箱等。和 Maple相比，Mathematica的用户界面友好、使用方便、扩展 便利。由于Mathematica也有符号计算功能，所以它可给出 任意精度的数值解。
•
1.1.1 MATLAB的版本
• • • • • • • • 1992 年初推出了基于 Windows 的 MATLAB 4.x 版本。 1997 年推出 5.1 版本。 1998 年推出 5.2 版本。 1999 年推出 MATLAB 5.3 版本，MATLAB 5.3对应于 Release 11 。 2000 年推出了 MATLAB 6.0 版本，MATLAB 6.0 对应于 Release 12。 2002年推出了 MATLAB 6.5 版本，MATLAB 6.5 对应于 Release 13。 2004年推出了 MATLAB 7.0 版本，MATLAB 7.0 对应于 Release 14。 2006年9月推出MATLAB2006b。
• 例 1-3 绘制函数 y=2sin(1+x)的图像，并计算当 x=0.5 时的函数值。 x=(1:0.1:10); y=2*sin(1+x); plot(x，y) y=2*sin(1+0.5) %给出自变量 x 的定义域 %写出函数形式 %绘出函数图形 %求当 x=0.5 时的 y 值，其后不 加分号，直接在窗口中给出结果
MathCAD
MathCAD是MathSoft公司在80年代推出的一个交互式 的数学文字软件。MathSoft公司推出MathCAD的初衷是给广 大教师、学生及工程人员提供一个兼备文字、数学和图形处 理能力的集成工作环境，以便于科学分析报告、教案及作业 等的完成。精度、速度、算法稳定性及复杂的符号计算都不 是MathCAD的最初设计目标。 MathCAD和MATLAB一样，要求用户输入的数学公式、 方程及矩阵等格式都非常符合人们习惯的书写格式。和 Maple相比，MathCAD的文字处理能力较强。MATLAB的文 字处理能力当然更强，但MATLAB的文字处理借助于微软公 司的Word。MathCAD最值得称道的是它生成的Electric Book中的命令、函数和图形都是“活”的，命令中任何参数的 变化都会使相应的结果发生变化。