第一章MATLAB基础知识
第一讲 MATLAB基础知识
（续表）
预定义变量 含义 NaN（nan) nargin nargout 不是一个数（Not a number),如0/0,∞/0 函数输入参数数目 函数输出参数数目
realmax
realmin
最大正实数
最小正实数
MATLAB初步
(4) matlab的基本运算符
最常见的算术运算符如下：
运算名称 数学表达 matlab 式 运算符 a+b + 加 减 乘 除 幂 a-b a×b a÷b ab * /(\) ^ matlab 表达式 a+b a-b a*b a^b 例子
口中双击该变量名。
(3) 若想使某个窗口脱离matlab desktop，只需 单击“undock form desktop”图标.
MATLAB初步
(4) 计算结果的显示格式（比较重要）
format命令提供多种数据的输出格式，如： format short format rat format long format hex
MATLAB初步
(3) matlab默认的预定义变量
predefined variables ,是matlab系统定义的一些 变量，赋予特定的值和变量名
预定义变量 含义 ans eps Inf （inf） 当前计算结果的缺省变量名 机器零阈值 无穷大
i，j
pi
虚单元 i=j=
圆周率π
1
MATLAB初步
MATLAB初步
几点说明：
所有运算定义在复述域上，只返回第一 象限的解； 如：a=,则 X=A\B，
“/”右除，若XA=B,则 X=B/A，
运算规则： 按与常规相同的优先级自左至右执行
优先级：指数>乘除>加减
第一章 Matlab基础知识
Matlab将变量存储为.mat文件格式，这种文件格式属于Matlab格式。 mat文件的生成和装入由save和load命令来完成，常用格式为： save 文件名[变量名表] [-append] [ascii] Load 文件名[变量名表] [-ascii]
4、Matlab中常用的数学函数
4、单元型变量(元胞数组cell array)
单元型变量是一种以任意形式的数组为元素的多维数组 （。1）单元型变量的定义。两种方法：赋值语句和cell函数。
例如： A={[1 3 -7;2 0 8;0 5 1],’This is a text string’,1:4}。赋值时还可以采用直接 对单元型变量中的元素直接赋值的方法，实现方式是用cell函数预先分配存储空间 ，A=cell(1,3)，建立一个一行三列的单元型变量。
3、内存变量管理 1）内存变量的删除与修改
在定义变量时要尽量与避免与预定义变量名字相同，以免改变它们的值，如 果已经改变，可以通过clear + 变量名 来恢复它的初始值，也可以通过重新启动 MATLAB恢复这些值。
who和whos命令用于显示在Matlab工作空间中已经驻留的变量清单。其中 who只显示变量名称，whos还给出变量的大小，所占字节数及数据类型信息。
单元型变量的引用可以使用大括号作为下标的标示（显示全部内容）和小括号作 为下标的标示（显示压缩形式）。如A{1}(1,2)，A(1)
（2）相关函数
函数
功能
cell
生成单元型变量
cellfun
对单元型变量中的元 素作用的函数
celldisp 显示单元型变量的内 容
cellplot 图形显示单元型变量 的内容
fix round
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
第一章MATLAB基础
1.1 MATLAB 介绍
运算符丰富。 3．运算符丰富。 Matlab是用C语言编写的，所以Matlab提供了和C语言几乎一样多的丰 是用C语言编写的，所以Matlab提供了和C Matlab提供了和 是用 富的运算符，而且还重载了一些运算符，给它们赋予了新的含义。 富的运算符，而且还重载了一些运算符，给它们赋予了新的含义。 例如： 例如：C=A*B B=C’ B=C x=A\ x=A\b 象的程序设计。 象的程序设计。 程序的可移植性好。 5．程序的可移植性好。 Matlab程序几乎不用修改就可以移植到其它的机型 程序几乎不用修改就可以移植到其它的机型 和操作系统中运行。 和操作系统中运行。 %矩阵的乘法 %求矩阵C的共轭复转置 求矩阵C Ax＝ %求Ax＝b的最小二乘解
1.1 MATLAB 介绍
二、MATLAB 平台的组成
Matlab语言 Matlab语言 Matlab是一种高级编程语言，它提供了多种数据类型、 Matlab是一种高级编程语言，它提供了多种数据类型、丰富的运算符 是一种高级编程语言 和程序控制语句供用户适用。用户可以根据需求，按照Matlab语言的 和程序控制语句供用户适用。用户可以根据需求，按照Matlab语言的 Matlab 约定，编程完成特定的工作。 约定，编程完成特定的工作。 Matlab集成工作环境 Matlab集成工作环境 Matlab集成工作环境包括程序编辑器、变量查看器、 Matlab集成工作环境包括程序编辑器、变量查看器、 集成工作环境包括程序编辑器 系统仿真器和帮助系统等。 系统仿真器和帮助系统等。用户在集成工作环境中 可以完成程序的编辑、运行和调试， 可以完成程序的编辑、运行和调试，输出和打印程 序的运行结果。 序的运行结果。
既具有结构化的控制语句（ ），又支持面向对 4．Matlab既具有结构化的控制语句（if、for、while），又支持面向对 既具有结构化的控制语句 if、for、while），
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基础知识与操作
运行结果: ans = (x^3-1)*(x-1) >> symdiv(s1,s2) 运行结果: ans = (x^3-1)/(x-1) >> sympow(s1,s2) 运行结果: ans = (x^3-1)^(x-1)
1.7.3符号表达式的化简函数
符号数学工具箱提供了符号表达式的因式分解、展开、合并、化简、通分等数 例1.9对表达式 进行因式分解。 >> syms x %在命令窗口创建符号变量x >> f=factor(x^3-1) 运行结果: f= (x-1)*(x^2+x+1)
第一章 Matlab基础知识与基本操作 1.4 Matlab语言基础 1.4.1数值计数 1.4.2变量
Matlab的数值采用的是常用的十进制数表示法，可以带小数点或者负号。以下 计数都是合法的。 2 -33 0.03 3.43158 2.6-e2.1e46 Matlab的具体命名规则和特殊规则见教材表1.2和表1.3所示。 1．数学运算符：+（加）、-（减）、*（乘）， \（左除）、/（右除）、^（乘幂 ） 2．关系运算符：《（小于）、》（大于）、《=（小于等于）、》=（大于等于 ）、==（等于），~=（不等于） 3．逻辑运算符：&（逻辑与运算）、|（逻辑或运算）、~（逻辑非运算）
第一章第一章matlab基础知识与基本操作基础知识与基本操作132菜单和工具栏表11matlab部分菜单和工具栏菜单工具使用说明filenewmfile新建m文件fileimportdata导入数据文件filesaveworkspaceas将工作间的所有变量和数据保存为数据文件filesetpath设置matlab文件搜索路径filepreference设置matlab选项如数据显示格式字体等desktopdockundock在组合窗口分离窗口之间切换desktopdesktoplayout窗口布局选择一般都是用默认defaultcurrentdirectory设置matlab当前工作目录第一章第一章matlab基础知识与基本操作基础知识与基本操作14matlab语言基础141数值计数matlab的数值采用的是常用的十进制数表示法的数值采用的是常用的十进制数表示法计数都是合法的计数都是合法的
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。
第一章Matlab基础知识
函数功能 M行n列的零矩阵 N阶方阵 M行n列的元素为1的矩阵 M行n列的随机矩阵 M行n列的正态随机矩阵 N阶魔方矩阵 求矩阵A的平方根 求矩阵A的秩 求矩阵A的特征值
例4输入矩阵
例5生成4阶魔方矩阵。
例6生成服从N（0，1）正态分布的3行2列 矩阵。
例7输入矩阵 例8生成单位矩阵 例9生成三对角矩阵
明，也不需要指定维数。 当用户在命令窗口内输入一个新变量时，
Matlab会自动根据给变量所赋予的值或对 变量所进行的操作来确定变量的类型，并 给该变量分配适当的内存。 当用户输入的变量已存在时，则Matlab将使 用新输入的变量替换原来的变量。
变量命名规则： 1. 变量名应以字母开头 2. 变量名可以由字母、数字和下划线混合组
Matlab是一个异常庞大的软件系统，除了 包含内容十分丰富的数学软件外，还包括 信息工程与控制工程
数学软件：微积分、线性代数、积分变换 、复变函数等等纯数学的使用与计算函数
信息工程：信息处理、图象处理、小波分 析、神经网络等等
控制工程：系统识别、系统控制、模糊逻 辑与模糊推理等等
自6.0版本以后发展起来的硬件仿真
A(i:j) 表示数组中从第i到第j个数据值。
3. 矩阵的修改 矩阵元素的表示方法。
A为一个矩阵，如
则有
A(i,j) 表示矩阵A的第i行第j列元素
A(2,3)为43
A(:,j) 表示矩阵A的第j列元素
A(:,3)为21,43,9
A(i,:) 表示矩阵A的第i行元素
A(2,:)为56,5,43
A(:,:) 表示A所有的元素 A(:) 表示以A所有元素做成的一个列矩
阵
A(:)为
A(i)表示矩阵A(:)的第i个元素
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第一章MATLAB基础知识1.1 MATLAB开发环境1.MATLAB操作桌面MATLAB4.0以上版本都是在Windows以上环境支持下操作与运行的，因此，这里必须假定读者对Windows有一定的了解和掌握。
本书以Windows98环境，MATLAB6.5版本为例介绍。
书中绝大多数例子在MA TLAB5.3版本中亦能使用.要想进入MATLAB系统，方法有二：（1）在Windows98的桌面上双击MATLAB快捷图标。
（2）单击Windows98的“开始”按钮，再依次单击：程序/MA TLAB/MA TLAB6.5；图1-1MATLAB6.5除保留了传统的命令窗口外，还增加了启动平台窗口、工作空间窗口、命令历史窗口、当前路径窗口等窗口，与新的M文件编辑器和新的在线帮助浏览器等共同构成了MA TLAB6.5的开发环境。
MATLAB的开发环境是MATLAB语言的基础和核心部分，MATLAB语言的全部功能都是在MA TLAB的开发环境中实现的，MA TLAB的仿真工具Simulink、MATLAB的工具箱等其他附加功能的实现也必须使用MATLAB开发环境，因此，掌握MATLAB 的开发环境是掌握MATLAB语言的关键。
启动MA TLAB后，将显示包括命令窗口、启动平台窗口、工作空间窗口、命令历史窗口和当前路径窗口等5个窗口和主菜单组成的操作桌面（图1-1）。
本节对操作桌面的各个窗口作简要介绍，部分窗口的功能和使用将在以后的章节中详细介绍。
操作桌面缺省状态下显示3个窗口，当前路径和工作空间窗口在同一位置显示，可以通过该窗口下方的箭头或窗口标签来切换，命令历史窗口和当前目录窗口在同一位置显示，可以通过该窗口下方窗口标签来切换。
每个窗可以脱离操作桌面独立出来。
也可以通过菜单View来选择显示哪些窗口。
MATLAB还设定了几种特定的窗口布局方式，在View菜单的Desktop Layout选项中，给定了6种布局方式：Default（缺省方式）Command Window Only（只显示命命令窗口方式）Simple（简单方式，只有命令历史窗口和命令窗口）Short History（低命令历史窗口方式）Tall History（高命令历史窗口方式）Five Panel（5个窗口平铺方式）2.MATLAB的通用参数设置MATLAB的通用参数和各功能窗口的参数可以通过主菜单中的file/Preferences项设置，这里先介绍通用参数的设置。
在主菜单中选择Preferences项，打开Preferences窗口（图1-2），缺省状态为通用参数设置，其选项包括：Display（显示选择）Show tooltips（显示相关信息），当单选框选择后，鼠标放在工具栏的快捷按钮上时显示相关信息。
Toolbox caching（工具箱缓冲区）对于远程使用MATLAB的用户，应选择单选框Enable Toolbox caching（打开工具箱缓冲区），建立一个高速缓冲区，以提高使用速度，对单机用户该选项作用不大。
Figure window printing（图形窗口打印）有3个选项，分别为Use printer default（按打印机缺省设置输出）、Always send as black and white（按黑白图形输出）和Always send as color（按彩色图形输出）。
图1-2在窗口左侧的树状结构中展开General项，可以选择窗口Font&Colors（字体和颜色）的参数设置如图1-3。
图1-3Desktop font（操作桌面字体）该项将改变MA TLAB操作桌面的所有窗口的字体设置（包括M文件编辑器等），可以设置字体的名称、形式和大小。
Syntax highlighting colors（标示符颜色）可以选择的标示符包括Keywords（关键词）、Comment（注释）、String（字符串）、System commands（系统命令）和Errors（错误信息），如希望恢复系统的缺省颜色，可以按Restore Default colors（恢复缺省的颜色）按钮。
3. MATLAB命令窗口参数设置命令窗口保留了MATLAB传统的交互式操作功能，即在命令窗口中直接输入命令或函数，系统自动反馈信息或结果。
命令窗口的参数设置如图1-4所示。
图1-4Text display（文本显示）命令窗口中文本显示格式的设置。
其中Numericformat（数据格式）设置命令窗口数据的显示格式；Numeric display（数据显示方式）可以在loose 和compact之间选择，选择loose，命令窗口中命令和结果都隔行显示，而选择compact 则以紧凑方式显示。
Dsiplay（显示参数）显示参数设置，其中Echo on（文件命令显示控制）控制M文件的运行过程中，M文件的内部命令是否在命令窗口中显示；wrap line（自动换行）；如果选择刻选项，输入输出行根据命令窗口的宽度自动换行，否则，无论输入输出行的长度是多少都显示在一行，宽度不够时出现滚动条；Limit matrix display width to eighty columns（80列显示限制）控制矩阵的显示列数是否为80；Command session scroll buffer size（回调命令缓冲区）控制命令窗口中回调命令缓冲区的大小。
在树状结构中展开Command Window项，可以设置Font&Colors（字体和颜色）（图1-5）。
缺省状态为使用操作桌面的字体和颜色，也可以单独设置命令窗口的字体和颜色。
图1-54.启动平台在MATLAB6.5新增加的启动平台(Launch pad)窗口中包括了系统中已安装了的全部MA TLAB程序和帮助文件的管理和启动功能（图1-6）。
启动平台采用了树型菜单的形式，列出了MA TLAB及各工具箱中可以执行的程序、说明书和网页等资源，用户可以直接从启动平台进入所选定的项目。
图1-6启动平台实际上是由文本写成的M文件，扩展名为.xml，包括了标题、调用程序、图标等信息，用户也可以自行编辑（如将标题改为中文等）。
5.工作空间工作空间Workspace窗口是MA TLAB的一个变量管理中心。
MA TLAB6.5改进了工作空间中变量信息的表现方式，可以显示变量的名称、尺寸、字节和类别等信息，同时用不同的图标表示矩阵、字符数组、单元数组、结构及符号对象等变量类型（图1-7）图1-7除了表现变量的信息外，工作空间窗口还提供了丰富的处理功能。
在某一变量上单击鼠标右键会弹出菜单，选择Open（打开）选项打开数组编辑器（图1-8），使用数组编辑器可以对一些类型变量的格式、尺寸及元素进行修改；选择Graph （图形选择）选项，可以使用不同的方法绘制当前变量的图形。
图1-8工作空间的参数设置如图1-9所示。
窗口的上部为字体和颜色设置，缺省状态为使用操作桌面的字体和颜色，也可以单独设置工作空间窗口的字体和颜色。
下部为Confirmdeletion of variables（确认删除变量），勾选该项则在删除工作空间变量时会弹出一个对话框，要求确认是否删除。
图1-9MATLAB6.5提供了丰富的工作空间变量管理功能，但很多老用户可能更习惯于以前版本的命令行方式，因此，MA TLAB6.5保留了查看变量的命令who和whos。
who命令在命令窗口列出变量的简明列表，whos则类似工作空间窗口，列出每一变量的大小、数据类型等信息。
6.命令历史窗口图1-10MATLAB6.5的命令历史Command History窗口显示执行过的命令（图1-10），在该窗口的某一命令上单击鼠标右键会弹出菜单，可选择指行某一功能。
7.当前路径窗口MATLAB 6的当前路径Current Directory窗口提供了当前路径下文件的操作（图1-11），在该窗口的某一文件上单击鼠标右键会弹出菜单并可指行对应选项的功能。
图1-111.2 MATLAB命令窗口MATLAB的命令窗口屏幕显示如图1-12。
它是MA TLAB命令执行的主要场所，也是输入命令和输出结果的地方。
在这儿输入的命令将会立即得到执行，并及时将结果表达式输出。
因此特别适合一些短小程序的编写与运行，对于比较复杂的程序，则应采用建立M文件的编写方法。
窗口依次为标题栏，菜单栏，工具栏、工作空间、状态栏。
命令窗口中第三行开头不断闪烁的光标“|”：是中文Windows平台等候输入命令的提示符（英文Windows平台等候输入命令的提示符是“>>”），用户可以在光标的右侧开始输入各种命令。
图1-12先从MATLAB的数学运算开始说明。
就像你的计算器一样，数学式的计算是直接了当。
如果我们要算1+2+3及1×10+2×20+3×30这二个式子，以下例子接着提示符号>>之后的是要键入的算式，MATLAB将计算的结果以ans显示。
如果算式是x=1+2+3，MATLAB将计算的结果以x显示。
>> 1+2+3ans =6>> 1*10 + 2*20 + 3*30ans =140>> x=1+2+3x = 6如果在上述的例子结尾加上“；”号，则计算结果不会显示在指令视窗上，要得知计算值只须键入该变数值即可>> x=1+2+3;>> xx = 6要计算面积Area = ,半径r = 2，则可键入>> r=2;>> area=pi*r^2;>> area = 12.5664我们也可以将上述指令打在同一行，以, 或是; 分开，例如>> r=2, area=pi*r^2>> r=2; area=pi*r^2;请注意上述二式的差异，前者有计算值显示，而后者则无。
如果一个指令过长可以在结尾加上...（代表此行指令与下一行连续），例如>> r=2;>> area = pi ...*r^2另外一个符号注解是由%起头，也就是说在%之后的任何文字都被视为程序的注解。
注解的功能是简要的说明程序的内容，过多的注解在程序中或许没有必要，但是我们写程序时往往用了太少的注解。
任何可能产生混淆的地方都应该使用注解，适量的注解可在以后想了解程序时能节省一些不必要的时间，例如：>> r=2; % 键入半径>> area=pi*r^2; % 计算面积以下为常见错误信息：Missing operator ,comma, semi-colon.错误操作、冒号、分号。
Undefined function variable.未定义函数或变量。