第四章 Matlab数据处理
MATLAB数据处理和分析教程
MATLAB数据处理和分析教程第一章：介绍与基础知识MATLAB（Matrix Laboratory）是一种高效的数值计算和科学数据分析软件，被广泛应用于各个领域的科学研究和工程实践中。
本教程将带领读者逐步了解MATLAB中的数据处理和分析方法。
在开始学习之前，我们先来了解一些MATLAB的基础知识。
1.1 MATLAB的安装和环境设置首先，需要下载并安装MATLAB软件。
在安装完成后，我们可以进行一些基本的环境设置，如设置工作目录、添加搜索路径等。
1.2 MATLAB的基本操作了解MATLAB的基本操作是使用它进行数据处理和分析的基础。
包括变量的定义和使用、矩阵的创建和运算、函数的调用和编写等。
第二章：数据导入和导出在进行数据处理和分析之前，我们需要将数据导入到MATLAB中，并将分析结果导出。
本章介绍了MATLAB中常用的数据导入和导出方法。
2.1 导入各种格式的数据文件MATLAB支持导入各种常见的数据文件格式，包括文本文件（如.csv、.txt）、Excel文件（.xls、.xlsx）、图像文件等。
本节将介绍如何导入这些文件，并将其转换为MATLAB中的矩阵或向量。
2.2 导出数据与导入数据相反，我们有时候需要将处理结果导出到外部文件中。
MATLAB提供了多种导出格式，包括文本文件、Excel文件、图像文件等。
本节将详细介绍这些导出方法的使用。
第三章：数据预处理在进行数据分析之前，通常需要对数据进行预处理，以提高数据的质量和准确性。
本章将介绍MATLAB中的常用数据预处理方法。
3.1 数据清洗数据中常常包含有噪声、缺失值、异常值等，需要通过数据清洗来进行处理。
本节将介绍如何使用MATLAB来进行数据清洗，包括去除噪声、插补缺失值、筛选异常值等。
3.2 数据转换与归一化有时候，我们需要对数据进行转换或归一化，以满足分析的需求。
例如，对数转换、指数转换、归一化等。
本节将详细介绍MATLAB中常用的数据转换和归一化方法。
matlab入门经典教程--第四章数值计算
m a t l a b入门经典教程--第四章数值计算-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1第四章数值计算4.1引言本章将花较大的篇幅讨论若干常见数值计算问题：线性分析、一元和多元函数分析、微积分、数据分析、以及常微分方程（初值和边值问题）求解等。
但与一般数值计算教科书不同，本章的讨论重点是：如何利用现有的世界顶级数值计算资源MATLAB。
至于数学描述，本章将遵循“最低限度自封闭”的原则处理，以最简明的方式阐述理论数学、数值数学和MATLAB计算指令之间的内在联系及区别。
对于那些熟悉其他高级语言（如FORTRAN，Pascal，C++）的读者来说，通过本章，MATLAB卓越的数组处理能力、浩瀚而灵活的M函数指令、丰富而友善的图形显示指令将使他们体验到解题视野的豁然开朗，感受到摆脱烦琐编程后的眉眼舒展。
对于那些经过大学基本数学教程的读者来说，通过本章，MATLAB精良完善的计算指令，自然易读的程序将使他们感悟“教程”数学的基础地位和局限性，看到从“理想化”简单算例通向科学研究和工程设计实际问题的一条途径。
对于那些熟悉MATLAB基本指令的读者来说，通过本章，围绕基本数值问题展开的内容将使他们体会到各别指令的运用场合和内在关系，获得综合运用不同指令解决具体问题的思路和借鉴。
由于MATLAB的基本运算单元是数组，所以本章内容将从矩阵分析、线性代数的数值计算开始。
然后再介绍函数零点、极值的求取，数值微积分，数理统计和分析，拟合和插值，Fourier分析，和一般常微分方程初值、边值问题。
本章的最后讨论稀疏矩阵的处理，因为这只有在大型问题中，才须特别处理。
从总体上讲，本章各节之间没有依从关系，即读者没有必要从头到尾系统阅读本章内容。
读者完全可以根据需要阅读有关节次。
除特别说明外，每节中的例题指令是独立完整的，因此读者可以很容易地在自己机器上实践。
MATLAB从版升级到版后，本章内容的变化如下：MATLAB从版起，其矩阵和特征值计算指令不再以LINPACK和EISPACK库为基础，而建筑在计算速度更快、运行更可靠的LAPACK和ARPACK程序库的新基础上。
MATLAB-第4章
v
i 1
n
2 i
。
max { vi } 。
1 ≤i ≤n
设 A 是一个 m ×n 的矩阵，矩阵的 3 种常用范数如下。 1-范数： A 1 max { aij } 。
1 ≤ j ≤n i 1 m
2-范数： A 2 1 ，其中 λ 1 为 A'A 最大特征值。 ∞-范数： A max { aij } 。
【例4.6】先建立5 × 5矩阵A，然后将A的第一行元素乘以1， 第二行乘以2，…，第五行乘以5。 用一个对角矩阵左乘一个矩阵时，相当于用对角阵的第一个 元素乘以该矩阵的第一行，用对角阵的第二个元素乘以该 矩阵的第二行……依此类推，因此，只需按要求构造一个 对角矩阵D，并用D左乘A即可。命令如下： A=[1:5;2:6;3:7;4:8;5:9] D=diag(1:5); D*A %用D左乘A,对A的每行乘以一个指定常数
（2）构造对角矩阵 设V为具有m个元素的向量，diag(V,k)的功能是产生一个 n × n（n = m + k|）对角阵，其第k条对角线的元素即为 向量V的元素。 例如： diag(1:3,-1) ans = 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 3 0 省略k时，相当于k为0，其主对角线元素即为向量V的元素。
2．矩阵的秩与迹 （1）矩阵的秩 rank(A) （2）矩阵的迹 矩阵的迹即矩阵的对角线元素之和。 trace(A)。
3．向量和矩阵的范数
设向量 V = (v1 ,v2 ,…,vn )，向量的 3 种常用范数如下。 1-范数： V 2-范数： V ? -范数： V
1
vi 。
i 1
n
2
3．矩阵的转置 所谓转置，即把源矩阵的第一行变成目标矩阵第一列，第二 行变成第二列……依此类推。显然，一个m行n列的矩阵 经过转置运算后，变成一个n行m列的矩阵。MATLAB中， 转置运算符是单撇号(')。
Matlab学习教程 第四章(4)上机练习
第4章图形处理功能1 内容简介基本内容主要包括：（1）二维图形（2）三维图形（3）图形处理的基本技术2 达到的目标（1）掌握二维图形的绘制。
（2）掌握三维图形的绘制。
（3）掌握图形处理的基本技术3 具体内容３．1 二维图形３．1．1 基本绘图命令（1）当plot函数仅有一个输入变量例4-1y=[5 2 3 8 5]; %y 行矩阵plot(y) %一条线例4-2y=[5 2 3 8 5;2 4 3 1 5;1 1 1 1 1]; %y 矩阵plot(y) %5条线,等于矩阵的列数（2）当plot函数有两个输人变量例4-3x=0:0.01*pi:pi;y=sin(x).*cos(x);plot(x,y)例4-3x=0:0.01*pi:pi;y=[sin(x);cos(x); sin(x).*cos(x)];plot(x,y)例4-4x1=0:0.01*pi:pi;x2=pi:0.01*pi:2*pi;x=[x1' x2'];y=[sin(x1') cos(x2')];plot(x,y)例4-5x1=1:5;x2=6:10;y1=x1;y2=2*x2;plot([x1;x2],[y1;y2])%plot([x1' x2'],[y1' y2'])（3）当plot函数有三个输入变量时MATLAB语言中提供的对曲线的线型、颜色以及标识的控制符如表4．l所示。
例4-6 绘制带有显示属性设置的二维图形。
x=0.5*pi: 0.1*pi:2*pi;y=sin(x);z=cos(x);plot (x, y, '--ko', x, z, '-. r*')３．1．2 特殊的二维图形函数（1）特殊坐标系的二维图形函数（ａ）对数坐标例4-7 绘制X坐标为对数坐标的二维图形。
x=0.5*pi: 0.1*pi:2*pi;y=sin(x);semilogx (x, y, '-ro')（ｂ）极坐标例4-8绘制极坐标下的二维图形。
matlab第四章课件
4.1.1 M文件的分类
M文件是由若干 Matlab 命令组合在一起构成的，它可 以完成某些操作，也可以实现某种算法
事实上，Matlab 提供的内部函数以及各种工具箱，都是利用 Matlab 语言编写的 M文件 用户也可以结合自己的工作需要，开发自己的程序或工具箱
M文件根据调用方式的不同可以分为两类： Script file：命令文件/脚本文件 Function file：函数文件
例2 输入x，y的值，并将它们的值互换后输出（swap.m）。 x=input('Input x please.'); y=input('Input y please.'); z=x; x=y; y=z; disp(x); disp(y); 例3 求一元二次方程ax2 +bx+c=0的根(root.m)。 a=input('a=?'); b=input('b=?'); c=input('c=?'); d=b*b-4*a*c; x=[(-b+sqrt(d))/(2*a),(-b-sqrt(d))/(2*a)]; disp(['x1=',num2str(x(1)),',x2=',num2str(x(2))]);
例如：
s=0; a=[12 13 14;15 16 17;18 19 20;21 22 23] for k=a s=s+k; end disp(s); 该程序的功能是求矩阵各行元素之和，执行结果是： 39 48 57 66
while语句
while expr （条件） statement（循环体语句） end 若expr成立，则执行循环体的内容，执行后 再判断条件是否为真，如果不成立则跳出循环体。
Matlab学习指导第四章 数值计算
2x1-x2-x3=4
3x1+4x2-2x3=11 3x1-2x2+4x3=11
A=[ 2,-1,-1 ; 3,4,-2; 3,-2,4 ]; b=[4; 11; 11]; det(A), rank(A), rank([A,b]) x=A\b
方程组的解的三种情况:
对于方程Ax=b, A为Am×n矩阵,有三种情况: 当m=n时,此方程成为"恰定"方程,求解精确解 当m>n时,此方程成为“超定”方程,寻求最小二乘解 (直线拟
合)
1) 恰定方程组的解
当m<n时,此方程成为"欠定"方程,寻求基本解 matlab定义的除运算可以很方便地解上述三种方程 x = 方程组Ax=b (A非奇异)，解为x=A\b 例4.2.1-2 求下列方程组的解 3.00 1.00 1.00
通俗地讲, 拟合就是由已知点得到一条曲线, 使该曲线 最能反映点所代表的规律.比如做欧姆定理的实验的时 候,由于实验中存在误差,最后拟合得到的曲线是一条 直线,而且肯定只有部分点落在拟合的直线上,但此时 该直线和测试点的方差最小.由拟合直线的斜率就可以 知道电阻的阻值.拟合是探测事物变化规律的办法. 插值就是根据函数上某些已知点(或实验数据),按一定 规律(插值方法)寻求未知的点,比如已知一个常用对数 y=log(x)表,是按照x=0.1:0.1:10制表的,如果按已知数 据求y=log(2.897)就可以用插值得到.表制得越密,插值 越准确．
16
对于方程组Ax=b, 采用x=A\b计算，如果方程组为yC=d, 要使用右除，即指令为y=d/C
Ax=bx'A'=b'yC=d x=A\bx'=b'/A'y=d/C 例4.2.1-1 解下列方程组 2x1+2x2+3x3=3
学会使用MATLAB进行数据处理和信号分析
学会使用MATLAB进行数据处理和信号分析前言：随着信息时代的到来，数据处理和信号分析成为了现代科学和工程领域中不可或缺的重要环节。
MATLAB作为一种功能强大的科学计算软件，以其专业性和易用性受到了广大科研人员和工程师的欢迎。
本文将为大家介绍在使用MATLAB进行数据处理和信号分析时的一些常用技巧和方法。
第一章：MATLAB基础1.1 MATLAB的安装和基本操作在学会使用MATLAB进行数据处理和信号分析之前，首先需要安装MATLAB并了解一些基本操作。
本节将介绍MATLAB的安装过程和一些常用的操作方法，如变量的定义和操作、矩阵的创建和运算、函数的调用等。
1.2 MATLAB的编程基础MATLAB不仅可以进行交互式的数据处理和信号分析，还可以进行编程。
在这一节中，我们将介绍MATLAB的编程基础，如条件语句、循环语句、函数的定义和使用等，并给出一些编程实例。
第二章：数据处理2.1 数据的导入和导出在进行数据处理之前，首先需要将数据导入到MATLAB中。
本节将介绍如何将常见的数据格式（如Excel、CSV和文本文件）导入到MATLAB中，并展示如何将处理结果导出到其他数据格式中。
2.2 数据清洗和预处理数据处理的第一步是对原始数据进行清洗和预处理。
本节将介绍一些常见的数据清洗和预处理方法，如缺失值处理、异常值检测和去噪等，并给出相应的MATLAB代码进行实例演示。
2.3 数据可视化数据可视化是数据处理的重要环节，可以通过图表和绘图展示数据的特征和趋势。
本节将介绍MATLAB中常用的数据可视化方法，如散点图、折线图和柱状图等，并提供相应的MATLAB代码和实例。
第三章：信号分析3.1 信号的生成和表示在进行信号分析之前，首先需要生成和表示信号。
本节将介绍如何在MATLAB中生成和表示常见的信号类型，如正弦信号、方波信号和脉冲信号等，并给出相应的MATLAB代码。
3.2 信号的时域分析时域分析是对信号的分析过程中最基本的一步。
MATLAB数据处理实用技巧
MATLAB数据处理实用技巧第一章：数据导入与导出在实际的科学研究和工程应用中，数据处理是必不可少的一环。
MATLAB作为一种强大的数据分析工具，拥有许多实用技巧可以帮助用户高效地进行数据处理。
本文将介绍一些MATLAB数据处理的实用技巧。
1.1 数据导入在开始数据处理之前，首先需要将数据导入到MATLAB中。
MATLAB支持多种数据格式的导入，例如文本文件、Excel文件、MAT文件等。
对于文本文件，可以使用`importdata`函数进行导入，并通过`data.textdata`和`data.data`来访问其文本和数值数据。
对于Excel文件，可以使用`xlsread`函数进行导入，需要注意选择正确的工作表和数据范围。
对于MAT文件，可以使用`load`函数进行导入。
1.2 数据导出在完成数据处理之后，需要将结果导出到外部文件或其他格式中。
MATLAB也提供了相应的函数来实现数据导出。
可以使用`xlswrite`函数将数据写入Excel文件中，需要指定工作表和写入位置。
对于文本文件，可以使用`dlmwrite`函数将数据以指定的分隔符写入文本文件。
第二章：数据预处理数据预处理是数据处理的重要一环，旨在提高数据质量和可分析性。
MATLAB提供了丰富的工具来进行数据预处理。
2.1 数据清洗数据清洗是数据预处理的基本步骤之一。
在数据采集过程中，往往会受到噪声、缺失值等问题的干扰。
MATLAB提供了诸如`isnan`、`isinf`、`fillmissing`等函数来检测和处理缺失值。
可以使用`medfilt1`、`smoothdata`等函数对数据进行平滑处理，减少噪声对数据分析的影响。
2.2 数据标准化数据标准化是将不同量纲的数据转化为统一量纲的重要步骤。
MATLAB提供了`zscore`函数来实现对数据的标准化处理。
可以使用`normalize`函数进行对数据的归一化处理，将数据缩放到指定的范围内。
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4.2. Matlab中的输入输出函数
1、textread函数
以指定的格式读取ASCII文件。调用格式为： [a,b,c,…]=textread(filename,format,n)，其中format是描述每一列数据类型 的字符串，书写格式同fprintf函数中的格式相同，n表示要读的行数，如果不 写n，则读取整个文件。 示例：
(3)区间型。对某个区间型指标x,则有：
2、数据指标的无量纲化处理 实际的数据指标中，往往存在着量纲不同的情况，会出现大数吃小数的错 误，导致结果不合理。常用的无量纲处理化方法有标准差法，极值差法和 功效系数法等。
其中，c,d为确定的常数，c表示平移量，d表示旋转量，表示放大或者 缩小的倍数。
3、模糊指标的量化处理方法 在实际中，许多问题都涉及到定性或者模糊指标的定量处理问题，如
[z,count]=fscanf(fid,’%d’,Inf)，得到z=10,count=1;因为类型不匹配而不继
续读取数据。 [z,count]=fscanf(fid,’%d.%d’,[1,inf]) 以小数点作为分割
[z,count]=fscanf(fid,’%c’)
[z,count]=fscanf(fid,’%s’)
主要内容
4.1. 数据文件读写
4.2. Matlab中的输入输出函数
4.3. 数据的标准化
4.1. 数据文件读写
1、将工作区变量保存到文本文件中
save filename var1 var2 var3… -mat 默认保存的文件扩展名为.mat，如 果保存的数据需要跨平台处理，需要采用如下格式： save filename.dat var1 var2 … -ascii 另外： save filename var1 var2 … -append 附加到已经存在的Mat文件中 dlmwrite(‘data3.txt’,b)，可以将工作区变量保存到纯文本文件中。
教学质量、科研水平、人员素质、各种满意度、意识、能力等因素有关的
政治、社会、人文等领域的问题。按照国家的评价标准，评价因素一般分 为5个等级，如A,B,C,D,E等。对于这类问题，一般采用构造模糊隶属度函
数的量化方法进行。
sheet表格中读取range单元格内的数据返回。 示例： values = {1, 2, 3 ; 4, 5, 'x' ; 7, 8, 9}; headers = {'First', 'Second', 'Third'}; xlswrite('myExample.xls', [headers; values]); A = xlsread('myExample.xls') subsetA = xlsread('myExample.xls', 1, 'B2:C3') columnB = xlsread('myExample.xls', 'B:B') [ndata, text, alldata] = xlsread('myExample.xls')
[array count]=fscanf(fid,format,size) array返回接收到的数据，size表示
从文件中读取的数据个数,可以去n,Inf和[n,m]。
示例：
假设文件test.dat中有如下两行数据： 10.00 20.00
30.00 40.00
[z,count]=fscanf(fid,’%f’)，得到z是一个列向量，count=4; [z,count]=fscanf(fid,’%f’,[2 2])，得到z是[10 30;20 40]，count=4
fprintf(‘%-6.4d\n’,123); fprintf(‘%+6.4d\n’,123);
fprintf(‘%f\n’,123.4); fprintf(‘%8.2f\n’,123.4); fprintf(‘%4.2d\n’,123.4); fprintf(‘%10.2e\n’,123); fprintf(‘%10.2E\n’,123);
2、将文本文件中的数据导入工作区
load filename a=load(‘filename.txt');
M = dlmread(filename, delimiter, R, C) 读取文本文件
示例： M = gallery('integerdata', 100, [5 8], 0); dlmwrite('myfile.txt', M, 'delimiter', '\t') dlmread('myfile.txt') dlmread('myfile.txt', '\t', 2, 3) dlmread('myfile.txt', '\t', 'C1..G4')
假设文件test.dat中的数据如下：
James Jones O+ 3.51 22 Yes Sally Smith A+ 3.28 23 No
读取时：[first,last,blood,gpa,age,answer]=textread(‘test.dat’,’%s %s %s
%f %d %s’)
如果需要忽略某些数据，只读取一部分，可以如下调用： [first,last, gpa]=textread(‘test.dat’,’%s %s %*s %f %*d %*s’)
2、Matlab中的文件处理函数
2.1 文件的打开与关闭函数 [fid,message]=fopen(filename,permission,format),fid返回打开文件的
文件ID，如果打开成功，message返回空串。permission是打开权限，可
以是’r’ ‘r+’ ‘w’ ’w+’ ‘a’ ‘a+’ ‘W’ ‘A’,分别代表了对文件的读写追加等操作，可 以和文本文件(t)或者二进制文件(b)组合使用,如’rt’ ‘rt+’ ‘rb’等，format对应
文件中数据的显示格式，可以是n,l,a,b,s等。
status=fclose(fid) 关闭文件
2.2 二进制文件读写函数 count=fwrite(fid,array,precision)，array是要写入的矩阵，precision对
应精度，有’char’,’schar’,’int8’,’int16’,’uint8’,’float32’等。 [array,count]=fread(fid,size,precision)从打开的文件fid读取二进制数据， size指示读取的数据个数，如果为n表示读n个数据，返回的array是一个列 向量，如果为inf表示读取全部数据，array是一个包含全部数据的列向量。 如果为[n m]表示读一个n*m个数据，形成一个array。 示例：见备注
line=fgetl(fid) 读取一行字符，不包括行结束符号，如果遇到文件末尾，
line的值设置为-1； line=fgets(fid)，功能同fgetl，但是读取时包括行结束符
4.3.数据的标准化
1、数据类型的一致化处理
(1)极小型：对某个极小型数据指标x，
(2)中间型。对某个中间型指标x,则有：
ห้องสมุดไป่ตู้
2.3 格式化输入输出函数 count=fprintf(fid,format,val1,val2,…) format是形如 %-12.5e的格式化字符
串，其中-表示左对齐，12表示数据宽度，.5表示精度（小数点后的位数） ,e表示科学计数法。
示例：
a=[10 20 30 40];fprintf(‘output=%4d %4d\n’,a); fprintf(‘%-8s\n’,’string’); fprintf(‘%d\n’,123); fprintf(‘%6d\n’,123); fprintf(‘%6.4d\n’,123);
3、读写Excel中的数据
xlswrite(filename,A,sheet,range) 将阵列A写入Excel文件filename中sheet表 格的range指示的单元格内。
[num,txt,raw] = xlsread(filename,sheet,range)从Excel文件filename中的