matlab 程序設(shè)計語言 - 西安電子科技大學個人主頁 …

1、MATLAB 程序設(shè)計語言,任課教師：劉毅,yliu@xidian.edu.cn西安電子科技大學ISN國家重點實驗室,MATLAB簡介,MATLAB名字是由MATrix和LABoratory兩個詞的前三個字母組合而成的，是一門計算語言。它是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的數(shù)值計算和可視化軟件，它集數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個方便的、界面友好的用戶環(huán)境，被譽為“巨人肩上的工具”。 由于使

2、用Matlab編程運算與人進行科學計算的思路和表達方式完全一致，所以不象學習其它高級語言—如Basic、Fortran和C等那樣難于掌握，用Matlab編寫程序猶如在演算紙上排列出公式與求解問題，所以又被稱為演算紙式科學算法語言。在這個環(huán)境下，對所要求解的問題，用戶只需簡單地列出數(shù)學表達式，其結(jié)果便以數(shù)值或圖形方式顯示出來。,MATLAB自問世以來,就是以數(shù)值計算稱雄。MATLAB進行數(shù)值計算的基本單位是復數(shù)數(shù)組（或稱陣列），這使得MA

3、TLAB高度“向量化”。經(jīng)過十幾年的完善和擴充，現(xiàn)已發(fā)展成為線性代數(shù)課程的標準工具。由于它不需定義數(shù)組的維數(shù)，并給出矩陣函數(shù)、特殊矩陣專門的庫函數(shù)，使之在求解諸如信號處理、建模、系統(tǒng)識別、控制、優(yōu)化等領(lǐng)域的問題時，顯得大為簡捷、高效、方便，這是其它高級語言所不能比擬的。美國許多大學的實驗室都安裝有MATLAB供學習和研究之用。在那里,MATLAB是攻讀學位的大學生、碩士生、博士生必須掌握的基本工具。,MATLAB簡介,MATLAB發(fā)展,

4、Matlab的首創(chuàng)者是在數(shù)值線性代數(shù)領(lǐng)域頗有影響的Cleve Moler博士Moler博士等一批數(shù)學家和軟件家組成了Mathworks軟件公司，專門從事Matlab的擴展與改進1980年推出了第一個版本1997年推出了Matlab V5.0現(xiàn)在已經(jīng)推出了Matlab R2007a www:mathworks.com,MATLAB特點,以復數(shù)矩陣（陣列）作為基本編程單元，使矩陣操作變得輕而易舉Matlab語句書寫簡單Ma

5、tlab語句功能強大Matlab系統(tǒng)具有豐富的圖形功能Matlab提供許多面向應(yīng)用問題求解的工具箱函數(shù)Matlab易于擴展,課程安排,Chapter1 Matlab 系統(tǒng)概述 Chapter2 Matlab 基本操作 Chapter3 Matlab 圖形系統(tǒng) Chapter4 Matlab 程序設(shè)計 Chapter5 Matlab 基本應(yīng)用領(lǐng)域 Chapter6 數(shù)據(jù)陣列

6、類型與結(jié)構(gòu) Chapter7 字符串處理,Chapter1 Matlab系統(tǒng)概述,Matlab系統(tǒng)組成 Matlab搜索路徑 Matlab工作空間 Matlab集成環(huán)境 Matlab通用命令,Matlab系統(tǒng)組成,MATLAB系統(tǒng)主要成分包括： MATLAB開發(fā)環(huán)境 MATLAB數(shù)學函數(shù)庫 編程與數(shù)據(jù)類型 文件I/O 圖形處理 三維可視化 創(chuàng)建圖形用戶界面 外部接口,Simulink,Simul

7、ink是一種強有力的仿真工具，它能讓使用者在圖形方式下以最小的代價來模擬真實動態(tài)系統(tǒng)的運行。Simulink準備有數(shù)百種預(yù)定義系統(tǒng)環(huán)節(jié)模型，最先進有效的積分算法和直觀的圖示化工具。依托Simulink強健的仿真能力，用戶可在原型機制造之前就可建立系統(tǒng)的模型，評估設(shè)計并修補瑕疵。 Simulink 作為一種圖形化的仿真工具，可用于對動態(tài)系統(tǒng)建模和控制規(guī)律的研究制定。由于支持線性、非線性、連續(xù)、離散、多變量和混合式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，Simuli

8、nk幾乎可分析任何一種類型的真實動態(tài)系統(tǒng)。,工具箱（Toolboxes）,工具箱是針對各個應(yīng)用領(lǐng)域中的問題，擴展MATLAB環(huán)境的MATLAB函數(shù)的集合。在工具箱種，Matlab提供了許多實用的函數(shù)，它給各個領(lǐng)域應(yīng)用人員帶來了方便。Control systemCommunicationsFinancialImage ProcessingNeural NetworkSignal ProcessingWavelet,Matla

9、b搜索路徑,Matlab是通過搜索路徑來查找M文件的，其提供了很強的有關(guān)搜索路徑的管理功能。當你輸入標識符“Value”時， Matlab會按照下列步驟處理：1: 察看是否是變量;2: 察看是否是內(nèi)部函數(shù);3: 察看當前目錄下是否有文件:Value.m;4: 察看查找目錄下是否有文件:Value.m。,Matlab搜索路徑,Matlab還專門提供了管理搜索路徑的路徑瀏覽器。,Matlab搜索路徑,通過what命令可以顯示出搜索

10、路徑上的文件名 如： what what matlab/elfun要顯示指定文件的內(nèi)容，可采用type命令 如： type rank要對文件進行編輯，可采用edit命令 如： edit rank,Matlab集成環(huán)境,Matlab的集成環(huán)境就是Matlab的編程環(huán)境，在這一環(huán)境中提供了許多編寫、調(diào)試和執(zhí)行Matlab程序的便利工具。,MATLAB

11、集成環(huán)境,Matlab命令窗口,命令歷史記錄窗口,工作空間窗口,Matlab命令窗口,運行MATLAB的可執(zhí)行文件，自動創(chuàng)建MATLAB指令窗口（Command Window）。這種指令窗如圖所示：（演示）命令窗口的工作空間是輸入命令和輸出結(jié)果的窗口，在這里輸入的命令會立即得到執(zhí)行，并輸出。初學者，可以在指令窗鍵入demo，這可是學習的好幫手。一旦發(fā)現(xiàn)指令不知如何使用時，help命令將告訴你使用。,Matlab集成環(huán)境,在MATLA

12、B下進行基本數(shù)學運算，只需將運算式直接打入提示號（>>）之后，并按入Enter鍵即可。MATLAB可以將計算結(jié)果以不同的精確度的數(shù)字格式顯示，我們可以在指令視窗上的功能選單上的Flie下選Preferences，更改 Numerical Format的屬性，或者直接在指令視窗中通過format命令加以控制。MATLAB利用了↑↓二個游標鍵可以將所用過的指令叫回來重覆使用。按下↑則前一次指令重新出現(xiàn)，之后再按Enter鍵，

13、即再執(zhí)行前一次的指令。而↓鍵的功用則是往后執(zhí)行指令。Ctrl-C（即同時按Ctrl及C二個鍵）可以用來中止執(zhí)行中的MATLAB的工作。,Matlab工作空間,Matlab工作空間包含著本次Matlab任務(wù)過程中所建立的變量，Matlab給出了一組命令來管理、處理這些變量，同時還提供了專門的工作空間瀏覽器。,編輯M文件,將Matlab語句按一定的順序結(jié)合在一起，就得到了Matlab程序，其文件名的后綴為m，故稱為M文件Matlab提供

14、了M文件的專門編輯/調(diào)試器編輯器中，會以不同的顏色表示不同的內(nèi)容，這分成五種：命令、關(guān)鍵字、不完整字符串、完整字符串及其它文本。這樣容易發(fā)現(xiàn)輸入錯誤，縮短調(diào)試時間啟動編輯器方式（2種）編輯器中可以直接計算表達式的值，結(jié)果顯示在命令窗口中 (Text -> Evalution Selection)可設(shè)置自動縮排的格式，以增加M文件的可讀性 (Text -> Smart Indent),Matlab工作環(huán)

15、境,Matlab工作環(huán)境,Matlab通用命令,管理命令和函數(shù) 管理變量和工作空間 控制命令窗口 使用文件和工作環(huán)境 啟動和退出Matlab,管理命令和函數(shù),help Matlab函數(shù)和M文件在線幫助 version 版本號 path 控制Matlab的目錄搜索路徑 addpath 將目錄添加到Mat

16、lab的搜索路徑上 rmpath 從Matlab的搜索路徑上刪除目錄 whatsnew 顯示出Matlab＆工具箱的Readme文件 what M文件、MAT文件和MEX文件的目錄列表 which 函數(shù)和文件定位 type 列出文件 doc 列出超文本說明

17、 lookfor 從所有幫助目錄中查找關(guān)鍵字 lasterr 顯示上一個出錯信息 error 顯示出錯信息 profile 測量并顯示出M文件執(zhí)行的效率,管理變量和工作區(qū)間,who, whos 列出內(nèi)存中的變量目錄 disp 顯示文本或陣列 clear

18、 從內(nèi)存中刪除項目 mlcok 防止M文件被刪除 munlock 允許刪除M文件 length 求向量長度 size 求陣列尺寸 save 將工作空間變量保存到磁盤 load 從磁盤中恢復變量 pack 釋放工作空

19、間內(nèi)存,控制命令窗口,echo 執(zhí)行過程中顯示M文件 format 控制輸出顯示格式 more 控制命令窗口的分頁顯示,使用文件和工作環(huán)境,diary 在磁盤文件中保存任務(wù) dir 目錄列表 cd 改變工作目錄 mkdir

20、建立目錄 copyfile 復制文件 delete 刪除文件和圖形對象 edit 編輯M文件 inmem 獲得內(nèi)存中的函數(shù) matlabroot 獲得Matlab安裝目錄 fullfile 從部分中構(gòu)造文件全名 filepa