一、Matlab简介

(1)Matlab(Matrix Laboratory)是由MathWorks公司开发的,目前国际上最流行、应用最广泛的科学与工程计算软件,它广泛应用于自动控制、数学运算、信号分析、计算机技术、图像信号处理、财务分析、航天工业、汽车工业、生物医学工程、语音处理和雷达工程等各行各业,也是国内外高校和研究部门进行多科学研究的重要工具.

(2)Matlab的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用Matlab来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多,并且Math Work也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++ ,JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到Matlab函数库中方便自己以后调用,此外许多的Matlab爱好者都编写了一些经典的程序,用户可以直接进行下载就可以用。

(3)20世纪70年代,美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为了减轻学生编程的负担,用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代,MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。

二、Matlab主要特点

1、语言简单易学

2、代码短小高效

3、计算功能强大

4、绘图非常方便

5、扩充能力强大

6、帮助功能完整

三、MATLAB的主要功能

1.数值计算和符号计算功能

MATLAB以矩阵作为数据操作的基本单位,还提供了十分丰富的数值计算函数。MATLAB和著名的符号计算语言Maple相结合,使得MATLAB具有符号计算功能。

2.绘图功能

MATLAB语言具有强大的绘图功能,具有很多绘图函数命令,可以绘制二维、三维图形,还可以进行动画的制作等等.

3.编程语言

MATLAB具有程序结构控制、函数调用、数据

l 结构、输入输出、面向对象等程序语言特征,

l 而且简单易学、编程效率高。

4.MATLAB工具箱

l 优化工具箱

l 统计工具箱

l 金融分析工具箱

l 通信系统工具箱

l 图像处理工具箱

l 数据库工具箱

l 控制系统工具箱

1.2 初识MATLAB

当MATLAB安装完毕并首次启动时,展现在屏幕上的界面为MATLAB的默认界面,如图所示。

1、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。

2、 创建M文件

当简短的几行代码无法完成任务时,需要建立M脚本,将所有代码放在一个脚本文件里,按顺序执行。

点击新建,选择新建一个脚本还是新建一个函数,脚本文件可以直接执行,函数文件需要在脚本文件或者是命令行窗口调用之后才可使用。

新建的函数文件带有默认的返回变量、形参及函数名,按需要修改,在函数体内编辑代码即可。

3、目录和文件管理

当前文件夹包含了工作目录下的详细文件列表,可以选择运行M文件,装载mat数据和编辑文件等功能。运行时,鼠标右键点击打开即可。

更改当前工作目录时,点击右侧下拉箭头,重新选择即可。

在Matlab中,所有文件都通过一组严谨的目录文件夹结构进行管理,在进行文件、函数和数据搜索时,Matlab会按照既定的搜索路径进行搜索。检查的次序大致为:首先检查搜索的内容是否为变量;如果不是变量,那么检查是否为内置函数;如果不是内置函数,那么检查当前工作目录下是否有M文件形式的搜索目标,如果没有,将在其他设定的搜索路径中搜索。

4、 搜索路径管理

如果用户有多个文件需要和Matlab进行信息交互,或者说经常需要进行数据交换,可以将这些文件放到Matlab的搜索路径上,保证做这些文件可以在搜索路径上被调用。如果某个目录需要运行产生的数据和文件,需要将该目录设为当前工作目录。如果用户需要修改搜索路径,可以在命令行窗口输入pathtool命令。

用户可以单击“添加文件夹”,将新的路径加入到搜索路径中,如果需要搜索的路径还包含子文件夹,则单击“添加并包含子文件夹”。

如果需要对已经加入到搜索路径中的文件夹搜索顺序进行调整,可以选择“移至顶端”、“上移”、“下移”、“移至底端”四个按钮来移动文件夹的位置。

四、常用函数

l Matlab内部常数

l eps:浮点相对精度

l pi:圆周率

l exp:自然对数的底数e

l i 或 j:基本虚数单位

l inf:无限大, 例如1/0 infinity

l NaN:非数值(Not a number),例如0/0

l pi:圆周率 p(= 3....)

l realmax:系统所能表示的最大数值

l realmin:系统所能表示的最小数值

l nargin: 函数的输入引数个数

l nargout: 函数的输出引数个数

l MATLAB常用基本数学函数

l abs(x):纯量的绝对值或向量的长度

l angle(z):复数z的相角(Phase angle)

l sqrt(x):开平方

l real(z):复数z的实部

l imag(z):复数z的虚部

l conj(z):复数z的共轭复数

l round(x):四舍五入至最近整数

l fix(x):向零整数

l floor(x):向负无穷取整

l ceil(x):向正无穷取整

l rat(x):将实数x化为分数表示

l rats(x):将实数x化为多项分数展开

l sign(x):符号函数 (Signum function)。

l 当x<0时,sign(x)=-1;

l 当x=0时,sign(x)=0;

l 当x>0时,sign(x)=1。

l rem(x,y):求x除以y的馀数

l gcd(x,y):整数x和y的最大公因数

l lcm(x,y):整数x和y的最小公倍数

l exp(x) :自然指数

l pow2(x):2的指数

l log(x):以e为底的对数,即自然对数或

l log2(x):以2为底的对数

l log10(x):以10为底的对数

l MATLAB常用三角函数

l sin(x):正弦函数

l cos(x):余弦函数

l tan(x):正切函数

l asin(x):反正弦函数

l acos(x):反余弦函数

l atan(x):反正切函数

l atan2(x,y):四象限的反正切函数

l sinh(x):超越正弦函数

l cosh(x):超越余弦函数

l tanh(x):超越正切函数

l asinh(x):反超越正弦函数

l acosh(x):反超越余弦函数

l atanh(x):反超越正切函数

l 适用于向量的常用函数有

l min(x): 向量x的元素的最小值

l max(x): 向量x的元素的最大值

l mean(x): 向量x的元素的平均值

l median(x): 向量x的元素的中位数

l std(x): 向量x的元素的标准差

l diff(x): 向量x的相邻元素的差

l sort(x): 对向量x的元素进行排序(Sorting)

l length(x): 向量x的元素个数

l norm(x): 向量x的欧氏(Euclidean)长度

l sum(x): 向量x的元素总和

l prod(x): 向量x的元素总乘积

l cumsum(x): 向量x的累计元素总和

l cumprod(x): 向量x的累计元素总乘积

l dot(x, y): 向量x和y的内积

l cross(x, y): 向量x和y的外积

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