第1章 基础入门

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,MATLAB,基础教程,第1章 基础入门,1.1 MATLAB,概述,1.2 MATLAB,的安装及启动,1.3 MATLAB,操作桌面,1.4 MATLAB,工作空间浏览器,1.5 MATLAB,操作命令,1.6,综合实例,1.1 MATLAB,概述,1.1.1 MATLAB发展历程,MATLAB,是,MATrix LABoratory,（矩阵实验室）的缩写，它是在,20,世纪七十年代后期，时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的克里夫莫勒尔（,Cleve Moler,）教授出于减轻学生编程负担的动机，为学生用,FORTRAN,语言编写了的线性代数软件包（,Linpack,）和特征值计算软件包（,Eispack,），这作为第一版本的,MATLAB,。,首页,MATLAB,是一种开放型程序设计语言，拥有集数值与符号运算、数据可视化图形表示与图形用户界面设计、编程和仿真等多种功能于一体的集成软件。,1.1.2 MATLAB系统结构,MATLAB,系统由,MATAB,开发环境、,MATLAB,数学函数库、,MATLAB,语言、,MATLAB,图形处理系统和,MATLAB,应用程序接口（,API,）五大部分构成。,数学、统计与优化,控制系统设计和分析,信号处理和通讯,图像处理与计算机视觉,计算金融,计算生物,并行计算,测试与测量,数据库访问与报告,代码生成和验证,1.1.3 MATLAB工具箱类型,MATLAB,的功能非常强大，其主要功能如下：,具有数值计算、符号计算、工程计算等各种计算功能。,具有绘制二维和三维图形等数据可视化功能。,具有创建函数文件、数据管理等编程的开发环境。,具有使用线性代数、统计、优化、插值、拟合等方法的数据处理能力。,具有利用工具箱处理各应用领域内特定类型问题的扩展功能。,具有基于,Simulink,工具的系统建模、仿真和分析功能。,具有构建自定义的图形用户界面的各种工具等应用软件开发功能。,具有将,MATLAB,的算法与外部应用程序和语言（如,C,、,Fortran,、,Java,以及,Microsoft Excel,）的集成功能。,1.1.4 MATLAB主要功能,1.1.5 MATLAB的特点,1,直译式的编程语言,2,代码短小高效,3,强大的科学计算与数据处理能力,4,先进绘图和数据可视化功能,5,可扩展性能,6,友好的工作平台和编程环境,首页,1.2 MATLAB,的安装及启动,1.2.1 MATLAB的安装与激活,（,1,）将,MATLAB,安装光盘插入光驱后，会自动启动“安装向导”。若没有自动启动，这时从“我的电脑”中打开,MATLAB,安装光盘根目录下的“,setup.exe,”应用程序，启动“安装向导”。,首页,（,2,）启动安装程序后显示如图所示的“,MathWorks,安装程序”对话框。这里我们选择“不使用,Internet,安装”单选按钮，单击“下一步”按钮。,（,3,）弹出如图所示的“许可协议”对话框，若同意该许可协议，在“是否接受许可协议的条款？”处，选中“是”选项，再单击“下一步”按钮，安装过程才可继续。,首页,（,4,）弹出如图所示“文件安装密钥”对话框，在空白的文本框中输入软件安装序列号，单击“下一步”按钮。,（,5,）若序列号合法，会出现如图所示的“安装类型”对话框。该界面上有两个选项：“典型”和“自定义”。如果电脑配置较高，可直接选择“典型”即可。用户亦可选择“自定义”，自己对所需的组件进行定制，这可以节约电脑空间以及安装,MATLAB,所需的时间。选择之后再单击“下一步”按钮，安装过程才可继续。,首页,（,6,）系统出现“安装类型”对话框，系统默认的安装路径为,C:Program FilesMATLABR2012a,，如图所示。用户可以通过单击“浏览”按钮选择其它的安装文件夹。如果用户指定的文件夹不存在，系统会自动新建相应的文件夹。用户也可以单击“还原默认文件夹”按钮恢复系统默认的安装路径。,首页,（,7,）我们采用默认路径安装，不做修改。单击“下一步”后，弹出对话框提示该目录不存在，询问是否创建新目录，如图所示，单击“是”按钮。,首页,（,8,）系统将弹出如图所示的“确认”对话框，可以看到用户刚刚选择的安装路径和即将安装的,MATLAB,组件等信息，确认无误后，单击“安装”按钮开始安装过程。,（,9,）安装开始，提示剩余时间（如大约需要,25,分钟），当安装快结束时出现如图对话框，提示“产品配置说明”，用户可以在全部安装结束后按其步骤进行配置。,首页,（,10,）安装结束后出现“安装完成”对话框，如图所示，点击“完成”。,首页,（,11,）安装完成后，系统会弹出如图所示的“,MathWorks,软件激活”对话框，包括“使用,Internet,自动激活（推荐）”和“不使用,Internet,手动激活”方式，我们选择“不使用,Internet,手动激活”，再单击“下一步”按钮。,（,12,）弹出“离线激活”对话框，如图所示，点击“浏览”选择自己的离线激活文件，单击“下一步”按钮。,首页,（,13,）系统弹出“激活完成”对话框提示激活成功，如图所示，再单击“完成”按钮，,MATLAB,的整个安装和激活过程就完成了。,1.2.2 MATLAB的启动和退出,1,MATLAB,的启动,当,MATLAB,安装到硬盘上以后，一般会在,Windows,桌面上自动生成,MATLAB,程序图标，这时只要直接双击该图标即可启动；或者点击桌面左下角的“开始”按钮，在“程序”中找到“,MATLAB 2012a,”即可打开,MATLAB,操作桌面，如图所示。,2,MATLAB,的退出,在,MATLAB,操作桌面中的菜单栏中选择菜单“,File,”“,Exit MATLAB,”命令；或在命令窗口中输入命令,quit,或者,exit,；或直接单击窗口右上角的关闭按钮，都可关闭,MATLAB,窗口。,首页,1.2.3 MATLAB的当前文件夹,1,当前文件夹,2,应把当前文件夹设置成自定义目录,3,把当前文件夹设置成自定义目录的方法,1.2.4 MATLAB的搜索路径,MATLAB,在工作时需要按照一定的顺序从各个目录中寻找所需要的文件、变量、函数和数据，这个顺序叫做搜索路径。,MATLAB,事先把需要的目录按照优先级设计成搜索路径上的节点，去搜索和识别.,我们可以利用菜单设置搜索路径：选择菜单“,File,”“,Set Path,”命令，打开“,Set Path,”路径设置对话框，设置搜索路径。,1.3 MATLAB,操作桌面,MATLAB R2012a,版的操作桌面（,Desktop,），是一个高度集成的,MATLAB,工作界面。该桌面上包括主菜单、工具栏以及常用的界面窗口，其默认形式如图所示。图中我们标出了各个窗口、工具栏图标的名称及含义。,1.3.1 主界面窗口,MATLAB,主窗口包括：命令窗口“,Command Window,”、当前文件夹浏览器“,Current Folder,”、文件概况窗“,Details,”、工作空间浏览器“,Workspace,”、历史命令窗口“,Command History,”和捷径键“,Start,”等部分。,1.3.2 主菜单及功能,MATLAB,的主菜单包括“,File,”、“,Edit,”、“,Debug,”、“,Parallel,”、“,Desktop,”、“,Window,”和“,Help,”等。,1.3.3 M文件编辑器窗口,1,建立新的脚本,M,文件编辑器窗口,单击,MATLAB,界面工具栏上的图标，或者选择菜单“,Fine,”“,New,”“,Script,”命令，可打开空白的脚本,M-,文件编辑器；也可在命令窗口键入,edit,来打开新建编辑器窗口，如图所示。,在此窗口可以编写程序，并将程序进行保存。譬如保存名为“,abc,”，则在命令窗口中直接输入,abc,，回车即可运行该程序。也可直接点击本窗口工具栏图标保存并运行该程序。,2,建立新的的函数,M,文件编辑器窗口,在,MATLAB,命令窗口中，选择菜单“,Fine,”,“,New,”,“,Function,”命令，即可打开函数,M,文件编辑窗口，如图所示。,3,打开已存在的,M,文件编辑器窗口,单击,MATLAB,界面工具栏上的图标，或者单击“,Fine,”,“,Open,”，打开“,Open,”对话框，填写所选文件名，单击“打开”按钮，就可出现相应的,M-,文件编辑器。,1.4 MATLAB,工作空间浏览器,工作空间浏览器（,Workspace,）默认地放置于,MATLAB,操作桌面的左上侧后台。点击桌面左上侧框下方外露的“,Workspace,”窗标，可使工作空间浏览器出现在桌面的前台。只需单击该窗口右上角的按钮，就可出现浮动的工作空间浏览器窗口。“,Workspace,“窗口及工具栏图标功能如图所示。,1.4.1 Workspace工具栏功能,例如，在命令窗口中输入变量：,x=1:10;,y=3 4 6 9 13 17 24 25 30 36;,回车后，则在“,Workspace,”中显示内存变量,x,和,y,，选中变量,x,和,y,，点击“绘图类型菜单引出键”按钮，选择“,pie,”命令（如图,1-20,所示），即可显示图形，如图,1-21,所示。,图,1-20 Workspace,绘图选择,图,1-21,显示饼形图,1.4.2 Workspace中的变量保存,当退出,MATLAB,时，工作空间浏览器中变量就会随之清除。若以后想继续使用这些变量，就需要对这些变量进行保存操作。,1,保存工作空间所有变量,2,保存工作空间部分变量,1.4.3 数组编辑器窗口,在工作空间浏览器（,Workspace,）中选择要打开的变量，点击工具栏表格图标，或者双击该变量，即可打开数组编辑器窗口；也可在命令窗口使用“,openvar(,变量名,),”打开此“变量名”的数组编辑窗口。此窗口可以内嵌在,Workspace,空间，也可以浮动在主窗口上。它可以像,Excel,那样实现数据的复制、剪切、粘贴等操作，也可以进行快速绘图。,例如，在命令窗口中输入命令：,M=1 2 3;4 5 6,回车后，则变量,M,就进入工作空间中。双击,M,，则出现“,Array Editor,”数组编辑器窗口，图,1-22,所示的窗口是从主窗口分离出来的浮动数组编辑窗口，是点击窗口“,Array Editor,”右上角的箭头（,undock Array Editor,）所得到的图形。,图,1-22,数组编辑器窗口,若选中图,1-22,中的全部数据，点击“绘图类型菜单引出键”，并选择“,bar,”项，即可显示出条形图，如图,1-23,所示。,图,1-23,显示条形图,1.5 MATLAB,操作命令,1.5.1 命令窗口的显示,1,运算结果的显示,指,令,含,义,举例说明,format,format short,默认显示格式，小数点后四位有效；对大于,1000,的实数，用,5,位有效数字的科学记数形式显示,314.159,被显示为,314.1590,；,3141.59,被显示为,3.1416e+003,format long,小数点后,15,位数字表示,3.141592653589793,format short e,5,位科学记数表示,3.1416e+00,format long e,15,位科学记数表示,3.14159265358979e+00,format short g,从,format short,和,format short e,中自动选择最佳记数方式,3.1416,format long g,从,format long,和,format long e,中自动选择最佳记数方式,3.14159265358979,format rat,近似有理数表示，显示分式,355/113,format bank,（银行）元、角、分表