第一、二章 MATLAB 入门

哈尔滨工业大学选修课课件第一章 MATLAB 入门Chapter one: Introduction to MATLABMATLAB(Matrix Laboratory)是美国 MathWorks 公司开发的用于概念设计，算法开发，建模仿真，实时实现的理想的集成环境，是目前最好的科学计算类软件。作为和 Mathematica、Maple 并列的三大数学软件之一，其强项就是强大的矩阵计算以及仿真能力。MATLABN 提供了自己的编译器：全面兼容 C+ 以及 Fortran 两大语言。所以 MATLAB 是工程师、科研工作者手上最好的语言，最好的工具和环境，已经成为广大科研人员的最值得信赖的助手和朋友。除了具备卓越的数值计算能力外,它还提供了专业水平的符号计算,文字处理,可视化建模仿真和实时控制等功能，是具有全部语言功能和特征的新一代软件开发平台。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等语言简捷得多.MATLAB是国际公认的优秀数学应用软件之一。目前，MATLAB 已发展成为适合众多学科，多种工作平台、功能强大的大型软件，成为了诸多领域的开发首选软件，并且， MATLAB 还具有500 余家第三方合作伙伴，分布在科学计算、机械动力、化工、计算机通讯、汽车、金融等领域，接口方式包括了联合建模、数据共享、开发流程衔接等等。在欧美等国家的高校，MATLAB已成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具。成为攻读学位的本科、硕士、博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业开发部门，MATLAB被广泛的应用于研究和解决各种具体问题。MATLAB 的发展历程和影响 MATLAB 由 MATrix 和 LABoratory 两词的前三个字母组合而成。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 Cleve Moler 教授出于减轻学生编程负担的动机，为学生设计了一组调用 LINPACK 和 EISPACK 库程序的“通俗易用”的接口，形成了用 FORTRAN 编写的萌芽状态的 MATLAB 。 经几年的校际流传，在 Little 的推动下，由 Little 、 Moler 、 Steve Bangert 合作，于 1984 年成立了 MathWorks 公司，并把 MATLAB 正式推向市场。从这时起， MATLAB 的内核采用 C 语言编写，而且除原有的数值计算能力外，还新增了数据图视功能。 MATLAB 以商品形式出现后，仅短短几年，就以其良好的开放性和运行的可靠性，使原先控制领域里的封闭式软件包（如英国的 UMIST ，瑞典的 LUND 和 SIMNON ，德国的 KEDDC ）纷纷被淘汰，而改以 MATLAB 为平台加以重建。在时间进入 20 世纪九十年代的时候， MATLAB 已经成为国际控制界公认的标准计算软件。 到九十年代初期，在国际上 30 几个数学类科技应用软件中， MATLAB 在数值计算方面独占鳌头，而 Mathematica 和 Maple 则分居符号计算软件的前两名。 Mathcad则因其使用操作十分简单，不要求用户具有精深的计算机知识，对于任何具有一定数学知识的人，都可以十分容易地学会使用。当输入一个数学公式、方程组、矩阵等，计算机将直接给出计算结果，而无须去考虑中间计算过程。因MathCad也可以进行复杂的数学计算,图形显示和文档处理，也是一种受欢迎的大众化数学工具。 MathWorks 公司于 1993 年推出 MATLAB4.0 版本，从此告别 DOS 版。 4.x 版在继承和发展其原有的数值计算和图形可视能力的同时，出现了以下几个重要变化：（ 1 ）推出了 SIMULINK 。这是一个交互式操作的动态系统建模、仿真、分析集成环境。它的出现使人们有可能考虑许多以前不得不做简化假设的非线性因素、随机因素，从而大大提高了人们对非线性、随机动态系统的认知能力。（ 2 ）开发了与外部进行直接数据交换的组件，打通了 MATLAB 进行实时数据分析、处理和硬件开发的道路。（ 3 ）推出了符号计算工具包。 1993 年 MathWorks 公司从加拿大滑铁卢大学购得 Maple 的使用权，以 Maple 为“引擎”开发了 Symbolic Math Toolbox 1.0 。 MathWorks 公司此举加快结束了国际上数值计算、符号计算孰优孰劣的长期争论，促成了两种计算的互补发展新时代。（ 4 ）构作了 Notebook 。 MathWorks 公司瞄准应用范围最广的 Word ，运用 DDE 和 OLE ，实现了 MATLAB 与 Word 的无缝连接，从而为专业科技工作者创造了融科学计算、图形可视、文字处理于一体的高水准环境。 随着时间的推移，MATLAB的功能不断扩充，版本不断升级,现今的 MATLAB 拥有更丰富的数据类型和结构、更友善的面向对象、更加快速精良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源、更多的应用开发工具。1995年推出了4.2版， 1997 年春， MATLAB5.0 版问世，紧接着是 5.1 、 5.2 ，5.X版无论是界面还是内容都有长足的进展，其帮助信息采用超文本格式和PDF格式，可以方便的浏览。至2001年6月推出6.1版，2002年6月推出6.5版。从2006年开始，MathWorks公司每年进行两次例行的产品发布，时间分别在每年的3月和9月，而且，每一次发布都会包含所有的产品模块，如产品的new feature、bug fixes和新产品模块的推出。继7.0版、7.1版、7.3（MATLAB 2006b）版、7.4（R2007a）版、7.5（R2007b）版、7.6(R2008a)版。7.7（R2008b）版，7.8（R2009a）版，最新版本为2009年9月4日发布的7.9版(R2009b) MATLAB 和Simulink产品家族。 从R2008a开始，MATLAB和Simulink产品家族软件在安装后需要激活才能使用。附件：版本发布或者更新时间 版本4建造编号发布时间MATLAB 1.01984MATALB 21986MATLAB 31987MATLAB 3.51990MATLAB 41992MATLAB 4.2cR71994MATLAB 5.0R81996MATLAB 5.1R91997MATLAB 5.1.1R9.11997MATLAB 5.2R101998MATLAB 5.2.1R10.11998MATLAB 5.3R111999MATLAB 5.3.1R11.11999MATLAB 6.0R122000MATLAB 6.1R12.12001MATLAB 6.5R132002MATLAB 6.5.1R13SP12003MATLAB 6.5.2R13SP22003MATLAB 7R142004MATLAB 7.0.1R14SP12004MATLAB 7.0.4R14SP22005MATLAB 7.1R14SP32005MATLAB 7.2R2006a2006MATLAB 7.3R2006b2006MATLAB 7.4R2007a2007MATLAB 7.5R2007b2007MATLAB 7.6R2008a2008MATLAB 7.7R2008b2008MATLAB 7.8R2009a2009.3.6MATLAB 7.9R2009b2009.9.4Release 2009b 的新功能Release 2009b 包括 MATLAB 和 Simulink的若干新功能，以及对其它 83 款产品的更新和缺陷修复。R2009b 增加了对 64-位 Mac 平台的支持。已经购买 MathWorks 软件维护服务的用户可以下载产品更新。R2009b 也提供了增强的许可中心功能。许可中心是用于激活软件以及管理许可证和用户信息的一个在线工具。 MATLAB 产品系列的新功能包括： 重新设计的帮助浏览器，支持从 MATLAB 直接访问 MATLAB Central 文件交换，及其它桌面增强功能扩展了对 MATLAB 和 Image Processing Toolbox 中函数的多核支持，以及对 Statistics Toolbox 中函数的并行支持Parallel Computing Toolbox 的全新界面，可访问和处理集群上的分布式数组Image Processing Toolbox 支持处理任意大型图像文件Mapping Toolbox 支持从网络地图服务 (WMS) 服务器搜索和检索地理数据集在 Fixed-Point Toolbox 进行全局设置，以简化带有使用定点变量的运算Simulink 产品系列的新功能包括： Simulink、Signal Processing Blockset 和嵌入式 MATLAB中支持用于仿真和代码生成的可变维度信号和数据 可用于管理 Simulink 和 Real-Time Workshop 设计方案的模型变量可立即在Simulink 中使用的PID 控制器，以及 Simulink Control Design 的自动调优减少了 Real-Time Workshop 的数据副本，可自定义矩阵运算以用于生成嵌入式信号处理代码Simulink Verification and Validation 中用于管理和部署配置及自定义检查的Model Advisor Configuration Editor (模型顾问配置编辑器)新的交互式编译报告,可分析数组大小和其它嵌入式 MATLAB 代码特性到 1999 年底， Mathematica 也已经升到 4.0 版，它特别加强了以前欠缺的大规模数据处理能力。 Mathcad 也赶在 2000 年到来之前推出了 Mathcad 2000 ，它购买了 Maple 内核和库的部分使用权，打通了与 MATLAB 的接口，从而把其数学计算能力提高到专业层次。但是，就影响而言，至今仍然没有一个别的计算软件可与 MATLAB 匹敌。 在欧美大学里，诸如应用代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通信、时间序列分析、动态系统仿真等课程的教科书都把 MATLAB 作为内容。这几乎成了九十年代教科书与旧版书籍的区别性标志。在那里， MATLAB 是攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本工具。 在国际学术界， MATLAB 已经被确认为准确、可靠的科学计算标准软件。在许多国际一流学术刊物上，（尤其是信息科学刊物），都可以看到 MATLAB 的应用。 在设计研究单位和工业部门， MATLAB 被认作进行高效研究、开发的首选软件工具。如美国 National Instruments 公司信号测量、分析软件 LabVIEW ， Cadence 公司信号和通信分析设计软件 SPW 等，或者直接建筑在 MATLAB 之上，或者以 MATLAB 为主要支撑。又如 HP 公司的 VXI 硬件， TM 公司的 DSP ， Gage 公司的各种硬卡、仪器等都接受 MATLAB 的支持。MATLAB-巨人肩上的工具 MATLAB被誉为“巨人肩上的工具”。 由于使用Matlab编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，所以不象学习其它高级语言-如Basic、Fortran和C等那样难于掌握，用Matlab编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题，所以又被称为演算纸式科学算法语言。一般数值分析、矩阵运算、数字信号处理、建模和系统控制和优化等应用程序，并集应用程序和图形于一便于使用的集成环境中。在这个环境下，对所要求解的问题，用户只需简单地列出数学表达式，其结果便以数值或图形方式显示出来。 MATLAB的含义是矩阵实验室（MATRIX LABORATORY），主要用于方便矩阵的存取，其基本元素是无须定义维数的矩阵。MATLAB自问世以来,就是以数值计算称雄。MATLAB进行数值计算的基本单位是复数数组（或称阵列），这使的MATLAB高度“向量化”。经过十几年的完善和扩充，现已发展成为线性代数课程的标准工具。由于它不需定义数组的维数，并给出矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数，使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时，显得大为简捷、高效、方便，这是其它高级语言所不能比拟的。美国许多大学的实验室都安装有MATLAB供学习和研究之用。在那里,MATLAB是攻读学位的大学生硕士生 博士生必须掌握的基本工具。 MATLAB中包括了被称作工具箱（TOOLBOX）的各类应用问题的求解工具。工具箱实际上是对MATLAB进行扩展应用的一系列MATLAB函数（称为M文件），它可用来求解各类学科的问题，包括信号处理、图象处理、控制系统辨识、神经网络等。随着MATLAB版本的不断升级，其所含的工具箱的功能也越来越丰富，因此，应用范围也越来越广泛，成为涉及数值分析的各类工程师不可不用的工具。 MATLAB5.3中包括了图形界面编辑GUI，改变了以前单一的“在指令窗通过文本形的指令进行各种操作”的状况。这可让使用者也可以象VB、VC、VJ、DELPHI等那样进行一般的可视化的程序编辑。在命令窗口（matlab command window）键入simulink，就出现(SIMULINK) 窗口。以往十分困难的系统仿真问题，用SIMULINK只需拖动鼠标即可轻而易举地解决问题，这也是近来受到重视原因所在。The MathWorks, Inc.网址： MATLAB的重要功能和主要组成部分一） 功能：目前 MATLAB 产品族的主要功能为： 1、数学运算功能：MATLAB的产品家族的基础 矩阵运算和数值分析算法等 数值和符号计算 2、2D和3D图形显示功能：可以实现相应数值可视化工作 工程与科学绘图 数字图像处理 3、交互式的高级编程语言：M语言编程功能，可通过编写脚本或者函数文件实现用户自己的算法4、工具箱函数功能：可供用户直接使用的专业工具箱函数，目前有四十多个工具箱，含盖许多科技领域，如： 科学计算 控制系统的设计与仿真 数字信号处理 数字图象处理 通讯系统设计与仿真 财务与金融工程 生物遗传工程.5、编译功能：可通过编译器（Compiler）将MATLAB M语言编写的函数文件编译生成函数库、可执行文件COM组件等，使MATLAB能够同其他高级编程语言（如C/C+等）进行混合应用，取长补短。 MATLAB具有用法简易、可灵活运用、程序结构强又兼具延展性的优点，以下为其主要特色： 功能强大的数值运算：在MATLAB环境中，有超过500种数学、统计、科学及工程方面的函数可使用，函数的标示自然，使得问题和解答像数学式子一般简单明了，让使用者可全力发挥在解题方面，而非浪费在电脑操作上。 先进的资料视觉化功能： MATLAB的物件导向图形架构让使用者可执行视觉数据分析，并制作高品质的图形，完成科学性或工程性图文并茂的文章。 高阶但简单的程序环境： 做为一种直译式的程序语言，MATLAB让使用者在短时间内写完程序，所花的时间约为用 FORTRAN 或 C 的几分之一，而且不需要编译(compile)及联结 (link) 即能执行，同时包含了更多及更容易使用的内建功能。 开放及可延伸的架构： MATLAB容许使用者接触它大多数的数学原始码，监视运算法，更改现存函数，甚至加入自己的函数使 MATLAB成为使用者所须要的环境。 丰富的程序工具箱：MATLAB拥有多于40种的程序工具箱，这些工具箱将套装前软件的优点，与一个灵活的开放但容易操作的环境融合，提供了使用者在特别应用领域所需之许多函数。现有工具箱主要有：符号运算（利用Maple V的计算核心执行 ）、影像处理、统计分析、讯号处理、神经网路、模拟分析、控制系统、即时控制、系统确认、强建控制、弧线分析、最佳化、模糊逻辑、mu分析及合成、化学计量分析等几大类别。MATLAB 7的升级内容：MATLAB 7针对编程环境，代码效率、数据可视化、数学计算、文件I/O等方面进行了升级，包括：*开发环境1、重新设计了桌面环境，针对多文档界面应用提供了简便的管理和访问方法，允许用户自定义桌面外观，创建常用命令的快捷方式；2、 增强数组编辑器（Array Editor)和工作空间浏览器（Workspace Browser)功能，用于数据的显示、编辑和处理；3、在当前目录浏览器（Current Directory Browser)工具中，增加代码效率分析、覆盖度分析等功能。；4、M-Lint编码分析，辅助用户完成程序性能分析，提高程序执行效率；5，增强M文件编辑器（M Editor), 支持多种格式源代码文件可视化编辑，例如C/C+, HTML,Java 等。* 编程1、支持创建嵌套函数（Nested Function),提供更灵活的代码模块化转化；2、匿名函数（Anonymous Function)功能，支持在命令行或者脚本文件中创建单行函数（Single Line Function);3、支持条件分支断点，可以在条件分支语句中进行程序中断调试；4、模块化注释，支持为代码段注释。* 数学1、支持整数算术运算；2、支持单精度数据类型运算，包括基本算术运算、线性代数、FFT等；3、使用更强大的计算算法包Qhull 2002.1,提供更丰富的算法支持；4、Linsolve函数用于处理线性代数方程求解；5、ODE求解器能够处理隐性微分方程组以及多点边界问题；* 图形和3D可视化1、新图形窗口界面；2、直接从图形窗体生成M代码，可以完成用户自定义绘图；3、增强图形窗体注释；4、数据侦测工具（Data Exploration Tools),提供丰富的数据观测手段；5、自定义图形对象，提供丰富的图形显示功能；6、GUIDE新增对用户界面和ActiveX控件支持；7、增强句柄图形对象支持完整地TeX和LaTeX字符集；* 文件I/O和外部接口1、新增文件I/O函数，支持读取任意格式文本数据文件，并且支持写入Excel和HDF5格式数据文件；2、具有压缩功能的 MAT文件格式，支持快速数据文件I/O能力；3、javaaddpath函数，无需重新启动MATLAB就可完成Java类的加载、删除等功能；4、支持COM、服务器事件以及VBS；5、支持SOAP，使用网络服务；6、FTP对象，直接访问FTP服务器；7、支持Unicode编码格式，增强MAT文件字符集；* 性能与系统平台支持1、JIT加速器支持所有数值数据类型；2、Windows XP系统下支持3GB内存访问。二） MATLAB的主要组成部分：MATLAB系统由5个主要的部分构成： （1）开发环境(development Environment)：为MATLAB用户或程序编制员提供的一套应用工具和设施。由一组图形化用户接口工具和组件集成：包括MATLAB桌面、命令窗口、命令历史窗口、编辑调试窗口及帮助信息、工作空间、文件和搜索路径等浏览器；（2） MATLAB数学函数库(Math Function Library)：数学和分析功能在MATLAB工具箱中被组织成8个文件夹。 elmat 初步矩阵，和矩阵操作。 elfun 初步的数学函数。求和、正弦、余弦和复数运算等specfun 特殊的数学函数。矩阵求逆、矩阵特征值、贝塞尔函数等；matfun 矩阵函数用数字表示的线性代数。 atafun 数据分析和傅立叶变换。 polyfun 插值，多项式。 funfun 功能函数。 sparfun 稀疏矩阵。 （3） MATLAB 语言：(MATLAB Language)一种高级编程语言（高阶的矩阵/数组语言），包括控制流的描述、函数、数据结构、输入输出及面对对象编程；（4） 句柄图形：(Handle Graphics) MATLAB制图系统具有2维、三维的数据可视化，图象处理，动画片制作和表示图形功能。可以对各种图形对象进行更为细腻的修饰和控制。允许你建造完整的图形用户界面（GUI），以及建立完整的图形界面的应用程序。制图法功能在MATLAB工具箱中被组织成5个文件夹： graph2d 二维数图表。 graph3d 三维图表。 specgraph 专业化图表。 graphics 制图法。 uitools 图形用户界面工具。（5） 应用程序接口：(Applied Function Interface) MATLAB的应用程序接口允许用户使用C或FORTRAN语言编写程序与MATLAB连接。MATLAB工具箱(Toolbox)；（表 12）二MATLAB 的安装：与一般光盘软件的安装相同， 略三MATLAB 的系统开发环境(System Developing Environment)1 操作桌面(Operating Desktop)（1）桌面布局：6个窗口 （图示、操作演示） *命令窗口 （Commend Window）*工作空间窗口（Workspace）*当前目录浏览器（Current Directory ）（Current folder 7.9版)*命令历史窗口 （ Commend History ）*启动平台 （Launch Pad）6.x版*帮助窗口（Help）*M文件优化器（Profiler）Profiler for Improving Performance：One way to improve the performance of your M-files is using profiling tools. MATLAB provides the M-file Profiler, a graphical user interface that is based on the results returned by the profile function. Use the Profiler to help you determine where you can modify your code to make performance improvements.窗口的切换、放大与关闭。(switching, Amplification, tun-off) 6.0版Desktop菜单中的desktop layout菜单中提供的6种可选布局：*Default*Command Window*Simple*Short History*Tall History*Five Panel7.0版Desktop菜单中的desktop layout菜单中提供的4种可选布局：*Default*Command Window Only* History and Command Window*All TabbedAll but command window minimized(7.9版)（2）菜单和工具栏；(Menu and toolbar) 操作桌面上有9个菜单（表13）和带有10个快捷按钮的工具栏组，（图示、操作演示）（3）改变桌面设置：(Setting) File 菜单中Preference对话框中设置（图示、操作演示）2. 命令窗口：(Command window)MATLAB的主要交互窗口。用于输入MATLAB 命令、函数、数组、表达式等信息，并显示图形以外的所有计算结果。 例如从键盘输入矩阵A=1 2 3; 4 5 6; 7 8 9 按Enter 键后屏幕立即显示结果A= 1 2 3 4 5 67 8 9命令窗口可作为一个多功能高级计算器，如要计算18+(5sin/6)/2+cos/6 只须按MATLAB格式要求键入；18+5*sin(pi/6)/(2+cos(pi/6)，然后按Enter键既可在窗口内显示出计算结果：ans= 18.8723可利用键回调命令行，任意改动公式中的数据并重新计算。（例）还可在命令窗口输入最后一次输入命令的开头字符或字符串，然后用键调出该命令行。MATLAB是标准的Windows界面，可利用菜单中的命令完成对工作窗口的操作。其命令行功能键和快捷键与Windows 的一般应用程序相似，（自学）3工作空间窗口：(Workspace Window) 用于储存各种变量和结果的空间，显示变量的名称、大小、字节数及数据类型，对变量进行观察、编辑、保存和删除。（图示、操作演示）。临时变量不占空间，为了对变量的内容进行观察、编辑与修改，可以用三种方法打开内存数组编辑器。*双击变量名；*选择该窗口工具栏上的打开图标；*鼠标指向变量名，点击鼠标右键，弹出选择菜单，然后选项操作。（示例）欲查看工作空间的情况，可以在命令窗口键入命令whos（显示存在工作空间全部变量的名称、大小、数据类型等信息）或命令who（只显示变量名）4当前目录浏览器：(Current Directory)用于显示及设置当前工作目录，同时显示当前工作目录下的文件名、文件类型及目录的修改时间等信息。只有在当前目录或搜索路径下的文件及函数可以被运行或调用。（图示、操作演示）设置当前目录可以在浏览器窗口左上角的输入栏中直接输入，或点击浏览器下拉按钮进行选择。还可用cd命令在命令窗口设置当前目录，如：cd c:mydir 可将c盘上的mydir目录设为当前工作目录。（5）命令历史窗口：(Command History)记录已运行过的MATLAB命令历史，包括已运行过的命令、函数、表达式等信息，可进行命令历史的查找、检查等工作，也可以在该窗口中进行命令复制与重运行。（图示、操作演示）6启动平台：(Launch Pad)（6.0版） 帮助用户方便地打开和调用MATLAB 的各种程序、函数和帮助文件。平台列出了系统中安装的所有的MATLAB产品的目录，可以通过双击来启动相应的选项。7.0版取消了这个窗口，事实上Help工具完全具备它的功能。（图示、操作演示）7.MATLAB 的搜索路径：(Searching Path)MATLAB定义的一系列文件路径的组合，缺省状态下包括当前路径和已安装的全部工具箱的路径。（图示、操作演示）当在命令窗口输入一个字符串时，MATLAB按下列顺序开始搜索：（1） 在工作空间中搜索是否有以该字符串为变量名的变量，有则返回该变量的值；（2） 搜索是否有同名的MATLAB内部函数，如果有，执行该内部函数；（3） 在当前目录中查找与该字符串同名的M文件，如果有，执行该文件；（4） 在搜索目录中查找与该字符串同名的M文件，如果有，执行该文件； 如果在搜索目录中存在多个同名函数，则只执行搜索路径中的第一个函数，其他函数不再执行。搜索目录的设置通过选择主菜单Set Path菜单项进行。用Add Folder按钮可以将某一目录加入搜索路径，选择Add with Subfolder按钮可将选中目录的子目录也包括在搜索路径中。8内存数组编辑器：(Array Editor)提供对数值型或字符型二维数组的显示和编辑功能，对其他数据类型都不能编辑。通过工作空间窗口打开所选的变量时，该编辑器启动。（图示、操作演示）9帮助浏览器：(Help Browser) （1）帮助浏览器：提供方便快捷的帮助信息获取途径和图文并茂的帮助内容，MATLAB7.0是通过勾选Desktop菜单中的Help选项打开一个独立的交互式帮助浏览器。（2）help 命令：在命令窗口输入help命令，也是MATLAB寻找在线帮助的一种方便而快捷的方式。（图示、操作演示）例 1. help (列出主要的帮助主题)HELP topics:matlabgeneral - General purpose commands.matlabops - Operators and special characters.matlablang - Programming language constructs.matlabelmat - Elementary matrices and matrix manipulation.matlabelfun - Elementary math functions.matlabspecfun - Specialized math functions.matlabmatfun - Matrix functions - numerical linear algebra.matlabdatafun - Data analysis and Fourier transforms.matlabaudio - Audio support.matlabpolyfun - Interpolation and polynomials.matlabfunfun - Function functions and ODE solvers.matlabsparfun - Sparse matrices.matlabgraph2d - Two dimensional graphs.matlabgraph3d - Three dimensional graphs.matlabspecgraph - Specialized graphs.例 2. help exp （列出指定主题下的函数说明）EXP Exponential. EXP(X) is the exponential of the elements of X, e to the X. For complex Z=X+i*Y, EXP(Z) = EXP(X)*(COS(Y)+i*SIN(Y). See also LOG, LOG10, EXPM, EXPINT. Overloaded methods help sym/exp.m help fints/exp.m help demtseries/exp.m（3）lookfor 命令：(lookfor commend) 可以根据用户提供的完整或不完整的关键词，搜索出一组与之相关的命令或函数。（图示、操作演示）例：lookfor integralELLIPKE Complete elliptic integral.EXPINT Exponential integral function.DBLQUAD Numerically evaluate double integral. QUAD Numerically evaluate integral, adaptive Simpson quadrature.QUAD8 Numerically evaluate integral, higher order method.QUADL Numerically evaluate integral, adaptive Lobatto quadrature.COSINT Cosine integral function.SININT Sine integral function.ASSEMA Assembles area integral contributions in a PDE problem.COSINT Cosine integral function.FOURIER Fourier integral transform.IFOURIER Inverse Fourier integral transform.SININT Sine integral function.BLKPIDCON The output of the block is the sum of proportional, integral and（4）模糊查询：(fuzzy Inquiry) 用户只须输入命令的前几个字母，然后键入Tab键 MATLAB 就会列出所有以这个字母开始的命令。（图示、操作演示）例: 在命令窗口键入plot然后按Tab键，可得各种以plot为字头的命令：plot plotbr plotes plotmap plotperf plottr plot3 plotchar plotfa plotmatrix plotpv plotv plot3m ploteach plotfis plotmf plotscale plotvec plotall plotedit plotfrsp plotnic plotsm plotyy plotbintree plotep plotlr plotnyq plotsom plotbode ploterr plotm plotpc plotstep （5）帮助台：（doc）帮助台比帮助命令及帮助窗口提供更多的帮助信息。键入命令helpdesk可进入帮助台，可以利用浏览器的功能浏览帮助信息。 （6）在线帮助页：（doc）命令doc后加关键字，MATLAB会自动定位到相关页码，在线帮助页包括所有的字体、图形和图像都可以直接打印。*演示：（Demo）交互式界面引导的内置演示程序，运行这些程序可以对照屏幕上的显示仔细的研究实现演示的有关M文件，其独特的示范作用是书籍难以替代的。演示方法：1、指令窗口上的Demos指令 2、菜单栏中Demos菜单四MATLAB的基本操作1 简单矩阵的建立(matrix setting)Matrix: A kind of special type of data structure, most function and operation of MATLAB were based on it. It is a set of numbers arranged using a rectangular grid of rows and columns. *Scalar: It is just a single number and it can be considered as a special matrix with one row and one column. *Vector: It is a series of numbers arranged in a row or a column; Also we can refer to the vector as a special matrix with one row or one column. It may be called a row vector or a column vector.MATLAB以矩阵为基本运算对象，标量可看作11的矩阵，矢量看作n1或1n的矩阵。输入方式：(Input Mode)（1）以直接列出元素的形式输入：(simply initializing matrices by the method to explicitly lists the values )把矩阵元素直接排列到方括号 中，每行内的元素用逗号或空格分开，行与行之间用分号隔开。例： a=1 2 3；2 4 6；8 3 5 或 a=1, 2, 3；2, 4 ,6；8, 3 ,5 大矩阵可分行输入： a=1 2 32 4 68 3 5（2）. 通过语句和函数产生：(Creating a new matrix from a existing matrix throw MATLAB language or functions) 对于已经存在的矩阵，可用函数或表达式产生新的矩阵。 例如： 矩阵 a和x已存在，利用 y=sin(x) 和c=a+0.1*(1+a/2) 命令将产生新矩阵y和c。利用内部语句和函数可以快速产生一些特别有用的工具矩阵，如全0 阵，全 1阵，单位阵，随机阵等。（3）.在m文件中创建矩阵：(Creating a matrix within the M file)通过建立MATLAB的M文件可完成矩阵的输入，如建立B.m的文件，内容为：B=3 4 2;1 3 5;6 4 3 或 B=3 4 21 3 56 4 3则在命令窗口中使用B命令语句可以调用B矩阵。（4） 从外部的数据文件中装入：(Read the Matrix from external data file)利用 load 或 fread 命令可以读取MATLAB早期版本产生的矩阵，也可读取有其他应用程序产生的数据（或矩阵）。2 矩阵元素(Element of matrix: Any kind of expression can be used as a matrix element)可以用任何形式的表达式来充当矩阵元素，如：x=-1.3 sqrt(3) (1+2+3)*4/5将得到矩阵： x= -1.3000 1.7321 4.8000可以定义或修改矩阵中某一元素，如操作：x=-1.3 sqrt(3) (1+2+3)*4/5x(5)=abs(x(1) 得一个新矩阵x= -1.3000 1.7321 4.8000 0 1.3000可以用小矩阵构成大矩阵, 如：a=1 2 3;4 5 6;7 8 9; c=a;10,11,12 结果为:c= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12或a=1 2 3;4 5 6;7 8 9; r= 10 11 12 ; c= a;r 可得同样矩阵 c= 1 2 3 4 5 67 8 9 10 11 12可使用”:”(colon) 从大矩阵中抽取小矩阵, (withdraw a small matrix from a big matrix)如:a=1 2 3;4 5 6;7 8 9; r= 10 11 12 ; c= a;r d=c(1:3,:) 意为抽取一到三行的各列, 结果为:d= 1 2 3 4 5 67 8 9e=c(:,1:2) 意为抽取一到二列的各行, 结果为: 1 2 4 5 7 8 10 11 3 语句与变量(Statement and variable)MATLAB 语句的常用格式: 变量=表达式（;） (variable=expression(;) 或简化为: 表达式（;）表达式可以由运算符(Operator)、特殊字符(special character)、函数名(function name)、变量名(variable name) 等组成，表达式的结果为一矩阵，它赋给左边的变量。如省略变量名和“=”，则自动产生一个名为ans的变量， 如： 1900/81 结果为：ans=23.4568 4568并显示在屏幕上，如语句以分号结束，则结果不显示，如： p=a*a; 只完成运算，但不显示结果。表达式较长时可利用续行符“. . .”, 如:s=1-1/2+1/3-1/4+1/5-1/6+1/7-. . .1/8+1/9-1/10+1/11-1/12;计算结果为: 0.6532注：续行号前不应是数字，数字后应为运算符、空格或加一个点号。MATLAB变量：变量名必须用字母打头，之后可以是任何字母、下划线或 者数字，变量名最多不超过31个字符，31个字符后的字符将被忽略。4 复数和复数矩阵 (Complex and complex matrix)复数用特殊字符i或j 表示。i=sqrt(-1), 其值在工作空间显示为 0+1.0000i. 例： 输入 z=3+4i 或z=3+4j 结果一样。 MATLAB 中复数有下面的语句生成办法：z=a+b*i 或 z=r*exp(i*) 其中r为复数的模，为复数辐角的弧度数。复数的两种输入方法：（1） a=1 2;3 4+i*5 6;7 8（2） a=1+5i 2+6i; 3+7i 4+8i 结果相同: a = 1.0000 + 5.0000i 2.0000 + 6.0000i 3.0000 + 7.0000i 4.0000 + 8.0000i注：(1) 当复数的虚部(image)为一个确定的数（而不是变量或矩阵）时，可省略“*”，如1+2*i可写成1+2i, 但a+b*i 不能写成 a+bi, 1 2+3 4*i不能写成 1 2 + 3 4i (2) 当复数作为矩阵元素时，复数内不能留有空格，如 1 +5i, MATLAB中任何矩阵的元素内部都不能留有空格，否则会被当作两个元素处理而出错。（3） 如在程序设计中i 、j 被定义为其他变量则应定义另一新的复数单位。如 i1。 5. 永久变量：(permanent variable)系统本身在启动时定义的变量，驻留在工作空间中，它们是： ans: (stores expression value)系统默认的变量名eps：(represents floating-point precision)容差变量，定义为0到最近浮点数的距离。在PC机上等于2-52，即精确到2.2210-16；pi ：(represents the value ) 圆周率的近似值3.141565358979Inf 或inf: (represents the value )正无穷大，定义为（1/0）NaN：(represents the value Not-a-Number) 非数（Not a number）, Inf/Inf或0/0运算产生,表示不定值。i, j ： 虚数单位，定义i=-11/2 , j=-11/26. 数和算术表达式(Number and arithmetic expression)MATLAB采用10进制惯例， 表示10 的幂次用符号e或E：3 -99 0.001 9.456 1.3e-3 4.5E21数值的相对精度是eps,即大约保持16位有效数字。MATLAB的算数运算符号(Arithmetic Operator)：+ 加 addition , - 减 subtraction , * 乘 multiplication , 左除 left division , / 右除 right division, 幂 exponentiation对于标量，两种除法运算的结果相同，对于矩阵两种除法表示两种不同的除数矩阵和被除数矩阵的关系。7 数据的显示格式(The display format of number) MATLAB的数据显示格式由format命令来控制，他只影响结果在屏幕上的显示，不影响其计算与存储。MATLAB总是以双精度执行所有的运算。数据的显示格式。 有十种数据的显示格式可供选择： 格 式对应结果 命令 含义 4/3 1.2345e-6format shortformat longformat short eformat long eformat short gformat long g format hex format +format rat format bank短格式长格式短格式e方式长格式e方式短格式g方式长格式g方式16进制格式+格式分数格式银行格式1.33331.333333333333331.3333e+0001.33333333333333e+0001.33331.333333333333333ff5555555555555+4/31.33 0.00000.000001234500001.2345e-0061.234500000000000e-0061.2345e-0061.234500000000000e-0063eb4b6231abfd271+1/8100450.00 对于长短格式，如果矩阵的最大元素