第1章_Matlab软件入门..ppt

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1、MATLAB实用教程葛广英葛广英 博士博士/教授教授E-mail:,Tel:82380361程序和编程语言n1 1、程序的定义、程序的定义程序程序 是按照一定的逻辑进行组合的是按照一定的逻辑进行组合的，可以使计算，可以使计算机完成特定功能的一组机完成特定功能的一组指令。指令。n在以后的学习过程中，很多时候，我们会觉得程在以后的学习过程中，很多时候，我们会觉得程序就是指令；同样很多时候，我们会觉得程序就序就是指令；同样很多时候，我们会觉得程序就是逻辑。是逻辑。n代码、程代码、程序和软件序和软件:很很多的时候，我们并不区分多的时候，我们并不区分它们它们。比如我们在写那些表达我们的思想逻辑时，我们比

2、如我们在写那些表达我们的思想逻辑时，我们喜欢说喜欢说“编程序编程序”或或“写代码写代码”；而当程序完成，；而当程序完成，可以待价而沽时，我们称它为软件产品。可以待价而沽时，我们称它为软件产品。预备知识：预备知识：2n计算机系统裸机裸机操作系统操作系统操作系统操作系统应用软件应用软件应用软件应用软件1.DOS2.Windows3.Vista4.Unix5.Linux预备知识：预备知识：Matlab3 机器语言机器语言:由计算机硬件系统可以识别的二进制指由计算机硬件系统可以识别的二进制指令组成的语言称为机器语言令组成的语言称为机器语言。计算机发展的初期，软件工程师们只能用机器语言来计算机发展的初期

3、，软件工程师们只能用机器语言来编写程序。这一阶段，在人类的自然语言和计算机编程语编写程序。这一阶段，在人类的自然语言和计算机编程语言之间存在着巨大的鸿沟。言之间存在着巨大的鸿沟。汇编语言汇编语言:将机器指令映射为一些可以被人读懂将机器指令映射为一些可以被人读懂的助记符，如的助记符，如ADD、SUB、MOV、JMP等。等。此时编程语言与人类自然语言间的鸿沟略有缩小，但此时编程语言与人类自然语言间的鸿沟略有缩小，但仍与人类的思维相差甚远。因为它的抽象层次太低，程序仍与人类的思维相差甚远。因为它的抽象层次太低，程序员需要考虑大量的机器细节。员需要考虑大量的机器细节。2 2、语言的产生与发展、语言的产

4、生与发展预备知识：预备知识：4高级语言高级语言高级语言屏蔽了机器的细节，提高了语言的高级语言屏蔽了机器的细节，提高了语言的抽象层次，程序中可以采用具有一定涵义的抽象层次，程序中可以采用具有一定涵义的数据命名和容易理解的执行语句。这使得在数据命名和容易理解的执行语句。这使得在书写程序时可以联系到程序所描述的具体事书写程序时可以联系到程序所描述的具体事物。物。C/C+语言语言Matlab语言语言:被称为第四代高级语言被称为第四代高级语言预备知识：预备知识：5Matlab 软件的发展史软件的发展史nMATLAB是是Matrix Laboratory的缩写的缩写n发展史：发展史：（1）20世世纪纪70

5、年年代代后后期期，美美国国Cleve Moler博博士士讲讲授授线线性性代代数数时时，发发现现应应用用其其他他高高级级编编程程语语言言极极为为不不便便，于于是是与与同同事事构构思思设设计计了了一一组组调调用用LINPACK和和EISPACK库库程程序序的的“通通俗俗易易用用”的的接接口口，既既是是基基于于Fortran语语言言的的萌萌芽芽状状态态的的MATLAB。（2）1984年年Jonh Little、Cleve Moler、Steve Bangert合合作作成立了成立了 MathWorks公司，专门从事公司，专门从事MATLAB软件开发；软件开发；此后，其内核采用此后，其内核采用C语言编写

6、。语言编写。6 （3）1993年推出年推出 4.0版本版本 （4）1997年推出年推出 5.0版本版本 （5）2000年推出年推出 6.0版本版本 （6）2004年推出年推出 7.0版本版本 （7）2006年后推出年后推出R系列，系列，“R+年份年份+代码代码”如今最新的是如今最新的是MATLAB R2010b 7 虽然虽然MATLAB是全英文界面，但成为世界上最是全英文界面，但成为世界上最流行的、应用最广泛的工程计算和仿真软件流行的、应用最广泛的工程计算和仿真软件.nMATLAB集集矩矩阵阵运运算算、数数值值分分析析、图图形形显显示示和和仿仿真真于于一一体体，被被广广泛泛应应用用于于自自动动

7、控控制制、数数学学运运算算、计计算算机机技技术术、图图像像信信号号处处理理、汽汽车车工工业业和和语语音音处处理理等等行行业业，是是国国内内外外高高校校和和科科研研部部门门进进行科学研究的重要工具。行科学研究的重要工具。n MATLAB是是一一个个交交互互式式开开发发系系统统，其其基基本本数数据据要要素素是是矩矩阵阵；本本课课程程中中以以MATLAB7.0为为平平台进行全面介绍。台进行全面介绍。8 MATLAB程序的工作方式：程序的工作方式：高级语言工作方式有高级语言工作方式有解释和编译解释和编译两种两种.MATLAB采用采用解释解释方式。方式。C/C+采用采用编译方式编译方式。9Matlab应

8、用举例:10 11课程安排：n 总学时：总学时：48 学时学时 其中课堂教学：其中课堂教学：32学时学时 实验教学：实验教学：16学时学时 （第（第3周开始周开始 09级级5、6、7 班单周实验）班单周实验）时间：周三时间：周三 5-6节节 地点：地点：实验楼实验楼A区一楼区一楼A3、A4实验室实验室12参考书（参考书（Reference）n1.MATLAB实用教程实用教程林旭梅林旭梅 葛广英主编，中国石油大学出版社葛广英主编，中国石油大学出版社n2.MATLAB教程及实训教程及实训 曹弋，机械工业出版社。曹弋，机械工业出版社。n3.MATLAB Programming for Enginee

9、rs(第第二二版版)，Stephen J.Chapman著，北京：科学出版社著，北京：科学出版社,2005.8n4.精通精通MATLAB，葛哲学编著，北京：电子工业出版社，葛哲学编著，北京：电子工业出版社，2008.2n5MATLAB7.0实实用用指指南南，苏苏金金明明、王王永永利利编编著著，北北京京：电电子子工工业出版社，业出版社，2004.11 n6MATLAB及及在在电电子子信信息息课课程程中中的的应应用用陈陈怀怀琛琛、吴吴大大正正、高高西西全编著，北京：电子工业出版社全编著，北京：电子工业出版社13第第1章章 MATLAB 软件入门软件入门n1.1 MATLAB 软件的特点软件的特点n

10、1.2 MATLAB 软件的安装和启动软件的安装和启动n1.3 MATLAB 软件桌面软件桌面 n1.4 Help帮助系统帮助系统 141.1 MATLAB 软件的特点软件的特点1.1.1 MATLAB软件的特点nMATLAB系统由：系统由：MATLAB开发环境开发环境 MATLAB语言语言 MATLAB数学函数库数学函数库 MATLAB图形处理系统图形处理系统 MATLAB应用程序接口（应用程序接口（API）15MATLAB作为一种高效率的科学工程运算软件，作为一种高效率的科学工程运算软件，与其他软件相比，有着自身的显著特点：与其他软件相比，有着自身的显著特点：n可视化的操作界面，结构化的程

11、序控制语言；且支持可视化的操作界面，结构化的程序控制语言；且支持面向对象的程序设计。面向对象的程序设计。n丰富的运算符和强大函数库及相应的扩展工具包丰富的运算符和强大函数库及相应的扩展工具包;支持支持矩阵运算和数组运算，程序编写简短，数据处理速度矩阵运算和数组运算，程序编写简短，数据处理速度快效率高。快效率高。n内嵌的内嵌的Simulink，无需大量的程序代码，即可实现对，无需大量的程序代码，即可实现对复杂系统的交互式动态建模、仿真以及综合分析。复杂系统的交互式动态建模、仿真以及综合分析。n对数据处理结果，对数据处理结果，MATLAB支持多种形式的二维支持多种形式的二维/三三维的图形表达，图形

12、功能强大。维的图形表达，图形功能强大。nMATLAB支持支持DDE(动态数据交换)和和ActiveX，扩展性，扩展性能好。能好。16PS:MATLAB软件共生产品软件共生产品nMathWorks公司开发的产品公司开发的产品是一个庞大的系统家族，包是一个庞大的系统家族，包括括MATLAB产品家族、产品家族、Simulink产品家族和二者的产品家族和二者的链接产品。链接产品。n工具箱（工具箱（Toolbox）和模块集）和模块集(Blockset)就是基于就是基于MATLAB/Simulink环境的。环境的。n包括应用数学类、控制类、包括应用数学类、控制类、图像处理、信号处理、神经图像处理、信号处理

13、、神经网络类等工具箱和模块集。网络类等工具箱和模块集。171.1.2 MATLAB 7.0的新特点的新特点nMATLAB7.0在在6.5的基础上做了改善，具体如下：的基础上做了改善，具体如下：n桌面工具和开发环境桌面工具和开发环境n编程编程n支持创建嵌套函数和匿名函数；支持创建嵌套函数和匿名函数；n支持有条件的断点设置功能；支持有条件的断点设置功能；n支持模块化的注释功能。支持模块化的注释功能。n数学运算数学运算 n图形和图形和3-D视图视图nGUI构建构建n文件文件I/O和外部接口和外部接口n性能和平台支持性能和平台支持181.2 MATLAB 软件的安装和启动软件的安装和启动1.2.1 M

14、ATLAB 7.0的安装的安装 nMATLAB支持支持Windows/UNIX/MacOSX 环境下的安装与运行。环境下的安装与运行。n以以Windows系统为例演示安装过程系统为例演示安装过程(略略).输入用户名 输入公司名 键入序列号 单击“Next”按钮图图1.2“License Information”对话窗体对话窗体191.2.2 MATLAB的启动和退出的启动和退出n1.MATLAB的启动的启动n双击桌面上的启动快捷图标双击桌面上的启动快捷图标 n选择选择“开始开始”“程序程序”“MATLAB”，或，或者在桌面上的图标，就可以启动者在桌面上的图标，就可以启动MATLAB 7.0的工

15、作界面。的工作界面。n2.MATLAB的退出的退出 在在MATLAB的命令窗口输入的命令窗口输入“exit”命令；命令；在在MATLAB的命令窗口输入的命令窗口输入“quit”命令；命令；直接单击直接单击MATLAB命令窗口的命令窗口的 按钮。按钮。201.2.3 MATLAB的开发环境配置的开发环境配置（1）.初始化工作路径设置初始化工作路径设置n在默认的情况下，路径在默认的情况下，路径$MATLABwork文件夹用于文件夹用于存储用户编辑的存储用户编辑的M文件文件;n用户可以对用户可以对MATLAB初始工初始工作路径进行重新设置作路径进行重新设置:“MATLAB7.0 属性属性”对话框对话

16、框中，修改其中的中，修改其中的“起始位置起始位置”项并单击项并单击“确定确定”按钮即按钮即可。可。21（2）MATLAB环境选项设置环境选项设置 若一些信息、默认定义或程序代码需每若一些信息、默认定义或程序代码需每次启动次启动MATLAB都被击发执行，用户可都被击发执行，用户可以在以在$MATLABtoolboxlocal文件夹内创文件夹内创建一个建一个startup.m文件来存储这些信息、文件来存储这些信息、默认定义或程序代码。默认定义或程序代码。22历史命令窗口历史命令窗口工工作作空空间间窗窗口口/当当前目录浏览器窗口前目录浏览器窗口开始按钮开始按钮命令窗口命令窗口MATLAB菜单菜单MA

17、TLAB工具栏工具栏1.3 MATLAB 软件桌面软件桌面231.3.1 MATLAB主菜单及功能主菜单及功能 n1.菜单菜单n MATLAB 还会根据不同的窗口，增加一些浮还会根据不同的窗口，增加一些浮动菜单。菜单中的各项命令的功能参看表动菜单。菜单中的各项命令的功能参看表1-21-6所示。所示。n（1）File菜单；菜单；n（2）Edit菜单；菜单；n（3）Debug菜单；菜单；n（4）Desktop菜单；菜单；n（5）Windows菜单；菜单；n（6）Help菜单。菜单。24n（7）开始菜单）开始菜单n 在在MATLAB操作界面的左下角有一个按钮，操作界面的左下角有一个按钮，是是MATL

18、AB的快捷菜单。的快捷菜单。n 开始菜单中显示的为现场菜单，包括交互界开始菜单中显示的为现场菜单，包括交互界面窗口的列表，快捷方式和常用的子菜单项。面窗口的列表，快捷方式和常用的子菜单项。251.3.2 MATLAB命令窗口命令窗口nMATLAB的命令窗口，可运行变量、函数以及的命令窗口，可运行变量、函数以及M文件文件的脚本程序，并显示结果数据。的脚本程序，并显示结果数据。1、命令窗口的打开：、命令窗口的打开：(1)默认情况下启动默认情况下启动MATLAB时，命令窗口打开时，命令窗口打开 (2)若命令窗口未打开，可单击若命令窗口未打开，可单击MATLAB主菜单的主菜单的“Desktop”菜单项

19、，选择其菜单项，选择其“Command Window”子菜子菜单选项，即可打开单选项，即可打开MATLAB的命令窗体。的命令窗体。(3)若命令窗口未打开，且用户只需简单的命令行输入界若命令窗口未打开，且用户只需简单的命令行输入界面而不需要其他的桌面工具，可点击主菜单面而不需要其他的桌面工具，可点击主菜单“Desktop”菜单项，选择其下的菜单项，选择其下的“Desktop Layout/Command Window Only”子菜单项即可。子菜单项即可。262、命令窗口的属性设置、命令窗口的属性设置n点击点击MATLAB主菜单的主菜单的“File/Preferences”菜单项，在弹出的菜单项

20、，在弹出的Preferences对话窗口中选择对话窗口中选择“Command Window”273、命令窗口的输入输出控制、命令窗口的输入输出控制n数字输出格式和显示形式的控制：可通过运行数字输出格式和显示形式的控制：可通过运行format函数或设置命令窗口的函数或设置命令窗口的Text Display属性实现。属性实现。n抑制输出：若在命令窗口的命令行键入声明后直接按抑制输出：若在命令窗口的命令行键入声明后直接按“Enter”键，会在命令窗体直接显示结果数据。但当键，会在命令窗体直接显示结果数据。但当编制一个大程序时，中间结果往往不需要步步显示，编制一个大程序时，中间结果往往不需要步步显示，

21、此时，可以用分号操作此时，可以用分号操作“;”来实现程序的运行但不会来实现程序的运行但不会在换行后直接显示中间结果，如在换行后直接显示中间结果，如 a=zeros(5);n若语句较长，一行写不完，需要两行或更多行时，则若语句较长，一行写不完，需要两行或更多行时，则可以用可以用“”做连接符，如：做连接符，如：b=1-1/2+1/3-1/4+1/5-1/6+1/7.-1/8+1/9-1/10+1/11-1/12284、命令窗口的清空、命令窗口的清空n若要对命令窗口的所有操作清空，可采用以下若要对命令窗口的所有操作清空，可采用以下方式实现：方式实现：（1）在）在MATLAB系统软件桌面的主菜单上，选

22、系统软件桌面的主菜单上，选择择“Edit/Clear Command Window”菜单项。菜单项。（2）在命令窗口运行）在命令窗口运行clc命令。命令。291.3.3 MATLAB工作空间及文件管理工作空间及文件管理 1、工作空间、工作空间 工作空间是当一组命令、函数或工作空间是当一组命令、函数或M文件执文件执行时所产生的所有变量和数组的集合。在命令行时所产生的所有变量和数组的集合。在命令窗口执行的所有命令共享一个工作空间，所以窗口执行的所有命令共享一个工作空间，所以可共享变量。可共享变量。注意：注意：MATLAB的函数都有自己的工作空间，的函数都有自己的工作空间，这与这与MATLAB的脚本

23、文件不同。的脚本文件不同。30工作空间浏览器数组编辑器浏览或编辑数组各元素值删除工作空间中的变量：删除工作空间中的变量：（1）在工作空间浏览器内选择待删除变量或数组，然后点击右键且在弹出的快）在工作空间浏览器内选择待删除变量或数组，然后点击右键且在弹出的快捷菜单内选择捷菜单内选择“delete”菜单项即可实现菜单项即可实现（2）在工作空间浏览器内选择待删除变量或数组，选择）在工作空间浏览器内选择待删除变量或数组，选择MATLAB主菜单上的主菜单上的“Edit/Delete”菜单项即可实现菜单项即可实现（3）用）用clear 命令来实现，其一般的应用格式为：命令来实现，其一般的应用格式为：cle

24、ar var1 var2.其中，其中，var1和和var2 是要被删除的变量名。是要被删除的变量名。（4）命令）命令clear variables 或或clear，则用于删除所有的变量，则用于删除所有的变量 312、文件管理、文件管理nMATLAB一关闭，其工作空间就会失效，因此，一关闭，其工作空间就会失效，因此，工作空间内的变量和数组也会随之失效，所以，工作空间内的变量和数组也会随之失效，所以，对工作空间有必要进行存储以备后用。对工作空间有必要进行存储以备后用。1）对工作空间的）对工作空间的存储存储 用用save命令命令/函数实现存储，其一般格式是：函数实现存储，其一般格式是：save fi

25、lename var1 var2.32 eg.将数组以将数组以ASCII码格式存入文件码格式存入文件test.dat，clear;%清空工作空间清空工作空间 a=zeros(2);c=20 7;3 10;%定义数组定义数组 save-ascii e:testMattest.dat 若将数组以若将数组以M文件存储，则执行如下代码：文件存储，则执行如下代码：clear;a=zeros(2);c=20 7;3 10;save e:testMattestM.mat33n单击系统主菜单的菜单项单击系统主菜单的菜单项“File/Save”或或workspace浏览器窗口工具条上的保存按钮，浏览器窗口工具条

26、上的保存按钮，实现对工作空间所有数组的存储。实现对工作空间所有数组的存储。n在在workspace浏览器中选择待存储的数组，点浏览器中选择待存储的数组，点击右键，在弹出的快捷菜单中选择击右键，在弹出的快捷菜单中选择“Save As”功能菜单，实现对选择数组的存储功能菜单，实现对选择数组的存储 342)对工作空间数组的载入对工作空间数组的载入 采用采用load命令命令/函数来实现，一般形式如下：函数来实现，一般形式如下：load filename expr1 expr2.eg1.将文件将文件e:testMattest.dat中的数据载入工作中的数据载入工作 空间，变量名默认为文件名，即：空间，变

27、量名默认为文件名，即：load e:testMattest.dat testeg2.将文件将文件e:testMattestM.mat中的变量中的变量c载入工载入工作空间，即作空间，即 load e:testMattestM.mat c c35n单单击击workspace浏浏览览器器窗窗口口工工具具条条上上的的文文件件导导入入按按钮钮，选选择择并并打打开开待待导导入入的的数数组组所所在在的的文文件件，在在弹弹出出的的数数据据导导入入对对话话窗窗口口“Import Wizard”中中，选选择择全全部部或或部部分分待待导导入入的的数数组组，实实现现对对数数据据文文件件的的全全部部或或局局部部数数组组

28、导导入入到到内内存的操作。存的操作。361.4 Help帮助系统帮助系统1.4.1 Help帮助导航简介帮助导航简介 n菜单或菜单或“？”按钮按钮n1.help命令命令 help命令可以获得命令可以获得MATLAB命令和命令和M文件的帮助信息，文件的帮助信息，如果知道准确的命令名称或主题词，使用如果知道准确的命令名称或主题词，使用help命令来命令来查找最快捷。查找最快捷。help 命令名称命令名称n2.lookfor命令命令nlookfor命令是在所有的帮助条目中搜索关键字，常用命令是在所有的帮助条目中搜索关键字，常用来查找具有某种功能而不知道准确名字的命令。来查找具有某种功能而不知道准确名

29、字的命令。lookfor topic-all37381.4.2 Demo演示演示Demos面板为面板为MATLAB提供了提供了Demo演示。演示。获得获得demos演示程序的方式如下：演示程序的方式如下：n在在MATLAB软件桌面的主菜单上，选择软件桌面的主菜单上，选择“Help/Demos”菜单项获取菜单项获取demos演示程序。演示程序。n在在MATLAB的帮助系统中，选择的帮助系统中，选择demos活页获活页获取取demos演示程序。演示程序。n在在MATLAB的命令窗口，运行的命令窗口，运行demo命令获取命令获取demos演示程序。演示程序。39PS:MATLAB文件格式文件格式 n

30、常用文件类型常用文件类型.m、.mat、.fig、.mdl、.mex、.p 。n1.程序文件：程序文件：程序文件即程序文件即M文件（文件（M-File），其文），其文件的扩展名为件的扩展名为.m。n2.数据文件：数据文件：数据文件即数据文件即MAT文件，其文件文件，其文件的扩展名为的扩展名为.mat。n3.图形文件：图形文件：图形文件（图形文件（Figure）的扩展名为）的扩展名为.fig40n4.模型文件：模型文件：模型文件（模型文件（Model）扩展名为）扩展名为.mdl，可以在可以在“File”菜单中创建菜单中创建Model时生成时生成.mdl文件。文件。n5.可执行文件：可执行文件：可

31、执行文件即可执行文件即MEX文件，其文件文件，其文件的扩展名为的扩展名为.mex。n6.项目文件：项目文件：项目文件的扩展名为项目文件的扩展名为.prj。n7.P码文件：码文件：P码文件即伪代码文件，是码文件即伪代码文件，是M文件被文件被调用后在内存中生成的内部伪代码。调用后在内存中生成的内部伪代码。41附录：nclc 清除指令窗清除指令窗 clear 清除内存变量和函数清除内存变量和函数 clf 清除图对象清除图对象 clock 时钟时钟 exist 检查变量或函数是否已定义检查变量或函数是否已定义 exit 退出退出Matlab环境环境 nload 从从MAT文件读取变量文件读取变量 pwd 显示当前工作目录显示当前工作目录nquit 推出推出Matlab 环境环境 save 把内存变量保存为文件把内存变量保存为文件 workspace 启动内存浏览器启动内存浏览器42