MATLAB系统环境.ppt

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1、武武 斌斌邮箱：邮箱：第一节第一节 MATLAB MATLAB概貌概貌1.1 MATLAB1.1 MATLAB的发展的发展1.2 MATLAB1.2 MATLAB的主要功能的主要功能1.3 MATLAB1.3 MATLAB功能演示功能演示v语言的发展语言的发展matlabmatlab语言是由美国的语言是由美国的Clever MolerClever Moler博士于博士于19801980年开年开发的发的设计者的初衷是为解决设计者的初衷是为解决“线性代数线性代数”课程的矩阵运算课程的矩阵运算问题问题取名取名MATLABMATLAB即即MatMatrix rix LabLaboratory orat

2、ory 矩阵实验室的意思矩阵实验室的意思MATLABMATLAB将一个优秀软件的易用性与可靠性、通用性与将一个优秀软件的易用性与可靠性、通用性与专业性专业性 、一般目的的应用与高深的科学技术应用有、一般目的的应用与高深的科学技术应用有机的相结合。机的相结合。MATLABMATLAB已经成为各种系统仿真、数字信号处理、科学已经成为各种系统仿真、数字信号处理、科学可视化等领域的标准语言。可视化等领域的标准语言。Cleve MolerCleve Moler MATLAB MATLAB的发展的发展 1984 1984年，年，MATLABMATLAB第第1 1版版(DOS(DOS版版)1992 1992

3、年，年，MATLAB4.0MATLAB4.0版版 1994 1994年，年，MATLAB 4.2MATLAB 4.2版版 1997 1997年，年，MATLAB 5.0MATLAB 5.0版版 1999 1999年，年，MATLAB 5.3MATLAB 5.3版版 2000 2000年，年，MATLAB 6.0MATLAB 6.0版版 2001 2001年，年，MATLAB 6.1MATLAB 6.1版版 2002 2002年，年，MATLAB 6.5MATLAB 6.5版版 2004 2004年，年，MATLAB 7.0MATLAB 7.0版版v1.1.2 MATLAB1.1.2 MATLA

4、B的主要功能的主要功能1 1数值计算和符号计算功能数值计算和符号计算功能 MATLAB MATLAB以矩阵作为数据操作的基本单位，还提供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。了十分丰富的数值计算函数。MATLABMATLAB和著名的符号计和著名的符号计算语言算语言MapleMaple相结合，使得相结合，使得MATLABMATLAB具有符号计算功能具有符号计算功能。2 2绘图功能绘图功能 MATLAB MATLAB提供了两个层次的绘图操作：一种是对图提供了两个层次的绘图操作：一种是对图形句柄进行的低层绘图操作，另一种是建立在低层绘形句柄进行的低层绘图操作，另一种是建立在低

5、层绘图操作之上的高层绘图操作图操作之上的高层绘图操作。3 3编程语言编程语言 MATLAB MATLAB具有程序结构控制、函数调用、数据结构、具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程序语言特征，而且简单易学、输入输出、面向对象等程序语言特征，而且简单易学、编程效率高。编程效率高。4 4MATLABMATLAB工具箱工具箱 MATLAB MATLAB包含两部分内容：基本部分和各种可选的包含两部分内容：基本部分和各种可选的工具箱。工具箱。MATLAB MATLAB工具箱分为两大类：功能性工具箱和学工具箱分为两大类：功能性工具箱和学科性工具箱。科性工具箱。1.1.3 MATLAB

6、1.1.3 MATLAB功能演示功能演示在在MATLABMATLAB命令窗口中输入命令：命令窗口中输入命令：x=-2*pi:pi/180:2*pi;x=-2*pi:pi/180:2*pi;plot(x,2.(-abs(x),:,x,sin(x)plot(x,2.(-abs(x),:,x,sin(x)第一条命令建立第一条命令建立x x向量，第二条命令绘制曲线。向量，第二条命令绘制曲线。命令执行后，将打开一个图形窗口，并在其中显示命令执行后，将打开一个图形窗口，并在其中显示两个函数的曲线，虚线为两个函数的曲线，虚线为y=2y=2-|x|-|x|,实线为实线为y=sinxy=sinx。在在MATLA

7、BMATLAB命令窗口输入命令：命令窗口输入命令：p=2,0,-3,71,-9,13;p=2,0,-3,71,-9,13;x=roots(p)x=roots(p)其中第一条命令建立多项式系数向量，第二条命其中第一条命令建立多项式系数向量，第二条命令调用令调用rootsroots函数求根。函数求根。x=x=-3.4914 -3.4914 1.6863+2.6947i 1.6863+2.6947i 0.0594+0.4251i 0.0594+0.4251i在命令窗口输入命令：在命令窗口输入命令：a=2,3,-1;8,2,3;45,3,9;a=2,3,-1;8,2,3;45,3,9;b=2;4;23

8、;b=2;4;23;x=inv(a)*bx=inv(a)*b得到结果：得到结果：x=x=0.5531 0.5531 0.2051 0.2051 -0.2784 -0.2784 前两条命令建立系数矩阵前两条命令建立系数矩阵a a和列向量和列向量b,b,第三条命令第三条命令求根。求根。inv(a)inv(a)为为a a的逆矩阵，也可用的逆矩阵，也可用x=abx=ab求根。求根。也可以通过符号计算解此方程。在也可以通过符号计算解此方程。在MATLABMATLAB命令窗命令窗口输入命令：口输入命令：syms x y zsyms x y zx,y,z=solve(2*x+3*y-z-2,8*x+2*y+

9、3*z-4,45*x+3*y+9*z-23)x,y,z=solve(2*x+3*y-z-2,8*x+2*y+3*z-4,45*x+3*y+9*z-23)得到的结果为：得到的结果为：x=x=151/273 151/273y=y=8/39 8/39z=z=-76/273 -76/273在在MATLABMATLAB命令窗口输入命令：命令窗口输入命令：quad(x.*log(1+x),0,1)quad(x.*log(1+x),0,1)得到的结果是得到的结果是:ans=ans=0.2500 0.2500在在MATLABMATLAB命令窗口输入命令：命令窗口输入命令：syms x syms x int(x

10、*log(1+x),0,1)int(x*log(1+x),0,1)得到的结果是：得到的结果是：ans=ans=1/4 1/4 1.2 MATLAB1.2 MATLAB的环境的准备的环境的准备v1.2.1 MATLAB1.2.1 MATLAB的运行环境的运行环境硬件环境：硬件环境：(1)CPU (1)CPU 最好是最好是Penyium Penyium 或更高或更高;(2)(2)内存内存 至少至少128MB,128MB,推荐在推荐在256MB;256MB;(3)(3)硬盘硬盘 120MB,120MB,若安装其他工具箱需要若安装其他工具箱需要260MB260MB(4)CD-ROM(4)CD-ROM驱

11、动器和鼠标。驱动器和鼠标。软件环境：软件环境：(1)Windows 98/NT/2000(1)Windows 98/NT/2000 或或Windows XPWindows XP(2)(2)其他软件根据需要选用其他软件根据需要选用office 2000office 2000v1.2.2 MATLAB1.2.2 MATLAB的安装的安装安装安装MATLAB 6.5MATLAB 6.5系统，需运行系统自带的安装程序系统，需运行系统自带的安装程序setup.exesetup.exe，可以按照安装提示依次操作。，可以按照安装提示依次操作。当当MATLABMATLAB安装安装完毕并首次启动时，完毕并首次启

12、动时，展现在屏幕上的界展现在屏幕上的界面为面为MATLABMATLAB的默认的默认界面，如右图所示。界面，如右图所示。1.2.3 MATLAB1.2.3 MATLAB的启动与退出的启动与退出1 1MATLABMATLAB系统的启动系统的启动与一般的与一般的WindowsWindows程序一样，启动程序一样，启动MATLABMATLAB系统有系统有3 3种常种常见方法：见方法：(1)(1)使用使用Windows“Windows“开始开始”菜单。菜单。(2)(2)运行运行MATLABMATLAB系统启动程序系统启动程序matlab.exematlab.exe。(3)(3)利用快捷方式。利用快捷方式

13、。2 2MATLABMATLAB系统的退出系统的退出要退出要退出MATLABMATLAB系统，也有系统，也有3 3种常见方法：种常见方法：在在MATLABMATLAB主窗口主窗口FileFile菜单中选择菜单中选择ExitExit命令命令在在MATLABMATLAB命令窗口输入命令窗口输入ExitExit或或QuitQuit命令命令单击单击MATLABMATLAB主窗口的主窗口的“关闭关闭”按钮。按钮。1.3 MATLAB1.3 MATLAB操作界面操作界面启动启动MATLABMATLAB后，将进入后，将进入MATLAB 6.5MATLAB 6.5集成环境。集成环境。MATLAB 6.5MAT

14、LAB 6.5集成环境包括集成环境包括:vMATLABMATLAB主窗口主窗口v命令窗口命令窗口(Command Window)(Command Window)v工作空间窗口工作空间窗口(Workspace)(Workspace)v命令历史窗口命令历史窗口(Command History)(Command History)v当前目录窗口当前目录窗口(Current Directory)(Current Directory)v启动平台窗口启动平台窗口(Launch Pad)(Launch Pad)。1.3.1 1.3.1 主窗口主窗口MATLABMATLAB主窗口是主窗口是MATLABMATLA

15、B的主要工作界面。主窗口的主要工作界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，还主要包括菜单栏和工具除了嵌入一些子窗口外，还主要包括菜单栏和工具栏。栏。1 1菜单栏菜单栏 在在MATLAB 6.5MATLAB 6.5主窗口的菜单栏，共包含主窗口的菜单栏，共包含FileFile、EditEdit、ViewView、WebWeb、WindowWindow和和Help 6Help 6个菜单项。个菜单项。(1)File(1)File菜单项：菜单项：FileFile菜单项实现有关文件的操作菜单项实现有关文件的操作(2)Edit(2)Edit菜单项：菜单项：EditEdit菜单项用于命令窗口的编辑操作。菜单项用于命

16、令窗口的编辑操作。(3)View(3)View菜单项：菜单项：ViewView菜单项用于设置菜单项用于设置MATLABMATLAB集成环境的显示集成环境的显示方式。方式。(4)Web(4)Web菜单项：菜单项：WebWeb菜单项用于设置菜单项用于设置MATLABMATLAB的的WebWeb操作。操作。(5)Window(5)Window菜单项：主窗口菜单栏上的菜单项：主窗口菜单栏上的WindowWindow菜单，只包含一菜单，只包含一个子菜单个子菜单Close allClose all，用于关闭所有打开的编辑器窗口，包括，用于关闭所有打开的编辑器窗口，包括M-fileM-file、Figure

17、Figure、ModelModel和和GUIGUI窗口。窗口。(6)Help(6)Help菜单项：菜单项：HelpHelp菜单项用于提供帮助信息。菜单项用于提供帮助信息。1.3.2 1.3.2 命令窗口命令窗口 命令窗口是命令窗口是MATLABMATLAB的主要交互窗口，用于输入命令并显示的主要交互窗口，用于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果。除图形以外的所有执行结果。MATLAB MATLAB命令窗口不仅可以内嵌在命令窗口不仅可以内嵌在MATLABMATLAB的工作界面，也的工作界面，也可以以独立窗口的形式浮动在界面上。可以以独立窗口的形式浮动在界面上。（1 1）选中命令窗口，再选择）选

18、中命令窗口，再选择DesktopDesktop菜单中的菜单中的Undock Command Undock Command WindowWindow命令，就可以浮动窗口。命令，就可以浮动窗口。（2 2）如需将命令窗口嵌入）如需将命令窗口嵌入MATLABMATLAB的工作界面中，可以使用浮的工作界面中，可以使用浮动命令窗口动命令窗口DesktopDesktop菜单中的菜单中的dock Command Windowdock Command Window命令。命令。2 2工具栏工具栏 MATLAB 6.5MATLAB 6.5主窗口的工具栏共提供了主窗口的工具栏共提供了1010个命令按钮。这些个命令按钮

19、。这些命令按钮均有对应的菜单命令，但比菜单命令使用起来更快命令按钮均有对应的菜单命令，但比菜单命令使用起来更快捷、方便。捷、方便。MATLABMATLAB命令窗口中的命令窗口中的“”“”为命令提示符，表示为命令提示符，表示MATLABMATLAB正在处于正在处于准备状态。在命令提示符后键入命令并按下回车键后，准备状态。在命令提示符后键入命令并按下回车键后，MATLABMATLAB就会就会解释执行所输入的命令，并在命令后面给出计算结果。解释执行所输入的命令，并在命令后面给出计算结果。一般来说，一个命令行输入一条命令，命令行以回车结束。但一般来说，一个命令行输入一条命令，命令行以回车结束。但一个命

20、令行也可以输入若干条命令，各命令之间以逗号分隔，若前一个命令行也可以输入若干条命令，各命令之间以逗号分隔，若前一命令后带有分号，则逗号可以省略。一命令后带有分号，则逗号可以省略。例如：例如：p=15,m=35 p=15;m=35p=15,m=35 p=15;m=35 如果一个命令行很长，一个物理行之内写不下如果一个命令行很长，一个物理行之内写不下,可以在第一个可以在第一个物理行之后加上物理行之后加上3 3个小黑点并按下回车键个小黑点并按下回车键，然后接着下一个物理行，然后接着下一个物理行继续写命令的其他部分。继续写命令的其他部分。3 3个小黑点称为续行符，即把下面的物理个小黑点称为续行符，即把

21、下面的物理行看作该行的逻辑继续。行看作该行的逻辑继续。例如：例如：s=1-1/2+1/3-1/4+1/5-1/6+1/7-s=1-1/2+1/3-1/4+1/5-1/6+1/7-1/8+1/9-1/10+1/11-1/12;1/8+1/9-1/10+1/11-1/12;是一个命令行，但占用两个物理行，第一个物理行以续行符结是一个命令行，但占用两个物理行，第一个物理行以续行符结束，第二个物理行是上一行的继续。束，第二个物理行是上一行的继续。在在MATLABMATLAB里，有很多的控制键和方向键可用于命令行的编里，有很多的控制键和方向键可用于命令行的编辑。例如，当将命令辑。例如，当将命令x1=(l

22、og(3)+sqrt(5)/2x1=(log(3)+sqrt(5)/2中的函数名中的函数名sqrtsqrt输入成输入成srtsrt时，由于时，由于MATLABMATLAB中不存在中不存在srtsrt函数，函数，MATLABMATLAB将会给出将会给出错误信息：错误信息：?Undefined command/function srt?Undefined command/function srt重新输入命令时，用户不需要输入整行命令，而只需要按向上重新输入命令时，用户不需要输入整行命令，而只需要按向上方向方向（）调出刚才输入的命令行。调出刚才输入的命令行。键名键名功能功能键名键名功能功能前寻式调回

23、已输入过的前寻式调回已输入过的命令命令HomeHome将光标移到当前行的将光标移到当前行的行首行首后寻式调回已输入过的后寻式调回已输入过的命令命令EndEnd将光标移到当前行行将光标移到当前行行末尾末尾在当前行中左移光标在当前行中左移光标DelDel删除光标右边的字符删除光标右边的字符在当前行中右移光标在当前行中右移光标BackspaceBackspace删除光标左边的字符删除光标左边的字符PgUpPgUp前寻式翻滚一页前寻式翻滚一页EscEsc删除当前行全部内容删除当前行全部内容PgUnPgUn后寻式翻滚一页后寻式翻滚一页1.3.3 1.3.3 工作空间窗口工作空间窗口 工作空间是工作空间是

24、MATLABMATLAB用于存储各种变量和结果的内存空间。用于存储各种变量和结果的内存空间。在该窗口中显示工作空间中所有变量的名称、大小、字节数和在该窗口中显示工作空间中所有变量的名称、大小、字节数和变量类型说明，可对变量进行观察、编辑、保存和删除。变量类型说明，可对变量进行观察、编辑、保存和删除。1.3.4 1.3.4 当前目录窗口和搜索路径当前目录窗口和搜索路径1 1、当前目录窗口、当前目录窗口 当前目录是指当前目录是指MATLABMATLAB运行文件时的工作目录，只有在当前运行文件时的工作目录，只有在当前目录的文件、函数可以被运行或调用。目录的文件、函数可以被运行或调用。当前目录窗口也称

25、为路径浏览器。它可以内嵌在当前目录窗口也称为路径浏览器。它可以内嵌在MATLABMATLAB主主窗口，也可以浮动在主窗口上。窗口，也可以浮动在主窗口上。在当前目录窗口中可以显示或改变当前目录，还可以显示在当前目录窗口中可以显示或改变当前目录，还可以显示目录下的文件并提供搜索功能。目录下的文件并提供搜索功能。将用户目录设施成当前目录也可使用将用户目录设施成当前目录也可使用cdcd命令。例如：命令。例如：cd c:mydircd c:mydir2 2、MATLABMATLAB搜索路径搜索路径基本的搜索过程如下：基本的搜索过程如下：（1 1）检查该命令是不是一个变量。）检查该命令是不是一个变量。（2

26、 2）检查该命令是不是一个内部函数。）检查该命令是不是一个内部函数。（3 3）检查该命令是否当前目录下的）检查该命令是否当前目录下的M M文件。文件。（4 4）检查该命令是否）检查该命令是否MATLABMATLAB搜索路径中其他目录下的搜索路径中其他目录下的M M文件。文件。假定建立了一个变量假定建立了一个变量exampexamp，同时在当前目录下建立了一个，同时在当前目录下建立了一个M M文件文件examp.mexamp.m，如果在命令窗口输，如果在命令窗口输exampexamp，按照上面介绍的搜，按照上面介绍的搜索过程，应是在屏幕上显示变量索过程，应是在屏幕上显示变量exampexamp的

27、值。如果没有建立的值。如果没有建立exampexamp变量，则执行变量，则执行examp.mexamp.m文件。文件。设置搜索路径的方法有：设置搜索路径的方法有：（1 1）用）用pathpath命令设置搜索路径命令设置搜索路径 使用使用pathpath命令可以把用户目录临时纳入搜索路径。例如将命令可以把用户目录临时纳入搜索路径。例如将用户目录用户目录c:mydirc:mydir加到搜索路径中，可在命令窗口输入命令：加到搜索路径中，可在命令窗口输入命令：path(path,c:mydir)path(path,c:mydir)（2 2）用对话框设置搜索路径）用对话框设置搜索路径 在在MATLABM

28、ATLAB的的FileFile菜单中选择菜单中选择Set PathSet Path命令或在命令窗口中命令或在命令窗口中输入输入pathtoolpathtool命令，将出现搜索路径设置（命令，将出现搜索路径设置（Set PathSet Path）对话框。）对话框。单击单击Add FolderAdd Folder或或Add with SubfoldersAdd with Subfolders命令按钮可以将指命令按钮可以将指定路径添加到搜索路径列表中。定路径添加到搜索路径列表中。Move to Top Move to Top等命令按钮修改该路径在搜索路径中的顺序。等命令按钮修改该路径在搜索路径中的顺

29、序。RemoveRemove可以将不需要的搜索路径删除。可以将不需要的搜索路径删除。系统将搜索路径的信息保存在文件系统将搜索路径的信息保存在文件pathdef.mpathdef.m中。中。1.3.5 1.3.5 命令历史记录窗口命令历史记录窗口 在默认设置下，历史记录窗口中会自动保留自安装起所有在默认设置下，历史记录窗口中会自动保留自安装起所有用过的命令的历史记录，并且还标明了使用时间，从而方便用用过的命令的历史记录，并且还标明了使用时间，从而方便用户查询。而且，通过双击命令可进行历史命令的再运行。如果户查询。而且，通过双击命令可进行历史命令的再运行。如果要清除这些历史记录，可以选择要清除这些

30、历史记录，可以选择EditEdit菜单中的菜单中的Clear Command Clear Command HistoryHistory命令。命令。1.3.6 1.3.6 启动平台窗口和启动平台窗口和StartStart按钮按钮 MATLAB 6.5MATLAB 6.5的启动平台窗口可以帮助用户方便地打开和调的启动平台窗口可以帮助用户方便地打开和调用用MATLABMATLAB的各种程序、函数和帮助文件。的各种程序、函数和帮助文件。MATLAB 6.5 MATLAB 6.5主窗口左下角还有一个主窗口左下角还有一个StartStart按钮，单击该按钮按钮，单击该按钮会弹出一个菜单，选择其中的命令可以

31、执行会弹出一个菜单，选择其中的命令可以执行MATLABMATLAB产品的各种产品的各种工具，并且可以查阅工具，并且可以查阅MATLABMATLAB包含的各种资源。包含的各种资源。1.4 MATLAB1.4 MATLAB帮助系统帮助系统1.4.1 1.4.1 帮助窗口帮助窗口进入帮助窗口可以通过以下进入帮助窗口可以通过以下3 3种方法：种方法：(1)(1)单击单击MATLABMATLAB主窗口工具栏中的主窗口工具栏中的HelpHelp按钮按钮(2)(2)在命令窗口中输入在命令窗口中输入helpwinhelpwin、helpdeskhelpdesk或或docdoc。(3)(3)选择选择HelpHe

32、lp菜单中的菜单中的“MATLAB Help”“MATLAB Help”选项。选项。1.4.2 1.4.2 帮助命令帮助命令MATLABMATLAB帮助命令包括帮助命令包括helphelp、lookforlookfor以及模糊查询以及模糊查询1 1helphelp命令命令 在在MATLAB 6.5MATLAB 6.5命令窗口中直接输入命令窗口中直接输入helphelp命令将会显示当前命令将会显示当前帮助系统中所包含的所有项目，即搜索路径中所有的目录名称。帮助系统中所包含的所有项目，即搜索路径中所有的目录名称。同样，可以通过同样，可以通过helphelp加函数名来显示该函数的帮助说明。加函数名来

33、显示该函数的帮助说明。2 2lookforlookfor命令命令 help help命令只搜索出那些关键字完全匹配的结果，命令只搜索出那些关键字完全匹配的结果，lookforlookfor命命令对搜索范围内的令对搜索范围内的M M文件进行关键字搜索，条件比较宽松。文件进行关键字搜索，条件比较宽松。Lookfor Lookfor命令只对命令只对M M文件的第一行进行关键字搜索。若在文件的第一行进行关键字搜索。若在lookforlookfor命令加上命令加上-all-all选项，则可对选项，则可对M M文件进行全文搜索。文件进行全文搜索。3 3模糊查询模糊查询 MATLAB 6.0 MATLAB

34、6.0以上的版本提供了一种类似模糊查询的命令查以上的版本提供了一种类似模糊查询的命令查询方法，用户只需要输入命令的前几个字母，然后按询方法，用户只需要输入命令的前几个字母，然后按TabTab键，键，系统就会列出所有以这几个字母开头的命令。系统就会列出所有以这几个字母开头的命令。1.4.3 1.4.3 演示系统演示系统 在帮助窗口中选择演示系统在帮助窗口中选择演示系统(Demos)(Demos)选项卡，然后在其中选选项卡，然后在其中选择相应的演示模块，或者在命令窗口输入择相应的演示模块，或者在命令窗口输入DemosDemos，或者选择主，或者选择主窗口窗口HelpHelp菜单中的菜单中的Demo

35、sDemos子菜单，打开演示系统。子菜单，打开演示系统。1.4.4 1.4.4 远程帮助系统远程帮助系统 在在MathWorksMathWorks公司的主页公司的主页()()上可上可以找到很多有用的信息，国内的一些网站也有丰富的信息资源。以找到很多有用的信息，国内的一些网站也有丰富的信息资源。假设第假设第n个月兔子的数目是个月兔子的数目是f(n),则显然有则显然有f(1)=1,f(2)=2,而且而且f(n)=f(n-1)+f(n-3)例例1.（Fabonacci数）：数）：于于1202提出了如下的问题：提出了如下的问题：A man put a pair of rabbits in a plac

36、e surrounded on all sides by a wall.How many pairs of rabbits can be produced from that pair in a year if it is supposed that every month each begets a new pair,which from the second month on becomes productive?function f=fibonacci(n)%f=FIBONACCI(n)generates the first n Fibonacci numbersf=zeros(n,1);f(1)=1;f(2)=2;for k=3:n f(k)=f(k-1)+f(k-2);end回答回答Fibonacci提出的问题，兔子在一年中的数量是：提出的问题，兔子在一年中的数量是：fibonacci(12),运行的结果是：运行的结果是：1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233