matlab基本使用方法

matlab基本使用方法

ID:15979436

大小:79.00 KB

页数:27页

时间:2018-08-06

上传者:U-4627
matlab基本使用方法_第1页
matlab基本使用方法_第2页
matlab基本使用方法_第3页
matlab基本使用方法_第4页
matlab基本使用方法_第5页
资源描述:

《matlab基本使用方法》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库

1-1、基本运算与函数   在MATLAB下进行基本数学运算,只需将运算式直接打入提示号(>>)之後,并按入Enter键即可。例如:  >>(5*2+1.3-0.8)*10/25  ans=4.2000  MATLAB会将运算结果直接存入一变数ans,代表MATLAB运算後的答案(Answer)并显示其数值於萤幕上。小提示:">>"是MATLAB的提示符号(Prompt),但在PC中文视窗系统下,由於编码方式不同,此提示符号常会消失不见,但这并不会影响到MATLAB的运算结果。  我们也可将上述运算式的结果设定给另一个变数x:  x=(5*2+1.3-0.8)*10^2/25  x=42 此时MATLAB会直接显示x的值。由上例可知,MATLAB认识所有一般常用到的加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)的数学运算符号,以及幂次运算(^)。  小提示:MATLAB将所有变数均存成double的形式,所以不需经过变数宣告(Variable declaration)。MATLAB同时也会自动进行记忆体的使用和回收,而不必像C语言,必须由使用者一一指定.这些功能使的MATLAB易学易用,使用者可专心致力於撰写程式,而不必被软体枝节问题所干扰。   若不想让MATLAB每次都显示运算结果,只需在运算式最後加上分号(;)即可,如下例:y=sin(10)*exp(-0.3*4^2);  若要显示变数y的值,直接键入y即可:  >>y  y=-0.0045  在上例中,sin是正弦函数,exp是指数函数,这些都是MATLAB常用到的数学函数。下表即为MATLAB常用的基本数学函数及三角函数:  小整理:MATLAB常用的基本数学函数abs(x):纯量的绝对值或向量的长度angle(z):复数z的相角(Phaseangle)sqrt(x):开平方real(z):复数z的实部imag(z):复数z的虚部conj(z):复数z的共轭复数round(x):四舍五入至最近整数fix(x):无论正负,舍去小数至最近整数 floor(x):地板函数,即舍去正小数至最近整数ceil(x):天花板函数,即加入正小数至最近整数rat(x):将实数x化为分数表示rats(x):将实数x化为多项分数展开sign(x):符号函数(Signumfunction)。  当x<0时,sign(x)=-1;  当x=0时,sign(x)=0;  当x>0时,sign(x)=1。  >小整理:MATLAB常用的三角函数sin(x):正弦函数cos(x):馀弦函数tan(x):正切函数asin(x):反正弦函数acos(x):反馀弦函数atan(x):反正切函数atan2(x,y):四象限的反正切函数sinh(x):超越正弦函数cosh(x):超越馀弦函数tanh(x):超越正切函数 asinh(x):反超越正弦函数acosh(x):反超越馀弦函数atanh(x):反超越正切函数  变数也可用来存放向量或矩阵,并进行各种运算,如下例的列向量(Rowvector)运算:x=[1352];  y=2*x+1  y=37115  小提示:变数命名的规则  1.第一个字母必须是英文字母2.字母间不可留空格3.最多只能有19个字母,MATLAB会忽略多馀字母  我们可以随意更改、增加或删除向量的元素: y(3)=2%更改第三个元素  y=3725  y(6)=10%加入第六个元素  y=3725010  y(4)=[]%删除第四个元素,  y=372010   在上例中,MATLAB会忽略所有在百分比符号(%)之後的文字,因此百分比之後的文字均可视为程式的注解(Comments)。MATLAB亦可取出向量的一个元素或一部份来做运算: x(2)*3+y(4)%取出x的第二个元素和y的第四个元素来做运算  ans=9  y(2:4)-1%取出y的第二至第四个元素来做运算  ans=61-1  在上例中,2:4代表一个由2、3、4组成的向量 若对MATLAB函数用法有疑问,可随时使用help来寻求线上支援(on-linehelp):helplinspace  小整理:MATLAB的查询命令help:用来查询已知命令的用法。例如已知inv是用来计算反矩阵,键入helpinv即可得知有关inv命令的用法。(键入helphelp则显示help的用法,请试看看!)lookfor:用来寻找未知的命令。例如要寻找计算反矩阵的命令,可键入lookforinverse,MATLAB即会列出所有和关键字inverse相关的指令。找到所需的命令後,即可用help进一步找出其用法。(lookfor事实上是对所有在搜寻路径下的M档案进行关键字对第一注解行的比对,详见後叙。)  将列向量转置(Transpose)後,即可得到行向量(Columnvector):  z=x'   z=4.0000    5.2000    6.4000    7.6000    8.8000    10.0000   不论是行向量或列向量,我们均可用相同的函数找出其元素个数、最大值、最小值等: length(z)%z的元素个数  ans=6  max(z)%z的最大值  ans=10  min(z)%z的最小值  ans=  4  小整理:适用於向量的常用函数有:min(x):向量x的元素的最小值max(x):向量x的元素的最大值mean(x):向量x的元素的平均值median(x):向量x的元素的中位数 std(x):向量x的元素的标准差diff(x):向量x的相邻元素的差sort(x):对向量x的元素进行排序(Sorting)length(x):向量x的元素个数norm(x):向量x的欧氏(Euclidean)长度sum(x):向量x的元素总和prod(x):向量x的元素总乘积cumsum(x):向量x的累计元素总和cumprod(x):向量x的累计元素总乘积dot(x,y):向量x和y的内积cross(x,y):向量x和y的外积(大部份的向量函数也可适用於矩阵,详见下述。)  若要输入矩阵,则必须在每一列结尾加上分号(;),如下例:  A=[1234;5678;9101112];   A=   1 2 3 4   5 6 7 8   9 1011 12   同样地,我们可以对矩阵进行各种处理:  A(2,3)=5%改变位於第二列,第三行的元素值  A=   1 2 3 4  5 6 5 8   9 1011 12   B=A(2,1:3)%取出部份矩阵B  B=565  A=[AB']%将B转置後以行向量并入A  A=   1 2 3  4 5   5 6 5  8 6   9 1011 12 5  A(:,2)=[]%删除第二行(:代表所有列)  A=   1 3 4 5   5 5 8 6   9 1112 5  A=[A;4321]%加入第四列    A=   1 3  4  5   5 5  8  6   9 11 12 5  4 3  2  1  A([14],:)=[]%删除第一和第四列(:代表所有行)  A=   5 5  8  6   9 11 12 5  这几种矩阵处理的方式可以相互叠代运用,产生各种意想不到的效果,就看各位的巧思和创意。  小提示:在MATLAB的内部资料结构中,每一个矩阵都是一个以行为主(Column-oriented)的阵列(Array)因此对於矩阵元素的存取,我们可用一维或二维的索引(Index)来定址。举例来说,在上述矩阵A中,位於第二列、第三行的元素可写为A(2,3)(二维索引)或A(6)(一维索引,即将所有直行进行堆叠後的第六个元素)。  此外,若要重新安排矩阵的形状,可用reshape命令:  B=reshape(A,4,2)%4是新矩阵的列数,2是新矩阵的行数  B=  5  8    9  12   5  6  11 5  小提示:A(:)就是将矩阵A每一列堆叠起来,成为一个行向量,而这也是MATLAB变数的内部储存方式。以前例而言,reshape(A,8,1)和A(:)同样都会产生一个8x1的矩阵。 MATLAB可在同时执行数个命令,只要以逗号或分号将命令隔开:  x=sin(pi/3);y=x^2;z=y*10,z=   7.5000  若一个数学运算是太长,可用三个句点将其延伸到下一行: z=10*sin(pi/3)*...  sin(pi/3);  若要检视现存於工作空间(Workspace)的变数,可键入who:  who  Yourvariablesare:  testfilex  这些是由使用者定义的变数。若要知道这些变数的详细资料,可键入:  whos   NameSizeBytesClass A2x464doublearray  B4x264doublearray  ans1x18doublearray  x1x18doublearray  y1x18doublearray  z1x18doublearray  Grandtotalis20elementsusing160bytes  使用clear可以删除工作空间的变数:  clearA  A  ???Undefinedfunctionorvariable'A'.  另外MATLAB有些永久常数(Permanentconstants),虽然在工作空间中看不到,但使用者可直接取用,例如:  pi  ans=3.1416  下表即为MATLAB常用到的永久常数。  小整理:MATLAB的永久常数i或j:基本虚数单位eps:系统的浮点(Floating-point)精确度 inf:无限大,例如1/0nan或NaN:非数值(Notanumber),例如0/0pi:圆周率p(=3.1415926...)realmax:系统所能表示的最大数值 realmin:系统所能表示的最小数值nargin:函数的输入引数个数nargin:函数的输出引数个数   1-2、重复命令  最简单的重复命令是for?圈(for-loop),其基本形式为:    for变数=矩阵;   运算式;   end  其中变数的值会被依次设定为矩阵的每一行,来执行介於for和end之间的运算式。因此,若无意外情况,运算式执行的次数会等於矩阵的行数。  举例来说,下列命令会产生一个长度为6的调和数列(Harmonicsequence): x=zeros(1,6);%x是一个16的零矩阵  fori=1:6,   x(i)=1/i;  end   0在上例中,矩阵x最初是一个16的零矩阵,在for?圈中,变数i的值依次是1到6,因此矩阵x的第i个元素的值依次被设为1/i。我们可用分数来显示此数列:   formatrat%使用分数来表示数值  disp(x)  11/21/31/41/51/6  for圈可以是多层的,下例产生一个16的Hilbert矩阵h,其中为於第i列、第j行的元素为   h=zeros(6);  fori=1:6,  forj=1:6,  h(i,j)=1/(i+j-1);   end   end   disp(h)   11/21/31/41/51/6  1/21/31/41/51/61/7  1/31/41/51/61/71/8   1/41/51/61/71/81/9   1/51/61/71/81/91/10   1/61/71/81/91/101/11  小提示:预先配置矩阵在上面的例子,我们使用zeros来预先配置(Allocate)了一个适当大小的矩阵。若不预先配置矩阵,程式仍可执行,但此时MATLAB需要动态地增加(或减小)矩阵的大小,因而降低程式的执行效率。所以在使用一个矩阵时,若能在事前知道其大小,则最好先使用zeros或ones等命令来预先配置所需的记忆体(即矩阵)大小。   在下例中,for?圈列出先前产生的Hilbert矩阵的每一行的平方和:   fori=h,  disp(norm(i)^2);%印出每一行的平方和  end   1299/871  282/551   650/2343  524/2933   559/4431  831/8801  在上例中,每一次i的值就是矩阵h的一行,所以写出来的命令特别简洁。  令一个常用到的重复命令是while?圈,其基本形式为:  while条件式;  运算式;  end 也就是说,只要条件示成立,运算式就会一再被执行。例如先前产生调和数列的例子,我们可用while?圈改写如下:   x=zeros(1,6);%x是一个16的零矩阵  i=1;  whilei<=6,   x(i)=1/i;   i=i+1;   end  formatshort  1-3、逻辑命令   最简单的逻辑命令是if,...,end,其基本形式为: if条件式;   运算式;   end   ifrand(1,1)>0.5,   disp('Givenrandomnumberisgreaterthan0.5.');  end   Givenrandomnumberisgreaterthan0.5.  1-4、集合多个命令於一个M档案    若要一次执行大量的MATLAB命令,可将这些命令存放於一个副档名为m的档案,并在MATLAB提示号下键入此档案的主档名即可。此种包含MATLAB命令的档案都以m为副档名,因此通称M档案(M-files)。例如一个名为test.m的M档案,包含一连串的MATLAB命令,那麽只要直接键入test,即可执行其所包含的命令:  pwd%显示现在的目录  ans=   D:MATLAB5bin  cdc:datamlbook%进入test.m所在的目录  typetest.m%显示test.m的内容   %ThisismyfirsttestM-file.  %RogerJang,March3,1997  fprintf('Startoftest.m! ');  fori=1:3,  fprintf('i=%d--->i^3=%d ',i,i^3);   end  fprintf('Endoftest.m! ');  test%执行test.m  Startoftest.m!  i=1--->i^3=1  i=2--->i^3=8  i=3--->i^3=27  Endoftest.m!  小提示:第一注解行(H1helpline)test.m的前两行是注解,可以使程式易於了解与管理。特别要说明的是,第一注解行通常用来简短说明此M档案的功能,以便lookfor能以关键字比对的方式来找出此M档案。举例来说,test.m的第一注解行包含test这个字,因此如果键入lookfortest,MATLAB即可列出所有在第一注解行包含test的M档案,因而test.m也会被列名在内。   严格来说,M档案可再细分为命令集(Scripts)及函数(Functions)。前述的test.m即为命令集,其效用和将命令逐一输入完全一样,因此若在命令集可以直接使用工作空间的变数,而且在命令集中设定的变数,也都在工作空间中看得到。函数则需要用到输入引数(Inputarguments)和输出引数(Outputarguments)来传递资讯,这就像是C语言的函数,或是FORTRAN语言的副程序(Subroutines)。举例来说,若要计算一个正整数的阶乘(Factorial),我们可以写一个如下的MATLAB函数并将之存档於fact.m:  functionoutput=fact(n)  %FACTCalculatefactorialofagivenpositiveinteger.  output=1;   fori=1:n,   output=output*i;   end   其中fact是函数名,n是输入引数,output是输出引数,而i则是此函数用到的暂时变数。要使用此函数,直接键入函数名及适当输入引数值即可:  y=fact(5)  y=120   (当然,在执行fact之前,你必须先进入fact.m所在的目录。)在执行fact(5)时,MATLAB会跳入一个下层的暂时工作空间(Temperaryworkspace),将变数n的值设定为5,然後进行各项函数的内部运算,所有内部运算所产生的变数(包含输入引数n、暂时变数i,以及输出引数output)都存在此暂时工作空间中。运算完毕後,MATLAB会将最後输出引数output的值设定给上层的变数y,并将清除此暂时工作空间及其所含的所有变数。换句话说,在呼叫函数时,你只能经由输入引数来控制函数的输入,经由输出引数来得到函数的输出,但所有的暂时变数都会随着函数的结束而消失,你并无法得到它们的值。 小提示:有关阶乘函数前面(及後面)用到的阶乘函数只是纯粹用来说明MATLAB的函数观念。若实际要计算一个正整数n的阶乘(即n!)时,可直接写成prod(1:n),或是直接呼叫gamma函数:gamma(n-1)。  MATLAB的函数也可以是递?式的(Recursive),也就是说,一个函数可以呼叫它本身。举例来说,n!=n*(n-1)!,因此前面的阶乘函数可以改成递式的写法:  functionoutput=fact(n)  %FACTCalculatefactorialofagivenpositiveintegerrecursively.  ifn==1,%Terminatingcondition   output=1;  return;  end  output=n*fact(n-1);   在写一个递函数时,一定要包含结束条件(Terminatingcondition),否则此函数将会一再呼叫自己,永远不会停止,直到电脑的记忆体被耗尽为止。以上例而言,n==1即满足结束条件,此时我们直接将output设为1,而不再呼叫此函数本身。   1-5、搜寻路径  在前一节中,test.m所在的目录是d:mlbook。如果不先进入这个目录,MATLAB就找不到你要执行的M档案。如果希望MATLAB不论在何处都能执行test.m,那麽就必须将d:mlbook加入MATLAB的搜寻路径(Searchpath)上。要检视MATLAB的搜寻路径,键入path即可: path   MATLABPATH  d:matlab5toolboxmatlabgeneral  d:matlab5toolboxmatlabops  d:matlab5toolboxmatlablang   d:matlab5toolboxmatlabelmat   d:matlab5toolboxmatlabelfun   d:matlab5toolboxmatlabspecfun   d:matlab5toolboxmatlabmatfun   d:matlab5toolboxmatlabdatafun  d:matlab5toolboxmatlabpolyfun  d:matlab5toolboxmatlabfunfun  d:matlab5toolboxmatlabsparfun  d:matlab5toolboxmatlabgraph2d  d:matlab5toolboxmatlabgraph3d  d:matlab5toolboxmatlabspecgraph   d:matlab5toolboxmatlabgraphics  d:matlab5toolboxmatlabuitools  d:matlab5toolboxmatlabstrfun  d:matlab5toolboxmatlabiofun  d:matlab5toolboxmatlabtimefun  d:matlab5toolboxmatlabdatatypes  d:matlab5toolboxmatlabdde  d:matlab5toolboxmatlabdemos   d:matlab5toolboxtour   d:matlab5toolboxsimulinksimulink  d:matlab5toolboxsimulinkblocks  d:matlab5toolboxsimulinksimdemos   d:matlab5toolboxsimulinkdee  d:matlab5toolboxlocal  此搜寻路径会依已安装的工具箱(Toolboxes)不同而有所不同。要查询某一命令是在搜寻路径的何处,可用which命令:   whichexpo  d:matlab5toolboxmatlabdemosexpo.m  很显然c:datamlbook并不在MATLAB的搜寻路径中,因此MATLAB找不到test.m这个M档案:  whichtest  c:datamlbooktest.m  要将d:mlbook加入MATLAB的搜寻路径,还是使用path命令:  path(path,'c:datamlbook');   此时d:mlbook已加入MATLAB搜寻路径(键入path试看看),因此MATLAB已经"看"得到test.m:  whichtest   c:datamlbooktest.m  现在我们就可以直接键入test,而不必先进入test.m所在的目录。  小提示:如何在其启动MATLAB时,自动设定所需的搜寻路径?如果在每一次启动MATLAB後都要设定所需的搜寻路径,将是一件很麻烦的事。有两种方法,可以使MATLAB启动後,即可载入使用者定义的搜寻路径:  1.MATLAB的预设搜寻路径是定义在matlabrc.m(在c:matlab之下,或是其他安装MATLAB的主目录下),MATLAB每次启动後,即自动执行此档案。因此你可以直接修改matlabrc.m,以加入新的目录於搜寻路径之中。  2.MATLAB在执行matlabrc.m时,同时也会在预设搜寻路径中寻找startup.m,若此档案存在,则执行其所含的命令。因此我们可将所有在MATLAB启动时必须执行的命令(包含更改搜寻路径的命令),放在此档案中。  每次MATLAB遇到一个命令(例如test)时,其处置程序为:  1.将test视为使用者定义的变数。2.若test不是使用者定义的变数,将其视为永久常数。3.若test不是永久常数,检查其是否为目前工作目录下的M档案。4.若不是,则由搜寻路径寻找是否有test.m的档案。 5.若在搜寻路径中找不到,则MATLAB会发出哔哔声并印出错误讯息。  以下介绍与MATLAB搜寻路径相关的各项命令。    1-6、资料的储存与载入  有些计算旷日废时,那麽我们通常希望能将计算所得的储存在档案中,以便将来可进行其他处理。MATLAB储存变数的基本命令是save,在不加任何选项(Options)时,save会将变数以二进制(Binary)的方式储存至副档名为mat的档案,如下述:  save:将工作空间的所有变数储存到名为matlab.mat的二进制档案。savefilename:将工作空间的所有变数储存到名为filename.mat的二进制档案。savefilenamexyz:将变数x、y、z储存到名为filename.mat的二进制档案。  以下为使用save命令的一个简例:  who%列出工作空间的变数  Yourvariablesare: Bhjy  ansixz  savetestBy%将变数B与y储存至test.mat  dir%列出现在目录中的档案   .2plotxy.docfact.msimulink.doctest.m~$1basic.doc  ..3plotxyz.docfirst.doctemp.doctest.mat  1basic.docbook.dotgo.mtemplate.doctestfile.dat  deletetest.mat%删除test.mat  以二进制的方式储存变数,通常档案会比较小,而且在载入时速度较快,但是就无法用普通的文书软体(例如pe2或记事本)看到档案内容。若想看到档案内容,则必须加上-ascii选项,详见下述:  savefilenamex-ascii:将变数x以八位数存到名为filename的ASCII档案。Savefilenamex-ascii-double:将变数x以十六位数存到名为filename的ASCII档案。  另一个选项是-tab,可将同一列相邻的数目以定位键(Tab)隔开。  小提示:二进制和ASCII档案的比较在save命令使用-ascii选项後,会有下列现象:save命令就不会在档案名称後加上mat的副档名。因此以副档名mat结尾的档案通常是MATLAB的二进位资料档。若非有特殊需要,我们应该尽量以二进制方式储存资料。   load命令可将档案载入以取得储存之变数:  load filename:load会寻找名称为filename.mat的档案,并以二进制格式载入。若找不到filename.mat,则寻找名称为filename的档案,并以ASCII格式载入。loadfilename-ascii:load会寻找名称为filename的档案,并以ASCII格式载入。  若以ASCII格式载入,则变数名称即为档案名称(但不包含副档名)。若以二进制载入,则可保留原有的变数名称,如下例:  clearall;%清除工作空间中的变数  x=1:10;  savetestfile.datx-ascii%将x以ASCII格式存至名为testfile.dat的档案  loadtestfile.dat%载入testfile.dat  who%列出工作空间中的变数  Yourvariablesare: testfilex  注意在上述过程中,由於是以ASCII格式储存与载入,所以产生了一个与档案名称相同的变数testfile,此变数的值和原变数x完全相同。   1-7、结束MATLAB  有三种方法可以结束MATLAB:  1.键入exit2.键入quit 3.直接关闭MATLAB的命令视窗(Commandwindow)

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。
关闭