第1章matlab编程环境

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1、第1章MATLAB编程环境在数学计算中有三大数学软件，分别是MATLAB、Mathematica和Maple，其中MATLAB是应用最广泛的科学计算软件之一，这主要归功于MATLAB具有可以很好地进行矩阵运算、绘制函数和控制数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等优点。MATLAB主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通信、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域，是目前在国际上被广泛接受和使用的计算机工具。MATLAB集数值与符号运算、数据可视化与图形用户界面设计、编程和仿真等多种功能于一体，具有功能强大、易于学习、

2、应用范围广泛等特点，掌握了这一工具将使日常的学习和工作事半功倍。本章主要介绍MATLAB的特点、安装、编程环境以及一些常用的通用命令等。1.1MATLAB概述MATLAB是一种高效的语言，其发展速度之快、应用范围之广、功能之强大，已为业内人士所惊叹。因此本节先对MATLAB的发展历程、系统结构及特点、学科工具箱等内容进行整体介绍，使初学者快速了解MATLAB的概况。1.1.1MATLAB发展历程MATLAB是MATrixLABoratory（矩阵实验室）的缩写。20世纪70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（C

3、leveMoler）教授为了减轻学生编程负担，用Fortran语言为学生编写了线性系统软件包（Linpack）和特征值计算软件包（Eispack），这便是最初版本的MATLAB。1984年，杰克·李特（JackLittle）、克里夫·莫勒尔和斯蒂夫･班格尔特（SteveBangert）合作成立了Mathworks公司，正式把MATLAB推向市场，并在拉斯维加斯举行的“IEEE决策与控制会议”上推出了利用C语言编写的面向MS-DOS系统的MATLAB1.0。MATLAB以商品形式出现后的短短几年里，就以其良好的开放性和运行的可靠性，使原先控

4、制领域里的封闭式软件包纷纷被淘汰。20世纪90年代，MATLAB已经成为国际控制界公认的标准计算软件。1993年推出了基于PC平台的以Windows为操作系统平台的MATLAB4.0；1996年推出了MATLAB5.0，增加了更多数据结构，使其成为更方便的编程语言；2000年10月推出了全新的MATLAB6.0正式版（R12），在核心数值算法、界面设计、外部接口、应用桌面等方面有了极大改进；2004年7月推出了MATLAB7.0（R14），在编程环境、代码效率、数据可视化、文件I/O等方面进行了全面升级。从2006年起，MATLAB程序设

5、计基础与应用MATLAB每年推出两个版本，上半年推出的用a标识，下半年推出的用b标识，如2006年上半年推出的版本为MATLAB7.2（R2006a），下半年推出的版本为MATLAB7.3（R2006b）。2012年3月发布了最新版MATLAB7.14（R2012a）。MATLAB具有功能强、学习容易、效率高等特点，已成为线性代数、数值分析计算、数学建模、最优化设计、统计数据处理、生物医学工程、财务分析、金融计算、自动控制、数字信号处理、通信系统仿真等课程的基本教学工具，是目前世界上最流行的仿真计算软件之一。掌握了这一重要工具，可为今后的

6、学习、科学研究、行业开发打下较好的基础。1.1.2MATLAB主要功能MATLAB的功能非常强大，其主要功能如下。ß数值计算、符号计算、工程计算等各种计算功能。ß绘制二维图形和三维图形等数据可视化功能。ß创建函数文件、数据管理等编程的开发环境。ß使用线性代数、统计、优化、插值、拟合等方法的数据处理能力。ß利用工具箱处理各应用领域内特定类型问题的扩展功能。ß基于Simulink工具的系统建模、仿真和分析功能。ß构建自定义图形用户界面的应用软件开发功能。ß将MATLAB的算法与外部应用程序和语言（如C、Fortran、Java和Microso

7、ftExcel）的集成功能。1.1.3MATLAB特点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。MATLAB之所以受到广大读者的喜爱，是因为它具有其他语言所不具备的特点。MATLAB的特点如下。1．直译式的编程语言MATLAB语言是以矩阵计算为基础的程序设计语言，简单易学，用户不用花太多的时间即可掌握其编程技巧。其指令格式与习惯用的数学表达式非常相近，语法规则也与一般的结构化高级编程语言类似，包括控制语句、函数、数据结构、输入输出等内容和面向对象编程特点。对于要解决的问题，用户可以在命令窗口中使输入

8、语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的应用程序（M文件），然后一起运行。2．短小高效的代码由于MATLAB已将数学问题的具体算法编成了函数，因此用户只要熟悉算法的特点、使用场合、函数的调