《数字信号处理》实验指导书（页）

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1、《数字信号处理》实验指导书第一章Matlab基础知识1.1Matlab语言的发展MATLAB语言的首创者CleveMoler教授在数值分析，特别是在数值线性代数的领域屮很有影响，他参与编写了数值分析领域一些著名的著作和两个重要的Fortran程序EISPACK和LINPACKo他曾在密西根大学、斯坦福大学和新墨西哥大学任数学与计算机科学教授。1980年前后，当时的新墨西哥大学计算机系主任Moler教授在讲授线性代数课程时，发现了用其他高级语言编程极为不便，便构思并开发了MATLAB(MATrixLABo

2、ratory,即矩阵实验室)，这一软件利用了当时数值线性代数领域最高水平的EISPACK和LINPACK两大软件包中可靠的子程序，用Fortran语言编写了集命令翻译、科学计算于一身的一套交互式软件系统。所谓交互式语言，是指人们给出一条命令，立即就可以得出该命令的结果。该语言无需像C和Fortran语言那样，首先要求使用者去编写源程序，然后对Z进行编译、连接，最终形成可执行文件。这无疑会给使用者带来了极大的方便。早期的MATLAB是用Fortran语言编写的，只能作矩阵运算；绘图也只能用极其原始的方法，

3、即用星号描点的形式画图；内部函数也只提供了儿十个。但即使其当吋的功能十分简单，当它作为免费软件出现以来，还是吸引了大批的使用者。CleveMoler和JohnLittle等人成立了一个名叫TheMathWorks的公司，CleveMoler一直任该公司的首席科学家。该公司J"1984年推岀了第一个MATLAB的商业版本。当时的MATLAB版本己经用C语言作了完全的改写，其后又增添了丰富多彩的图形图像处理、多媒体功能、符号运算和它与其他流行软件的接口功能，使得MATLAB的功能越來越强大。TheMathW

4、orks公司于1992年推出了具有划时代意义的MATLAB4.0版本，并于1993年推出了其微机版，可以配合MicrosoftWindows一起使用，使之应用范围越来越广。1994年推出的4.2版木扩充了4.0版木的功能，尤其在图形界面设计方面更提供了新的方法。1997年推出的MATLAB5.0版允许了更多的数据结构，如单元数据、数据结构体、多维矩阵、对彖与类等，使其成为一种更方便编程的语言。1999年初推岀的MATLAB5.3版在很多方面乂进一步改进了MATLAB语言的功能。2000年10月底推出了其

5、全新的MATLAB6.0正式版(Release12),在核心数值算法、界面设计、外部接口、应用桌面等诸多方面有了极大的改进。虽然MATLAB语言是计算数学专家倡导并开发的，但其普及和发展离不开门动控制领域学者的贡献。甚至可以说，MATLAB语言是自动控制领域学者和工程技术人员捧红的，因为在MATLAB语言的发展进程屮，许多有代表性的成就和控制界的要求与贡献是分不开的。迄今为止，大多数工具箱也都是控制方面的。MATLAB具冇强大的数学运算能力、方便实用的绘图功能及语言的高度集成性，它在其他科学与工程领域的

6、应用也是越来越广，并月•冇着更广阔的应用前景和无穷无尽的潜能。目前，MATLAB已经成为国际上最流行的科学与工程计算的软件工具，现在的MATLAB已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了，它已经成为了一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言了，有人称它为“第四代”计算机语言,它在国内外高校和研究部门•正扮演着重要的角色。MATLAB语言的功能也越来越强大，不断适应新的要求提出新的解决方法。可以预见，在科学运算、自动控制与科学绘图领域MATLAB语言将长期保持其独一无二的地位。1.2Matiab语言的特色考

7、虑两个矩阵A和B的乘积问题，在C语言屮要实现两个矩阵的乘积并不仅仅是一组双重循环的问题。双重循环当然是矩阵乘积所必需的，除此Z外要考虑的问题很多。例如：A和B有一个是复数矩阵怎么考虑；其中一个是复数矩阵时怎么考虑；全部是实系数矩阵时又怎么管理；这样就要在一个程序中有4个分支，分别考虑这4种情况。然后述得判断这两个矩阵是否可乘。而考虑两个矩阵是否可乘也并不仅仅是判断A的列数是否等于B的行数这么简单。其中一个若为标量，则它们可以无条件地相乘。其中有标量时乂得考虑实数与复数的问题等。所以说，没有几十分钟的时间

8、，用C语言并不可能编写出考虑各种情况的子程序。有了MATLAB这样的工具，A和B矩阵的乘积用A*B这样简单的算式就能表示了。例1：矩阵生成与运算。考虑金庸作品屮经常提及的一个“数学问题”，该问题用半数学语言描述就是：如何生成一个3x3矩阵，并将自然数1,2,...,9分别置成这9个矩阵元素，才能使得每一行、每一列、且主、反对角线上元素相加都等于一个相同的数。这样的矩阵称为“魔方矩阵”。用MATLAB的magic()函数，我们可以由下而的命令