第二章MATLAB语言的使用与程序设计.ppt

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1、第二章第二章 MATLABMATLAB语言的使用与程序设计语言的使用与程序设计 MATLAB是由美国是由美国MathWorks公司推出的用于数值计算和图形处理公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算语言。它是的科学计算语言。它是Matrix Laboratory（矩阵实验室）的英文缩写。（矩阵实验室）的英文缩写。它不但具有以矩阵计算为基础的强大数学计算和分析功能，而且还具有丰它不但具有以矩阵计算为基础的强大数学计算和分析功能，而且还具有丰富的可视化图形表现功能和方便的程序设计能力，以及许多具有特殊意义富的可视化图形表现功能和方便的程序设计能力，以及许多具有特殊意义的的MATLAB工具箱，如：

2、控制系统工具箱、信号处理工具箱、系统辩识工工具箱，如：控制系统工具箱、信号处理工具箱、系统辩识工具箱、模糊控制工具箱、神经网络工具箱等等。所有这些为系统仿真提供具箱、模糊控制工具箱、神经网络工具箱等等。所有这些为系统仿真提供了十分便利的条件。了十分便利的条件。现在现在MATLAB已广泛地应用于自动控制、信号处理、已广泛地应用于自动控制、信号处理、图像分析、人工智能、生物医学工程、通信工程和金融系统等领域，是国图像分析、人工智能、生物医学工程、通信工程和金融系统等领域，是国际上最流行的系统辅助设计与系统仿真的软件工具。际上最流行的系统辅助设计与系统仿真的软件工具。 本章重点：本章重点：MATLA

3、BMATLAB工作环境掌握工作环境掌握主要文件类型及常用命令主要文件类型及常用命令矩阵、变量、表达式、常用函数矩阵、变量、表达式、常用函数MATLABMATLAB语言的基本语句结构及程序调试方法语言的基本语句结构及程序调试方法一、一、MATLABMATLAB系统简介系统简介 MATLAB MATLAB的主要组成部分的主要组成部分 1.MATLAB1.MATLAB语言体系：语言体系：MATLABMATLAB语言是一种以矩阵运算为基础的高级语言是一种以矩阵运算为基础的高级语言，具有条件控制、函数调用、数据结构、输入输出及面向对象等语言，具有条件控制、函数调用、数据结构、输入输出及面向对象等程序语言

4、特征，可以进行程序设计。程序语言特征，可以进行程序设计。 2.2.开发环境：开发环境：MATLABMATLAB开发环境由一组工具和组件组成，是图形化的开发环境由一组工具和组件组成，是图形化的用户界面，包括用户界面，包括MATLABMATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。 3.MATLAB3.MATLAB数学函数库：包括各种数学算法所形成的函数（从基本函数学函数库：包括各种数学算法所形成的函数（从基本函数到高级函数），以及各种工具箱里的函数。数到高级函数），

5、以及各种工具箱里的函数。 4.4.图形系统：图形系统：包括数据图示、图像处理、动画生成、图形显示以包括数据图示、图像处理、动画生成、图形显示以及图形界面设计等功能，还可以通过使用图形句柄完成复杂的图形功及图形界面设计等功能，还可以通过使用图形句柄完成复杂的图形功能，实现对所有图形对象的操作。能，实现对所有图形对象的操作。 5.5.应用程序接口：应用程序接口：MATLABMATLAB还提供了应用程序接口库函数，用户可还提供了应用程序接口库函数，用户可在在MATLABMATLAB环境中使用环境中使用C C或或FORTRANFORTRAN程序。程序。 MATLABMATLAB开发环境开发环境 基本界

6、面基本界面 n命令窗口：命令窗口：提供交互式操作功能，即在命令窗口中直接输入命令或提供交互式操作功能，即在命令窗口中直接输入命令或MATLABMATLAB函数，系统自动反馈信息和结果。函数，系统自动反馈信息和结果。直接输入数学公式回车，即直接输入数学公式回车，即可得到公式的计算结果。如需对前面的公式进行修改，可按一次上方可得到公式的计算结果。如需对前面的公式进行修改，可按一次上方向键，（它可以重写前面的公式或命令），进行修改即可。向键，（它可以重写前面的公式或命令），进行修改即可。 n启动平台窗口启动平台窗口: :在启动平台窗口中包括了系统中已安装的全部在启动平台窗口中包括了系统中已安装的全部

7、MATLABMATLAB程序和帮助文件的管理和启动功能，它采用了树型菜单的形式，用户程序和帮助文件的管理和启动功能，它采用了树型菜单的形式，用户可以直接从启动平台进入所选定项目。可以直接从启动平台进入所选定项目。 n工作空间窗口：变量管理中心，可以显示变量的名称、尺寸、字节和工作空间窗口：变量管理中心，可以显示变量的名称、尺寸、字节和类别等信息，同时用不同的图标表示矩阵、字符数组、单元数组、结类别等信息，同时用不同的图标表示矩阵、字符数组、单元数组、结构及符号对象等变量类型。构及符号对象等变量类型。 n命令历史窗口：显示已执行过的命令。在窗口的某一命令上单击鼠标命令历史窗口：显示已执行过的命令

8、。在窗口的某一命令上单击鼠标右键，会弹出菜单，对所选命令进行操作。右键，会弹出菜单，对所选命令进行操作。 n当前路径窗口：提供了当前路径文件的操作当前路径窗口：提供了当前路径文件的操作 演示演示 MATLAB MATLAB的搜索路径的搜索路径 搜索路径是一系列文件路径的组合。当程序和命令执行搜索路径是一系列文件路径的组合。当程序和命令执行时，时，MATLABMATLAB在搜索路径中查找程序或命令运行所需的函数文在搜索路径中查找程序或命令运行所需的函数文件。件。MATLABMATLAB在执行搜索时按照规定的顺序。如：在命令窗口在执行搜索时按照规定的顺序。如：在命令窗口中输入中输入examplee

9、xample，MATLABMATLAB将按下面的步骤来处理：将按下面的步骤来处理：1.检查检查exampleexample是不是一个变量，如果是，则返回变量的值；是不是一个变量，如果是，则返回变量的值；2.如果不是变量则检查是否为一个内部函数，如果是，则执行如果不是变量则检查是否为一个内部函数，如果是，则执行该内部函数；该内部函数；3.否则检查当前文件夹中是否存在名为否则检查当前文件夹中是否存在名为exampleexample的文件，如果的文件，如果有则执行该文件；否则检查在有则执行该文件；否则检查在MATLABMATLAB的搜索路径的目录下是的搜索路径的目录下是否存在名为否存在名为examp

10、leexample的文件，如果有则执行该文件。的文件，如果有则执行该文件。 可用可用MATLABMATLAB的的pathpath命令查看命令查看MATLABMATLAB系统的当前搜索路径。系统的当前搜索路径。在命令窗口键入在命令窗口键入pathpath回车，即可看到。可用主菜单中的回车，即可看到。可用主菜单中的Set Set PathPath选项重新设置搜索路径。选项重新设置搜索路径。 MATLAB MATLAB中的主要文件类型中的主要文件类型 M文件文件：M文件以字母文件以字母m为扩展名。如：为扩展名。如：startup.m。M文件是文件是ASCII码文本文件，可以用任何文本编辑器进行编辑。

11、在码文本文件，可以用任何文本编辑器进行编辑。在MATLAB系统中，有两类系统中，有两类M文件，即程序文件，即程序M文件和函数文件和函数M文件。文件。程序程序M文件：简称文件：简称M文件，由符合文件，由符合MATLAB语法的语句构成。语法的语句构成。 函数函数M文件：简称为函数，文件的第一行必须是以关键字文件：简称为函数，文件的第一行必须是以关键字function开始的函数说明语句。开始的函数说明语句。 它们的共同之处：在它们的共同之处：在MATLAB命令窗口中键入文件名，回车，命令窗口中键入文件名，回车，可执行该可执行该M文件中所有语句规定的任务和功能；文件中所有语句规定的任务和功能； 它们的

12、差别之处：它们的差别之处： 1）程序）程序M文件中创建的变量都是文件中创建的变量都是MATLAB工作空间中的变量，工作空间中的变量，工作空间中的其它程序和函数可以共享；而函数工作空间中的其它程序和函数可以共享；而函数M文件创建的变量则一文件创建的变量则一般为局限于函数运行空间内的局部变量；般为局限于函数运行空间内的局部变量； 2）函数）函数M文件可以使用传递参数，在函数文件可以使用传递参数，在函数M文件的调用式中可以有输入文件的调用式中可以有输入参数和输出参数，而程序参数和输出参数，而程序M文件则没有这种功能。文件则没有这种功能。 who和和whos：查询变量信息的命令查询变量信息的命令loa

13、d和和save：装入与存储变量与数据的命令：装入与存储变量与数据的命令clc或或clear：清除命令窗口的显示内容或工作空间变量：清除命令窗口的显示内容或工作空间变量format 命令：命令：命令窗口数据显示格式命令窗口数据显示格式help命令命令：提供提供MATLAB的在线帮助的在线帮助 lookfor命令命令：查找具有某种功能的函数查找具有某种功能的函数 which命令：命令：用于显示指定的外部函数用于显示指定的外部函数( (M文件文件) )所在的目录所在的目录 what命令：命令：列出指定目录下列出指定目录下文件文件 MATLAB MATLAB中的常用命令中的常用命令 二、二、MATLA

14、BMATLAB语言的基本语句结构语言的基本语句结构 1.1.在在MATLABMATLAB中创建矩阵的原则：中创建矩阵的原则：1)1)矩阵元素必须写在矩阵元素必须写在“”内；内；2)2)矩阵的同一行之间用空格或矩阵的同一行之间用空格或“，”分隔；分隔；3)3)矩阵的行与行之间用分号或回车符分隔；矩阵的行与行之间用分号或回车符分隔；4)4)矩阵的尺寸不必预先定义；矩阵的尺寸不必预先定义；5)5)矩阵元素可以是数值、变量、表达式或函数矩阵元素可以是数值、变量、表达式或函数2.2.矩阵的四种创建方法矩阵的四种创建方法 1)1)在命令窗口直接输入在命令窗口直接输入 2)2)由由M M文件创建矩阵文件创建

15、矩阵 3)3)由函数创建矩阵由函数创建矩阵 4)4)通过数据文件创建矩阵通过数据文件创建矩阵 变量用变量名表示。变量用变量名表示。MATLABMATLAB变量名是由若干个字符构成的字变量名是由若干个字符构成的字符串，构成变量名的字符可以是字母、数字或下划线，但第符串，构成变量名的字符可以是字母、数字或下划线，但第一个字符必须是字母。一个字符必须是字母。MATLAB6MATLAB6可分辨可分辨3131个字符，超过个字符，超过3131个则个则不认。不认。MATLABMATLAB中的变量区分大小写。中的变量区分大小写。 表达式则是由运算符、函数调用、变量名以及特殊字符组表达式则是由运算符、函数调用、

16、变量名以及特殊字符组成的式子成的式子。 字符串与字符串变量：字符串与字符串变量：MATLABMATLAB可将字符串当作数组或矩阵可将字符串当作数组或矩阵处理。在处理。在MATLABMATLAB中，字符串用单引号括起来中，字符串用单引号括起来。 MATLAB MATLAB的变量和表达式的变量和表达式 MATLAB MATLAB的基本运算符的基本运算符( (一一) ) 矩阵运算符矩阵运算符 A-A-矩阵矩阵A A的转置，如果的转置，如果A A是复矩阵，则其运算结果是共轭转置；是复矩阵，则其运算结果是共轭转置； A+B-A+B-矩阵的加运算，若矩阵的加运算，若A A和和B B的维数相同，则会将的维数相同，则会将A A和和B B矩阵的相应元素相加；矩阵的相应元素相加； A-B-A-B-矩阵的减运算，若矩阵的减运算，若A A和和B B的维数相同，则会将的维数相同，则会将A A和和B B矩阵的相应元素相减；矩阵的相应元素相减； A A* *B-B-矩阵相乘，矩阵相乘，A A的列数与的列数与B B的行数相等，即的行数相等，即A A和和B B矩阵维数相容，维数不相容矩阵维数相容，维数不相容是不可乘的。