1、MATLAB MATLAB 語言及在理語言及在理工課程中的應(yīng)用工課程中的應(yīng)用 教材：教材： MATLAB及其在理工課程中的應(yīng)用指南及其在理工課程中的應(yīng)用指南 陳懷琛陳懷琛 編著編著 西安電子科技大學(xué)出版社西安電子科技大學(xué)出版社 參考書參考書 MATLAB及其在電子信息課程中的應(yīng)用及其在電子信息課程中的應(yīng)用 陳懷琛陳懷琛 編著編著 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社 MATLAB 7.0從入門到精通從入門到精通劉寶柱劉寶柱 編著編著 人民郵電出版社人民郵電出版社 由于我們所面對的工程問題越來越復(fù)雜，由于我們所面對的工程問題越來越復(fù)雜，過去所依賴分析的技術(shù)已逐漸不敷使用。過去所依賴分析的技術(shù)已逐漸不敷使

2、用。利用電腦來分析及解決工程問題，已是利用電腦來分析及解決工程問題，已是當(dāng)今工程師的必要工具。如何善用電腦當(dāng)今工程師的必要工具。如何善用電腦應(yīng)用軟體來幫助分析工程問題，將是各應(yīng)用軟體來幫助分析工程問題，將是各位同學(xué)往后所要學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，也是這門位同學(xué)往后所要學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，也是這門課的目的。課的目的。第一篇 語言篇第一章第一章 MATLABMATLAB語言概述語言概述 MATLAB語言的發(fā)展沿革 MATLAB語言的特點(diǎn) MATLAB的工作環(huán)境 演示程序章節(jié)重點(diǎn)章節(jié)重點(diǎn) 熟悉熟悉MATLAB的工作環(huán)境的工作環(huán)境. 熟悉命令窗口和工作空間熟悉命令窗口和工作空間. 掌握使用命令窗口直接輸入代碼的方法掌握使

3、用命令窗口直接輸入代碼的方法 熟悉使用工作空間查看變量及其類型和大小熟悉使用工作空間查看變量及其類型和大小. 掌握使用歷史命令的兩種方法掌握使用歷史命令的兩種方法 使用歷史命令窗口使用歷史命令窗口 使用箭頭按鈕使用箭頭按鈕 掌握圖形窗口和文本編輯窗口的創(chuàng)建和編輯掌握圖形窗口和文本編輯窗口的創(chuàng)建和編輯.1.1 MATLAB1.1 MATLAB語言的發(fā)展沿革語言的發(fā)展沿革 MATLAB MATLAB是是MATRIX LABORATORYMATRIX LABORATORY的縮寫，是一種的縮寫，是一種以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)的交互式程序設(shè)計(jì)語言。以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)的交互式程序設(shè)計(jì)語言。 主要適用于矩陣運(yùn)算及控制

4、和信息處理領(lǐng)域的主要適用于矩陣運(yùn)算及控制和信息處理領(lǐng)域的分析設(shè)計(jì)。分析設(shè)計(jì)。 特點(diǎn)是簡潔和智能化。特點(diǎn)是簡潔和智能化。 它使用方便，輸入簡便，運(yùn)算高效、內(nèi)容豐富、它使用方便，輸入簡便，運(yùn)算高效、內(nèi)容豐富、容易由用戶自行擴(kuò)展。已成為美國和其它發(fā)展容易由用戶自行擴(kuò)展。已成為美國和其它發(fā)展中國家大學(xué)教學(xué)和科研中不可缺少的工具。中國家大學(xué)教學(xué)和科研中不可缺少的工具。 v19801980年前后，年前后，MATLABMATLAB的雛形：的雛形：LINPACK LINPACK 和和EISPACKEISPACK的接口程序。的接口程序。v19841984年成立年成立MathWorksMathWorks公司，推出

5、公司，推出MATLABMATLAB第第1 1版版(DOS(DOS版版) )。v19921992年推出年推出4.04.0版。版。v19941994年推出年推出4.24.2版。版。v19971997年推出年推出5.05.0版。版。v19991999年初推出年初推出5.35.3版。版。v20012001年年7 7月，推出月，推出6.16.1版。版。Matlab-MATrix LABoratryv MATLABMATLAB語言便于學(xué)習(xí)語言便于學(xué)習(xí) 目前流行用目前流行用FortranFortran和和c c語言編制計(jì)算程序語言編制計(jì)算程序, , 既需要對有關(guān)算法有深刻的了解，還需要熟既需要對有關(guān)算法有深

6、刻的了解，還需要熟練地掌握所用語言的語法及編程技巧。對多練地掌握所用語言的語法及編程技巧。對多數(shù)科學(xué)工作者而言，同時(shí)具備這兩方面技能數(shù)科學(xué)工作者而言，同時(shí)具備這兩方面技能有一定困難。有一定困難。 只有一種數(shù)據(jù)類型只有一種數(shù)據(jù)類型( (十進(jìn)制十進(jìn)制1616位二進(jìn)制雙位二進(jìn)制雙精度精度doubledouble類型類型) )、一種標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出語、一種標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出語句、不用指針、不需編譯句、不用指針、不需編譯 ，比其它語言少，比其它語言少了很多內(nèi)容。了很多內(nèi)容。v MATLABMATLAB語言的難點(diǎn)是函數(shù)較多語言的難點(diǎn)是函數(shù)較多 700700多基本函數(shù)，常用的近多基本函數(shù)，常用的近200200個(gè)個(gè)

7、 盡量多記少查以提高編程效率盡量多記少查以提高編程效率v MATLABMATLAB語言的缺點(diǎn)是運(yùn)行速度慢語言的缺點(diǎn)是運(yùn)行速度慢 由于由于MATLABMATLAB語言是一種解釋型語言，因此語言是一種解釋型語言，因此運(yùn)行速度比編譯型語言慢。運(yùn)行速度比編譯型語言慢。 例如例如100X100100X100的矩陣的求逆需的矩陣的求逆需0.10.1秒（與計(jì)秒（與計(jì)算機(jī)有關(guān)）算機(jī)有關(guān)） 1.2 1.2 Matlab 語言的特點(diǎn)語言的特點(diǎn) 1 1編程效率高編程效率高 它是一種面向科學(xué)與工程計(jì)算的高級語言，允許用數(shù)學(xué)形式的語言編寫程序，且比Basic、Fortran和C等語言更加接近數(shù)學(xué)語言。 它將每個(gè)變量視為

8、一個(gè)mn的矩陣，將每個(gè)元素視為復(fù)數(shù)，所有的運(yùn)算對矩陣和復(fù)數(shù)都有效。 2 2用戶使用方便用戶使用方便 MatlabMatlab語言是一種解釋執(zhí)行的語言（在沒被語言是一種解釋執(zhí)行的語言（在沒被專門的工具編譯之前），它靈活、方便，其專門的工具編譯之前），它靈活、方便，其調(diào)試程序手段豐富，調(diào)試速度快，需要學(xué)習(xí)調(diào)試程序手段豐富，調(diào)試速度快，需要學(xué)習(xí)時(shí)間少。時(shí)間少。 Matlab Matlab語言與其它語言相比，較好地解決了語言與其它語言相比，較好地解決了編輯、編譯、連接和執(zhí)行問題，融為一體。編輯、編譯、連接和執(zhí)行問題，融為一體。它能在同一畫面上進(jìn)行靈活操作快速排除輸它能在同一畫面上進(jìn)行靈活操作快速排除輸

9、入程序中的書寫錯(cuò)誤、語法錯(cuò)誤以至語意錯(cuò)入程序中的書寫錯(cuò)誤、語法錯(cuò)誤以至語意錯(cuò)誤，從而加快了用戶編寫、修改和調(diào)試程序誤，從而加快了用戶編寫、修改和調(diào)試程序的速度，可以說在編程和調(diào)試過程中它是一的速度，可以說在編程和調(diào)試過程中它是一種比種比VBVB還要簡單的語言。還要簡單的語言。 3 3擴(kuò)充能力強(qiáng)擴(kuò)充能力強(qiáng) MatlabMatlab語言有豐富的庫函數(shù)，在進(jìn)行復(fù)雜語言有豐富的庫函數(shù)，在進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)可以直接調(diào)用，用戶可以根的數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)可以直接調(diào)用，用戶可以根據(jù)自己的需要方便地建立和擴(kuò)充新的庫函據(jù)自己的需要方便地建立和擴(kuò)充新的庫函數(shù)，以便提高數(shù)，以便提高M(jìn)atlabMatlab使用效率和擴(kuò)充它的

10、使用效率和擴(kuò)充它的功能。功能。 另外，為了充分利用另外，為了充分利用FortranFortran、C C等語等語言的資源，包括用戶已編好的言的資源，包括用戶已編好的FortranFortran，C C語言程序，混合編程，方便地調(diào)用有關(guān)的語言程序，混合編程，方便地調(diào)用有關(guān)的FortranFortran，C C語言的子程序。語言的子程序。 4 4語句簡單，內(nèi)涵豐富語句簡單，內(nèi)涵豐富 Mat1abMat1ab語言中最基本最重要的成分是函數(shù)，語言中最基本最重要的成分是函數(shù)，其一般形式為其一般形式為a a，6 6，c c = fun = fun（d d，e e，f f，），即一個(gè)函數(shù)由函數(shù)名，輸入變量即

11、一個(gè)函數(shù)由函數(shù)名，輸入變量d d，e e，f,f,和輸出變量和輸出變量a a，b b，c c組成，同一組成，同一函數(shù)名函數(shù)名F F，不同數(shù)目的輸入變量（包括無，不同數(shù)目的輸入變量（包括無輸入變量）及不同數(shù)目的輸出變量，代表輸入變量）及不同數(shù)目的輸出變量，代表著不同的含義（類似面向?qū)ο笾械亩鄳B(tài)性。著不同的含義（類似面向?qū)ο笾械亩鄳B(tài)性。這不僅使這不僅使MatlabMatlab的庫函數(shù)功能更豐富，而的庫函數(shù)功能更豐富，而大大減少了需要的磁盤空間，使得大大減少了需要的磁盤空間，使得MatlabMatlab編寫的編寫的M M文件簡單、短小而高效。文件簡單、短小而高效。 5 5高效方便的矩陣和數(shù)組運(yùn)算高效

12、方便的矩陣和數(shù)組運(yùn)算 MatlabMatlab語言象語言象BasicBasic、FortranFortran和和C C語言一樣規(guī)定語言一樣規(guī)定了矩陣的算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、了矩陣的算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、條件運(yùn)算符及賦值運(yùn)算符，而且這些運(yùn)算符大部分條件運(yùn)算符及賦值運(yùn)算符，而且這些運(yùn)算符大部分可以毫無改變地照搬到數(shù)組間的運(yùn)算，有些如算術(shù)可以毫無改變地照搬到數(shù)組間的運(yùn)算，有些如算術(shù)運(yùn)算符只要增加運(yùn)算符只要增加“”就可用于數(shù)組間的運(yùn)算，就可用于數(shù)組間的運(yùn)算， 另外，它不需定義數(shù)組的維數(shù)，并給出矩陣函另外，它不需定義數(shù)組的維數(shù)，并給出矩陣函數(shù)、特殊矩陣專門的庫函數(shù)，使之在求解

13、諸如信號數(shù)、特殊矩陣專門的庫函數(shù)，使之在求解諸如信號處理、建模、系統(tǒng)識(shí)別、控制、優(yōu)化等領(lǐng)域的問題處理、建模、系統(tǒng)識(shí)別、控制、優(yōu)化等領(lǐng)域的問題時(shí)，顯得大為簡捷、高效、方便，這是其它高級語時(shí)，顯得大為簡捷、高效、方便，這是其它高級語言所不能比擬的。在此基礎(chǔ)上，高版本的言所不能比擬的。在此基礎(chǔ)上，高版本的MatlabMatlab已已逐步擴(kuò)展到科學(xué)及工程計(jì)算的其它領(lǐng)域。逐步擴(kuò)展到科學(xué)及工程計(jì)算的其它領(lǐng)域。 6 6強(qiáng)大而方便的繪圖功能強(qiáng)大而方便的繪圖功能 MatlabMatlab的繪圖是十分方便的，它有一系列的繪圖是十分方便的，它有一系列繪圖函數(shù)（命令），例如線性坐標(biāo)、對數(shù)坐標(biāo)，繪圖函數(shù)（命令），例如線

14、性坐標(biāo)、對數(shù)坐標(biāo)，半對數(shù)坐標(biāo)及極坐標(biāo)，均只需調(diào)用不同的繪圖半對數(shù)坐標(biāo)及極坐標(biāo)，均只需調(diào)用不同的繪圖函數(shù)（命令），在圖上標(biāo)出圖題、函數(shù)（命令），在圖上標(biāo)出圖題、XYXY軸標(biāo)注，軸標(biāo)注，格（柵）繪制也只需調(diào)用相應(yīng)的命令，簡單易格（柵）繪制也只需調(diào)用相應(yīng)的命令，簡單易行。另外，在調(diào)用繪圖函數(shù)時(shí)調(diào)整自變量可繪行。另外，在調(diào)用繪圖函數(shù)時(shí)調(diào)整自變量可繪出不變顏色的點(diǎn)、線、復(fù)線或多重線。出不變顏色的點(diǎn)、線、復(fù)線或多重線。1.3 MATLAB1.3 MATLAB的運(yùn)行環(huán)境與安裝的運(yùn)行環(huán)境與安裝運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行環(huán)境2. 2. 軟件環(huán)境軟件環(huán)境 WindowsXPWindowsXP 1. 1. 硬件環(huán)境硬件環(huán)境 In

15、tel586Intel586及其兼容機(jī)及其兼容機(jī) 協(xié)處理器協(xié)處理器 軟驅(qū)、軟驅(qū)、8Mb8Mb硬盤、至少硬盤、至少8Mb8Mb內(nèi)存、聲卡內(nèi)存、聲卡 8 8位圖形適配器和顯示器（位圖形適配器和顯示器（256256色）色）安裝安裝 (1) (1)啟動(dòng)啟動(dòng)WindowsXPWindowsXP。 (2)(2)將將MATLAB 7.0MATLAB 7.0光盤放入光驅(qū)，運(yùn)行光盤放入光驅(qū)，運(yùn)行setup.exesetup.exe文件。文件。 (3)(3)按界面提示進(jìn)行操作按界面提示進(jìn)行操作。菜單欄菜單欄 在在MATLAB 5.3MATLAB 5.3命令窗口的菜單欄，共包含命令窗口的菜單欄，共包含F(xiàn)ileFil

16、e、EditEdit、ViewView、WindowWindow和和HelpHelp等等5 5個(gè)菜個(gè)菜單項(xiàng)。單項(xiàng)。工具欄工具欄 MATLAB 5.3MATLAB 5.3命令窗口的工具欄共提供了命令窗口的工具欄共提供了1010個(gè)命令按鈕。個(gè)命令按鈕。 命令編輯區(qū)命令編輯區(qū) 1. 1. 命令編輯區(qū)的作用命令編輯區(qū)的作用 命令編輯區(qū)用于輸入命令和顯示計(jì)算結(jié)果。命令編輯區(qū)用于輸入命令和顯示計(jì)算結(jié)果。 2. 2. 命令行的輸入規(guī)則命令行的輸入規(guī)則一個(gè)命令行輸入一條命令，命令行以回車結(jié)束。一個(gè)命令行輸入一條命令，命令行以回車結(jié)束。一個(gè)命令行也可以輸入若干條命令，各命令之間一個(gè)命令行也可以輸入若干條命令，各

17、命令之間以逗號分隔，若前一命令后帶有分號，則逗號可以逗號分隔，若前一命令后帶有分號，則逗號可以省略。以省略。如果一個(gè)命令行很長，要加續(xù)行符（三個(gè)小黑如果一個(gè)命令行很長，要加續(xù)行符（三個(gè)小黑點(diǎn)點(diǎn)）。）。 3. 3. 命令行的編輯命令行的編輯 4. 4. 常用操作系統(tǒng)命令常用操作系統(tǒng)命令如如formatformat命令窗命令窗菜單欄菜單欄在命令窗在命令窗口中鍵入口中鍵入Figure圖形圖形窗窗三維曲面陰影圖等高線圖三維網(wǎng)格曲面圖帶亮度的三維曲面陰影圖箭頭圖體積切片圖 總之，總之，MatlabMatlab語言的設(shè)計(jì)思想可以說代語言的設(shè)計(jì)思想可以說代表了當(dāng)前計(jì)算機(jī)高級語言的發(fā)展方向。表了當(dāng)前計(jì)算機(jī)高級

18、語言的發(fā)展方向。在不斷使用中，會(huì)發(fā)現(xiàn)它的巨大潛力。在不斷使用中，會(huì)發(fā)現(xiàn)它的巨大潛力。 MATLAB的上述特點(diǎn)，使它深受工程技術(shù)人員及科技專家的歡迎，并很快成為應(yīng)用學(xué)科計(jì)算機(jī)輔助分析、設(shè)計(jì)、仿真、教學(xué)等領(lǐng)域不可缺少的基礎(chǔ)軟件。目前 ,在國外高等院校, MATLAB已成為本科生、研究生必須掌握的基礎(chǔ)軟件 ,國內(nèi)一些理工院校也已經(jīng)或者正在把MATLAB作為學(xué)生必須掌握的一種軟件。1.4 MATLAB1.4 MATLAB功能演示功能演示例1.1 求解線性方程組 命令如下：命令如下： a=2,3,-1;8,2,3;45,3,9; b=2;4;23; x=inv(a)*b運(yùn)行結(jié)果：運(yùn)行結(jié)果：x = 0.5531 0.2051 -0.2784x=inv(a)*b x=ab (左除左除) a*x=b的解的解x=b * inv(a) x=b/a (右除右除) x*a=b的