實驗一MATLAB介紹及其基礎操作1.實驗目的：（1）熟悉MATLAB軟件的集成開發(fā)環(huán)境，學習常用窗口的功能和使用方法。（2）掌握幫助的使用方法以及搜索路徑的添加方法。（3）掌握基本的MATLAB函數(shù)操作及其使用。（4）掌握簡單的計算及其繪圖操作。（5）了解M文件的編寫和運行方法。2.實驗原理（1）MATLAB簡介MATLAB是美國MathWorks公司開發(fā)的高性能的科學與工程計算軟件。它在數(shù)值計算、自動控制、信號處理、神經網絡、優(yōu)化計算、小波分析、圖像處理等領域有著廣泛的用途。近年來，

MATLAB在國內高等院校、科研院所的應用逐漸普及，成為廣大科研、工程技術人員必備的工具之一。

MATLAB具有矩陣和數(shù)組運算方便、編程效率極高、易學易用、可擴充性強和移植性好等優(yōu)點，俗稱為“草稿紙式的科學計算語言”。它把工程技術人員從繁瑣的程序代碼編寫工作中解放出來，可以快速地驗證自己的模型和算法。經過幾十年的擴充和完善,MATLAB已經發(fā)展成為集科學計算、可視化和編程于一體的高性能的科學計算語言和軟件開發(fā)環(huán)境。MATLAB的主要特點包括強大的矩陣計算能力、方便的繪圖功能及仿真能力。另外，MATLAB還附帶了大量的專用工具箱，用于解決各種特定領域的問題。通過學習軟件的基本操作及其編程方法，體會和逐步掌握它在矩陣運算、信號處理等方面的功能及其具體應用。通過本課程實驗的學習，要求學生初步掌握MATLAB的使用方法，初步掌握M文件的編寫和運行方法，初步將MATLAB運用于信號分析和系統(tǒng)分析中。循序漸進地培養(yǎng)學生運用所學知識分析和解決問題的能力。（2）MATLAB的工作界面（Desktop）MATLAB安裝成功后，第一次啟動時，主界面如下圖（不同版本可能有差異）所示：①②①②③④其中 ①是命令窗口（CommandWindow），是MATLAB的主窗口，默認位于MATLAB界面的右側，用于輸入命令、運行命令并顯示運行結果。 ②是歷史命令窗（CommandHistory），位于MATLAB界面的左下側，默認為前臺顯示。歷史命令窗用于保存用戶輸入過的所有的命令，為用戶下一次使用同一個命令提供方便。③是當前目錄瀏覽器（CurrentDirectory），位于MATLAB界面的左上側，默認為前臺顯示。該窗口用于顯示當前目錄和目錄中的所有文件。④是工作空間窗（Workspace），默認位于MATLAB界面左上側的后臺?？梢酝ㄟ^點擊左上方的“Workspace”按鈕使之在前臺展現(xiàn)。（3）MATLAB的運行方式MATLAB有兩種運行方式：命令行運行方式和M文件運行方式。前者是在命令窗的提示符“》”后直接輸入命令或計算表達式，回車后MATLAB即執(zhí)行運算并可以顯示運行結果，這種方式適合實現(xiàn)一些簡單的功能，如簡單計算和繪圖等；后一種方式中，M文件是用MATLAB語言編寫的程序文件，其擴展名為.m，在MATLAB的M文件編輯器中輸入、編輯和調試，生成后在命令窗口中輸入文件名即可運行該文件。從功能上來講，M文件可以分成M腳本（Mscript）文件和M函數(shù)（Mfunction）兩類。主要區(qū)別在于：M函數(shù)文件第一行開頭包含有關鍵字“function”，關鍵字后面是函數(shù)的名稱，所有輸入?yún)?shù)包含在函數(shù)名稱后的小括號內，參數(shù)之間用逗號隔開，也可以不包含任何參數(shù)；函數(shù)可以有輸出參數(shù)，當有多個輸出參數(shù)時，所有的參數(shù)放在中括號內并用逗號分隔；函數(shù)名與文件名相同；函數(shù)運行后除了輸出變量，其他變量并不保存在變量空間中。而M腳本文件運行時產生的變量均保存在變量空間中。以下是M腳本文件和M函數(shù)文件的示例：%ThisisanMscriptsample。clear;x=-pi:0.1:pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2);title('cosineandsinefunctions');xlabel('time');ylabel('Amplitude');legend('y=cos(x)','y=sin(x)');gridon;%ThisisanMfunctionsample.function[y,pos]=findmax(a)%findMaxfindthemaxvalueofmatrixatogeterwithitsposition%y=findmax(a):findthemaxvalueofmatrixa%[y,pos]=findmax(a):findthemaxvalueofmatrixa,getitsposition%aswellinpos[y,p]=max(a(:));[r,c]=ind2sub(size(a),p);pos=[r,c];（4）MATLAB的搜索路徑M文件運行時，MATLAB利用自身的搜索路徑來尋找M文件，如果要執(zhí)行的文件不在搜索路徑中，就無法執(zhí)行。利用MATLAB主界面File菜單中的“setpath”可以將需要的目錄、文件夾添加到MATLAB的搜索路徑中。（5）MATLAB的幫助系統(tǒng) MATLAB提供了強大而完善的幫助系統(tǒng)，包括命令行幫助、聯(lián)機幫助和演示幫助。要學會使用MATLAB，必須充分利用其幫助系統(tǒng)，尤其是命令行幫助功能。命令行幫助可以通過help命令獲得，其格式為： help或 help目錄名／目錄名／函數(shù)名／主題名／數(shù)學符號（全英文） 第一種格式在命令窗直接輸入help，不帶任何參數(shù)，此時，將顯示MATLAB的分類目錄和對目錄的簡要說明；第二種格式可以顯示具體目錄所包含的命令和函數(shù)，或者具體的命令、函數(shù)、符號或某個主題的詳細信息。例如，在命令窗口鍵入：helpsin，將會顯示關于正弦函數(shù)sin的詳細的幫助信息，通常包括函數(shù)的輸入輸出參數(shù)的含義、函數(shù)的調用格式以及函數(shù)使用實例等。3.實驗內容及其步驟 理解MATLAB的基本原理，學習并掌握基本的運算與操作。了解命令窗口的基本操作；了解和掌握基本的數(shù)據(jù)表示與計算；掌握常用的繪圖命令；M文件的編寫與調試。命令窗口的基本操作、基本的數(shù)據(jù)表示與運算注意：所有輸入在英文輸入狀態(tài)下進行eq\o\ac(○,1)輸入簡單的矩陣：要點：英文標點；矩陣元素放在“[]”之中，每一行的元素間用逗號或空格隔開，不同的行以分號“;”或回車來分割；，，并計算A*B，A.*B，A.^B，比較各自結果有何不同。參考：A=[1,2;3,4];B=[1,3;2,4];A*B;A.*B;A.^B。eq\o\ac(○,2)計算下列表達式的結果：要點：表達式后加上分號“;”，則計算結果不顯示，這種方法可以加速程序運行速度；表達式后無分號，計算結果馬上顯示在命令窗口中；a=參考：a=[(12/3)*5+8-4*(6-3)]/2.^3eq\o\ac(○,3)復數(shù)運算及其表示：已知，，，利用MATLAB計算。參考：z1=1+2i;z2=3+3i;z3=5*exp(i*pi/6);z=z1*z2/z3;eq\o\ac(○,4)命令窗口的常用操作MATLAB提供了方便實用的功能鍵用于編輯、修改命令窗口中當前和以前輸入的命令行。這些功能鍵如下表所示：命令窗口中常用的功能鍵功能鍵功能功能鍵功能↑重新調入上一命令行End光標移到行尾↓重新調入下一命令行Ctrl+Home光標移到命令窗頂部←光標左移一個字符Ctrl+End光標移到命令窗底部→光標右移一個字符Esc清除命令行Ctrl+←光標左移一個字Delete刪除光標處字符Ctrl+→光標右移一個字Backspace刪除光標處左邊字符Home光標移到行首體會：↑，↓，命令clc，clear等基本的繪圖操作常用的繪圖函數(shù)有：柱狀圖（‘stem’函數(shù)）繪圖函數(shù)；‘plot’繪圖函數(shù)，其函數(shù)功能比較強大；函數(shù)圖形的注釋用xlabel，ylabel，等等。繪制正弦函數(shù)的圖形，可以通過以下參考代碼來實現(xiàn)：繪制簡單的柱狀圖：x=-pi:0.1:pi;y=sin(x);stem(y);繪制曲線圖：plot(x,y);plot(x,sin(x),x,cos(x));圖形的注釋：x=-pi:0.1:2*pi;axis([0,6,-1.2,1.2]);xlabel(‘Inputsingal’);ylabel(‘Outsignal’);title(‘Twotrigonometricfunctions’);legend(‘y=sin(x)’,’y=cos(x)’);gridon;繪制視窗小圖：利用subplot命令可同時畫出多個小圖形在同一個視窗之中：subplot(2,2,1);plot(x,sin(x));subplot(2,2,2);plot(x,cos(x));subplot(2,2,3);plot(x,sinh(x));subplot(2,2,4);plot(x,cosh(x));M文件的編寫、調試及運行M文件編寫及運行：分別用兩種方式編寫M文件實現(xiàn)1+2+3+…+50。提示：1~50放在數(shù)組x中，x的生成語句為：n=50;x=[1:n];求和用sum函數(shù)，函數(shù)用法請利用help命令獲得。4.實驗用MATLAB函數(shù)介紹在實驗過程中用到的MATLAB指令（函數(shù)名）有：函數(shù)類：plot,stem,subplot,xlabel,ylabel,title,legend，exp,real,imag,abs,angle,sum等，具體調用格式參看“help”或者查閱相關書籍。另外，在具體的實驗過程中也可以根據(jù)實際需要自己定義函數(shù)。命令或運算符類：clc，clear，who,whos,