matlab使用及設(shè)計(jì)

MATLAB是一款主要用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境的軟件。

一、MATLAB軟件的簡(jiǎn)介：

MATLAB由美國(guó)mathworks公司所發(fā)布，主要應(yīng)用方面是數(shù)值計(jì)算、可視化程序設(shè)計(jì)、交互式程序設(shè)計(jì)等高科技計(jì)算環(huán)境。

它集數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等各種十分強(qiáng)大的功于一個(gè)易于使用、便于觀察的視窗之內(nèi)，可以為科學(xué)研究與工程設(shè)計(jì)等工作以及其他需要進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)任務(wù)提供了一種具體而又全面的解決方法。

同時(shí)，MATLAB還在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。

二、MATLAB的主要功能有以下幾個(gè)方面：

1、進(jìn)行數(shù)值分析。

2、可以帶入數(shù)值和符號(hào)并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

3、在工程方面，還可以利用科學(xué)的方法繪制復(fù)雜精確的圖像。

4、運(yùn)用于控制系統(tǒng)時(shí)，可以進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真等內(nèi)容。

5、在面對(duì)數(shù)字圖像時(shí)，可以對(duì)圖像進(jìn)行處理，編輯圖像的內(nèi)容。

6、可以對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。

7、在通訊系統(tǒng)中，可以完成設(shè)計(jì)與仿真等任務(wù)。

8、除了工程領(lǐng)域之外，還可以應(yīng)用于財(cái)務(wù)與金融工程的分析與仿真等工作。

Matlab和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來(lái)解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語(yǔ)言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì)C，F(xiàn)ORTRAN，C ，JAVA的支持。

1.軟件下載完畢后點(diǎn)擊“預(yù)設(shè)”——“字體”更改自己需要的頁(yè)面設(shè)置。

2.主頁(yè)中點(diǎn)擊“新建”——“腳本”。新建的腳本就是當(dāng)前需要編輯的地方。

3.編輯完成之后按“Ctrl S”進(jìn)行保存。

4.清除命令行窗口內(nèi)容，填寫“CLC”即可清除工作區(qū)內(nèi)容，在命令行窗口填寫“clear all”。

Matlab數(shù)據(jù)類型

Matlab data type

1.字符與字符串

1.Characters and strings

S=’a’ ’ ’中間所表示的所有內(nèi)容即為字符串

Abs(s) 表示為每個(gè)字符都有其對(duì)應(yīng)的ASCII值

Char( ) 表示字符串

Num2str(65) 表示為數(shù)字65轉(zhuǎn)換成為’65’

Length(str) 表示為字符串長(zhǎng)度【其長(zhǎng)度包括空格鍵】

全世界數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的工程師和科學(xué)家都在使用 MATLAB® 分析和設(shè)計(jì)改變著我們的世界的系統(tǒng)和產(chǎn)品?；诰仃嚨?MATLAB 語(yǔ)言是世界上表示計(jì)算數(shù)學(xué)最自然的方式?？梢允褂脙?nèi)置圖形輕松可視化數(shù)據(jù)和深入了解數(shù)據(jù)。歡迎您使用桌面環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)、探索和發(fā)現(xiàn)。這些 MATLAB 工具和功能全部進(jìn)行了嚴(yán)格測(cè)試，可彼此配合工作。

MATLAB 可幫助您不僅僅將自己的創(chuàng)意停留在桌面。您可以對(duì)大型數(shù)據(jù)集運(yùn)行分析，并擴(kuò)展到集群和云。MATLAB 代碼可以與其他語(yǔ)言集成，使您能夠在 Web、企業(yè)和生產(chǎn)系統(tǒng)中部署算法和應(yīng)用程序。

桌面基礎(chǔ)知識(shí)

在命令行上輸入語(yǔ)句并查看結(jié)果。

矩陣和數(shù)組

MATLAB 主要處理數(shù)組和矩陣，既可以整個(gè)處理，也可以部分處理。矩陣是指通常用來(lái)進(jìn)行線性代數(shù)運(yùn)算的二維數(shù)組。

數(shù)組索引

MATLAB 中的變量通常是可包含很多數(shù)字的數(shù)組。如果要訪問數(shù)組的選定元素，請(qǐng)使用索引。

工作區(qū)變量

工作區(qū)包含在 MATLAB 中創(chuàng)建或從數(shù)據(jù)文件或其他程序?qū)肫渲械淖兞俊?

文本和字符

為文本創(chuàng)建字符串?dāng)?shù)組，或?yàn)閿?shù)據(jù)創(chuàng)建字符數(shù)組。

調(diào)用函數(shù)

MATLAB 提供了大量執(zhí)行計(jì)算任務(wù)的函數(shù)。要調(diào)用函數(shù)，請(qǐng)將其輸入?yún)?shù)括在圓括號(hào)中。

二維圖和三維圖

圖形函數(shù)包括二維和三維繪圖函數(shù)，用于以可視化形式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)和通信的結(jié)果。

編程和腳本

最簡(jiǎn)單的一種 MATLAB 程序稱為腳本。腳本包含一系列命令和函數(shù)調(diào)用。

幫助和文檔

所有函數(shù)都有輔助文檔，這些文檔包含一些示例，并介紹函數(shù)輸入、輸出和調(diào)用語(yǔ)法。

矩陣和幻方矩陣

輸入矩陣，執(zhí)行矩陣運(yùn)算并訪問矩陣元素。

表達(dá)式

使用變量、數(shù)字、運(yùn)算符、函數(shù)和表達(dá)式。

輸入命令

更改輸出格式，隱藏輸出，輸入長(zhǎng)行，以及在命令行中進(jìn)行編輯。

索引

訪問矩陣元素，通過串聯(lián)創(chuàng)建矩陣，以及刪除矩陣行和列。

數(shù)組類型

使用多維數(shù)組，元胞數(shù)組，字符與文本數(shù)據(jù)以及結(jié)構(gòu)體。

線性代數(shù)

本主題介紹如何在 MATLAB 中創(chuàng)建矩陣和執(zhí)行基本矩陣計(jì)算。

非線性函數(shù)的運(yùn)算

可以創(chuàng)建任何 MATLAB 函數(shù)的句柄，并將該句柄用作引用該函數(shù)的一種方式。函數(shù)句柄通常在參數(shù)列表中傳遞給其他函數(shù)，然后，其他函數(shù)可以使用該句柄執(zhí)行或計(jì)算相應(yīng)函數(shù)。

多變量數(shù)據(jù)

MATLAB 對(duì)多變量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)使用列向分析。數(shù)據(jù)集中的每一列都代表一個(gè)變量，每一行都代表一個(gè)觀測(cè)值。第 (i,j) 個(gè)元素是第 j 個(gè)變量的第 i 個(gè)觀測(cè)值。

基本繪圖函數(shù)

使用繪圖函數(shù)創(chuàng)建和修改繪圖。

創(chuàng)建網(wǎng)格圖和曲面圖

可視化包含兩個(gè)變量的函數(shù)。

顯示圖像

使用圖像。

打印圖形

打印和導(dǎo)出圖窗。

處理圖形對(duì)象

可視化包含兩個(gè)變量的函數(shù)。

控制流

使用流控制結(jié)構(gòu)，包括 if、switch 和 case、for、while、continue 和 break。

腳本和函數(shù)

編寫腳本和函數(shù)，使用全局變量，向函數(shù)傳遞字符參數(shù)，使用 eval 計(jì)算文本表達(dá)式，向量化代碼，預(yù)分配數(shù)組，使用句柄引用函數(shù)，以及使用處理函數(shù)的函數(shù)。

基本運(yùn)算與函數(shù)

在MATLAB下進(jìn)行基本數(shù)學(xué)運(yùn)算，只需將運(yùn)算式直接打入提示號(hào)(>>)之後，并按入Enter鍵即可。例如：

>> (5*2+1.3-0.8)*10/25

ans =4.2000

MATLAB會(huì)將運(yùn)算結(jié)果直接存入一變數(shù)ans，代表MATLAB運(yùn)算後的答案(Answer)并顯示其數(shù)值於螢?zāi)簧稀?

小提示： ">>"是MATLAB的提示符號(hào)(Prompt)，但在PC中文視窗系統(tǒng)下，由於編碼方式不同，此提示符號(hào)常會(huì)消失不見，但這并不會(huì)影響到MATLAB的運(yùn)算結(jié)果。

我們也可將上述運(yùn)算式的結(jié)果設(shè)定給另一個(gè)變數(shù)x：

x = (5*2+1.3-0.8)*10^2/25

x = 42

此時(shí)MATLAB會(huì)直接顯示x的值。由上例可知，MATLAB認(rèn)識(shí)所有一般常用到的加(+)、減(-)、乘(*)、除(/)的數(shù)學(xué)運(yùn)算符號(hào)，以及冪次運(yùn)算(^)。

小提示： MATLAB將所有變數(shù)均存成double的形式，所以不需經(jīng)過變數(shù)宣告(Variabledeclaration)。MATLAB同時(shí)也會(huì)自動(dòng)進(jìn)行記憶體的使用和回收，而不必像C語(yǔ)言,必須由使用者一一指定.這些功能使的MATLAB易學(xué)易用，使用者可專心致力於撰寫程式，而不必被軟體枝節(jié)問題所干擾。

若不想讓MATLAB每次都顯示運(yùn)算結(jié)果，只需在運(yùn)算式最後加上分號(hào)(;)即可，如下例：

y = sin(10)*exp(-0.3*4^2);

若要顯示變數(shù)y的值，直接鍵入y即可：

>>y

y =-0.0045

在上例中，sin是正弦函數(shù)，exp是指數(shù)函數(shù)，這些都是MATLAB常用到的數(shù)學(xué)函數(shù)。

下表即為MATLAB常用的基本數(shù)學(xué)函數(shù)及三角函數(shù)：

小整理：MATLAB常用的基本數(shù)學(xué)函數(shù)

abs(x)：純量的絕對(duì)值或向量的長(zhǎng)度

angle(z)：復(fù) 數(shù)z的相角(Phase angle)

sqrt(x)：開平方

real(z)：復(fù)數(shù)z的實(shí)部

imag(z)：復(fù)數(shù)z的虛 部

conj(z)：復(fù)數(shù)z的共軛復(fù)數(shù)

round(x)：四舍五入至最近整數(shù)

fix(x)：無(wú)論正負(fù)，舍去小數(shù)至最近整數(shù)

floor(x)：地板函數(shù)，即舍去正小數(shù)至最近整數(shù)

ceil(x)：天花板函數(shù)，即加入正小數(shù)至最近整數(shù)

rat(x)：將實(shí)數(shù)x化為分?jǐn)?shù)表示

rats(x)：將實(shí)數(shù)x化為多項(xiàng)分?jǐn)?shù)展開

sign(x)：符號(hào)函數(shù) (Signum function)。

當(dāng)x<0時(shí)，sign(x)=-1;

當(dāng)x=0時(shí)，sign(x)=0;

當(dāng)x>0時(shí)，sign(x)=1。

> 小整理：MATLAB常用的三角函數(shù)

sin(x)：正弦函數(shù)

cos(x)：馀弦函數(shù)

tan(x)：正切函數(shù)

asin(x)：反正弦函數(shù)

acos(x)：反馀弦函數(shù)

atan(x)：反正切函數(shù)

atan2(x,y)：四象限的反正切函數(shù)

sinh(x)：超越正弦函數(shù)

cosh(x)：超越馀弦函數(shù)

tanh(x)：超越正切函數(shù)

asinh(x)：反超越正弦函數(shù)

acosh(x)：反超越馀弦函數(shù)

atanh(x)：反超越正切函數(shù)