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MATLAB 工具软件

MATLAB 工具软件. —— 简介. 主要内容. 历史与特点 启动与运行 命令窗口操作 工作区 路径设置 脚本编写. 历史与特点. MATLAB 名字由 MATrix 和 LABoratory 两词的前三个字母组合而成。那是 20 世纪七十年代，时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的 Cleve Moler 出于减轻学生编程负担的动机，为学生设. 计了一组调用 LINPACK 和 EISPACK 矩阵软件工具包库程序的的 “ 通俗易用 ” 的接口，此即用 FORTRAN 编写的萌芽状态的 MATLAB 。. 历史与特点.

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Presentation Transcript

  1. MATLAB工具软件 ——简介

  2. 主要内容 • 历史与特点 • 启动与运行 • 命令窗口操作 • 工作区 • 路径设置 • 脚本编写

  3. 历史与特点 MATLAB名字由MATrix和 LABoratory 两词的前三个字母组合而成。那是20世纪七十年代，时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的Cleve Moler出于减轻学生编程负担的动机，为学生设 计了一组调用LINPACK和EISPACK矩阵软件工具包库程序的的“通俗易用”的接口，此即用FORTRAN编写的萌芽状态的MATLAB。

  4. 历史与特点 1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市场。从这时起，MATLAB的内核采用C语言编写，而且除原有的数值计算能力外，还新增了数据图视功能。

  5. 历史与特点 • 1997年仲春，MATLAB5.0版问世，紧接着是5.1、5.2，以及和1999年春的5.3版。现今的MATLAB拥有更丰富的数据类型和结构、更友善的面向对象、更加快速精良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源、更多的应用开发工具。 • 最新版本R14，即Matlab 7、SIMULINK 6

  6. 历史与特点 • 丰富的数学功能 • 矩阵的各种运算。如：正交变换、三角分解、特征值、常见的特殊矩阵等。 • 各种特殊函数。如：贝塞尔函数、勒让德函数、伽码函数、贝塔函数、椭圆函数等。 • 包括各种数学运算功能。如：数值微分、数值积分、插值、求极值、方程求根、FFT 、常微分方程的数值解等。

  7. 历史与特点 • 很好的数据可视化功能 • 可方便地画出二维和三维图形。 • 高级图形处理。如：色彩控制、句柄图形、动画等。 • 图形用户界面GUI制作工具，可以制作用户菜单和控件。使用者可以根据自己的需求编写出满意的图形界面。

  8. 历史与特点 • 可以直接处理声言和图形文件。 • 声言文件。如： WAV文件（例：wavread，sound等）。 • 图形文件。如： bmp 、gif 、 pcx 、tif 、jpeg等文件。

  9. 历史与特点 • 具有若干功能强大的应用工具箱。 • MATLAB主工具箱 • 符号数学工具箱 • SIMULINK仿真工具箱 • 控制系统工具箱 • 信号处理工具箱 • 图象处理工具箱 • 通讯工具箱 • 系统辨识工具箱 • 神经元网络工具箱 • 金融工具箱 • …

  10. 历史与特点 • 使用方便，具有很好的扩展功能。 • 使用MATLAB语言编写的程序可以直接运行，无需编译。 • 可以M文件转变为独立于平台的EXE可执行文件。 • MATLAB的应用接口程序API是MATLAB提供的十分重要的组件 ，由 一系列接口指令组成 。用户就可在FORTRAN或C中 ， 把MATLAB当作计算引擎使用 。

  11. 历史与特点 • 具有很好的帮助功能。 • 提供十分详细的帮助文件（PDF 、HTML 、demo文件）。 • 联机查询指令：help指令（例：help elfun，help exp，help simulink），lookfor关键词（例： lookfor fourier ）。 • 大量的网上资源和用户社区。

  12. 历史与特点 • 解释型语言，执行速度一般比编译型语言慢 • 价格，远远高于一般C编译器

  13. 主要内容 • 历史与特点 • 启动与运行 • 命令窗口操作 • 工作区 • 路径设置 • 脚本编写

  14. 启动与运行

  15. 启动与运行 • 主窗口中包含许多子窗口 • 用户与Mablab的交互在这些窗口中完成 • 主要的交互界面包括： • Command Window • Current Directory Browser • Workspace Browser • Array Editor • Lauch Pad • Editor/Debugger • Help Navigator/Browser

  16. 主要内容 • 历史与特点 • 启动与运行 • 命令窗口操作 • 工作区 • 路径设置 • 脚本编写

  17. 命令窗口操作 • 用户与Matlab交互的主要窗口 • 可以输入Matlab语句，立即得到运算结果 • 或者输入控制指令，完成特定的操作

  18. 命令窗口操作 • 每行输入完成，回车后执行指令，可以采用续行输入 • 如果语句后面有;则不显示结果 • 数组是Matlab中的基本数据，每个变量都是一个数组 • 可以直接作复数运算 • Matlab类型的语言是一种弱类型的语言，数组中的元素类型和数组大小可以随时改变

  19. 命令窗口操作 • 数值 都是浮点数，用小数或科学记数法表示，例如 3 -99 0.001 1.3e-3 4.5E33 • 可以用format命令设置显示格式，见表1.4-1 (p.14) • 复数作为一个整体处理，表示方法： • z1 = 3 + 4i • z2 = 3 + 4*i • z3 = 2*exp(i*pi/6)

  20. 命令窗口操作 • 变量命名规则 • 大小写敏感 • 第一个字符必须是字母，最多31个字符 • 不能有空格、标点等非法字符 • 预定义变量 ans eps Inf/inf i/j pi NaN/nan nargin nargout realmax realmin • 不要对预定义变量重新赋值

  21. 命令窗口操作 • 运算符 + - * /或\ ^ • 都是复数数组的运算。 • /和\对矩阵运算结果不同 • 表达式 • 由变量、常量、运算符、函数调用、括号等组成 • 运算优先级与其它编程语言类似 m = [0, 1, 2]; R = abs(a)^(1/3); Theta = (angle(a)+2*pi*m)/3; rrr = R*exp(i*Theta); a = -8; r = a^(1/3) r = 1.000+1.7321i

  22. 命令窗口操作

  23. 主要内容 • 历史与特点 • 启动与运行 • 命令窗口操作 • 工作区 • 路径设置 • 脚本编写

  24. 工作区(workspace) • Matlab保存的一组工作状态 • 每个工作区与一块存储器对应，其中的内容主要包括： • 当前可以使用的变量 • 当前可以使用的程序、函数等 • 启动Matlab时，自动打开一个工作区。所有在命令窗口中执行的命令和程序共享此工作区。 • 用程序或者命令创建的变量自动加入当前的工作区。

  25. 工作区(workspace) • 前面程序创建的变量，可以在后面的程序中直接使用。 • 每个函数有自己独立的工作区 • whos命令列出当前工作区中的变量 • clear命令可以清除工作区中的变量 clear var1 var2 clear • 可以用GUI工具工作区浏览器(workspace browser)修改工作区中的变量

  26. 工作区(workspace) 工作区中的每个变量，都显示其类型、大小、内存占用 双击某个变量，可以打开相应的编辑器，修改变量内容

  27. 工作区(workspace)

  28. 工作区(workspace) • 可以将当前工作区中的变量保存到文件中，以后可以从文件中读出 • 利用save、load命令完成变量读写 save filename save filename var1 var2 save filename var1 var2 -append save filename var1 var2 -ascii save filename var1 var2 -ascii load filename load filename var1 var2

  29. 工作区(workspace) • 数据读写可以在工作区浏览器中完成

  30. 主要内容 • 历史与特点 • 启动与运行 • 命令窗口操作 • 工作区 • 路径设置 • 脚本编写

  31. 路径设置 • 正确设置路径，才能保证Matlab找到正确的函数、程序等。 • 用户目录 － 用于存放用户的工作文件 • 当前目录 • 搜索路径

  32. 路径设置 当从命令窗口送入命令expgraph时，Matlab的工作过程如下： • 在当前工作区中查看expgraph是否为变量名 • 检查expgraph是否为内建函数 • 在当前目录查找expgraph.m，如果找到，执行此文件 • 在系统搜索路径中查找expgraph.m

  33. 主要内容 • 历史与特点 • 启动与运行 • 命令窗口操作 • 工作区 • 路径设置 • 脚本编写

  34. 脚本编写 • 当待解决的问题需要的指令较多或所用指令结构叫复杂时 • 或者当一组指令改变少量参数就可以被反复使用解决不同问题时，不需要每次反复向命令窗口输入指令，而是使用脚本文件（.m文件） • 脚本文件中就是一系列指令。当执行脚本文件时，指令依次执行

  35. 脚本编写 • Matlab提供了脚本编辑和调试工具 • 本课程后面会详细讲解脚本（或称为Matlab程序）编写和调试方法。

  36. 演示 搜索路径对Matlab的影响

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