powerpoint 演示文稿 - 扬州大学农学院

Matlab Introduction顾世梁扬州大学农学院87979358(o),87328797(h)1.1 Matlab 的特点：的特点：1.矩阵处理无所不能；2.计算功能包罗万象；3.画图功能丰富多彩；4.操作应用方便直观。1 简介简介1.起源于起源于Matrix Laboratory(1967)，Mathworks于于1984年发布年发布Matlab。2.Matlab 不断改进，不断改进，3.07.4版本版本;教学演教学演示用示用r2007b，现已发布，现已发布2008b.3.有些网站有下载。有些网站有下载。1.2 发生发展发生发展1.3 安装安装 硬件要求不太高，一般的台式机、硬件要求不太高，一般的台式机、笔记本均可安装。但笔记本均可安装。但7.0，2007a，b及以上版本需要较大的内存（及以上版本需要较大的内存（500m以上）。以上）。2 基本操作基本操作2.1 视窗环境视窗环境2.1.1 命令窗口（命令窗口（command）：）：命令和数据的输入输出命令和数据的输入输出2.1.2 M文件窗口（文件窗口（editor）：）：编辑源程序文件和调试程序编辑源程序文件和调试程序2.1.3 工作空间窗口（工作空间窗口（workspace）：）：存放变量的相关信息存放变量的相关信息2.1.4 当前目录窗口：当前目录窗口：存放存放M或函数文件的工作目录或函数文件的工作目录2.1.5 命令历史窗口：命令历史窗口：命令的历史纪录命令的历史纪录2.1.6 图形窗口：图形窗口：画图画图2.1.7 帮助窗口：帮助窗口：功能强大的帮助功能强大的帮助2.1.8 数组编辑窗口：数组编辑窗口：编辑数组编辑数组 2.2 赋值赋值1)x=1 2 3 4(直接键盘输入);2)x=2:.5:20,x=a:i:b,x=a:b,x=a:i:b;3)x=linspace(1,10,20),x=linspace(1,20);4)x=rand(3,4),x=randn(m,n),x=random(name,a,b,c,m,n),x=Random(unid,k,m,n)5)x,y=meshgrid(-2:.1:2)6)load filename load data.dat,data.txt,data.csv,load filename or load filename7)xlsread filename,xlsread filename.xls;x=xlsread(filename);x=xlsread(filename,sheet2,c3:f7)8)复制与粘贴除此以外：Matlab可读写几十种数据、文字、图形、音像、压缩文件。imread -Read image from graphics file.p=imread(sxh.jpg),image(p)wavread -Read(WAV)sound file.Sd=wavread(music.wav),sound(Sd,22500)aviread-Read movie(AVI)file.mv=Aviread(vip.avi),movie(mv,2)2.3 矩阵基本数据操作函数矩阵基本数据操作函数极大、极小：max,min总和、平均：sum(x),mean(x)中位数：median,iqr,prctile(x,p)偏度系数skewness,峰度系数 kurtosis排序：sort 乘积：prod标准差：std,std(x,1)方差：var,var(x,1);协方差 cov相关系数：corrcoef(x,y),corr(x)2.4 矩阵运算矩阵运算2.4.1 矩阵运算：加减：a+b,a-b乘法：a*b，a2除法：左除 ab,右除 a/b2.4.2 数组运算乘法：a.*b除法：a./b,a.b,1./a幂函数：a.2,a.b2.4.3 矩阵函数运算矩阵函数运算C=sqrtm(A),B=expm(A),logm(A),C=funm(A,fun),fun=sqrtm,sin2.4.4 逻辑运算逻辑运算逻辑关系：A=b,Ab,ab,a=b,a=b逻辑与：A&B 逻辑非：A逻辑或：A|B逻辑异或：XOR2.5 矩阵函数矩阵函数转置:c=a,逆阵:c=inv(a)翻转:fliplr,flipud,flipdim,rot90点乘:dot(a,b)产生特殊矩阵：eye,ones,magic,zeros行列式值:det(a)重排、提取(diag)、拼接、删除分解：lu,chol,qr,eig置换：冒号(:)的使用计数：size(x,n)，length(x)2.6 常用函数常用函数 三角函数：sin,cos,asin,acos,atan,asec 常用函数(1):exp,log,log2,log10,sqrt 常用函数(2):abs,sign,fix,floor,ceil,round 工具函数：gcd,lcm,primes,mod,rem,fact 数学函数：airy,bessel,beta,ellipk,legendr 复数函数：complex,conj,imag,real 坐标转换：各种坐标转换 2.7 结果存贮结果存贮Save filenameSave filename x,指定变量xSave filename x y z,Save filename variables ASCII,Save(filename,var1,var2)Load filename,调入数据或结果文件Delete filename，删除文件若是图形的存贮，可使用文件菜单的“save,save as”或“export”命令 2.8 Help1（命令）（命令）Help说明opsOperationslangLanguage constructsgeneralGeneral purpose commandselfunElementary functionsspecfunSpecific math functionselmatElementary matrix functionspolyfunInterpolation and polynomialsfunfunFunctions and ode solversgraph2dTwo dimension graphicsgrahp3dThree dimension graphicsHelp说明specgraphSpecialized graphicsgraphicsHandles of graphicsuitoolsGraphical user interface toolsdatafunData analysis and Fourier transformationsstrfunCharacter stringiofunInput and outputTimefunTimes and datesdatatypesDatatypes and structuresoptimOptimization toolboxstatsStatistics toolboxHelp菜单（续）菜单（续）Help general,stats,elmat,elfunHelp ttest,ttest2,anova1,anova2 2.9 Help2（窗口）（窗口）打开Help窗口，可得到：Contents,Index,Search(full text,documents,function name)Demos,favorites3 画图画图 3.1 二维画图二维画图Plot(x,y)画线Plot(x,y,o)画圈(点)Plot(x1,y1,x2,y2,)画多条线Plotyy(x1,y1,x2,y2)画两条不同尺度线 Stem(x,y);stem(x,y,filled)画竖线Text(x,y,str),(*str必须为列向量注)Text(x,y,str,fontsize,15)Hold on;hold off;Subplot(2,3,2),subplot(2,3,6),subplot(1,1)Plot 绘图函数(linspecific)的参数参数意义参数意义bBlue-蓝色-实线实线ggreen-绿色-虚线虚线cCyan-青蓝：点线点线rRed-红色-.点划线点划线mMagenta-深红o圆圈圆圈yYellow-黄色x叉号叉号wWhite-白色+加号加号kBlack-黑色s方形方形*-星号d菱形菱形.点号p五角五角 3.2 三维画图三维画图点：点：x,y,z 为等长的列（行）向量，为等长的列（行）向量，scatter3(x,y,z)，plot3(x,y,z,o)stem3(x,y,z),stem3(x,y,z,filled)text(x,y,z,str),text(x,y,z,str,fontsize,14)面：面：x,y,z 均为二维矩阵均为二维矩阵,底面底面x,y 一般由一般由meshgrid产产生，生，z为为x，y的函数值的函数值z=f(x,y)。mesh(x,y,z)，surf(x,y,z)，shading interp,alpha(.75)柱球体：柱球体：cylinder,cylinder(10,8,7,5,3.5,2,0,100)sphere,ellipsoid(xc,yv,zc,xr,yr,zr,n)3.3 统计作图统计作图bar(p),bar(x,p),bar3(x),area(x),pie(x),pie3(x)hist(y),hist(y,x),stem(x,y),stem3(x,y,z)scatter(x,y),scatter(x,y,s,c),scatter3(x,y,z)text(x,y,str),text(x,y,z,str,fontsize,15)fplot(fun,a b);fplot(100/(1+20*exp(-.4*x),0,20)ezplot(sin(3*t)*cos(t),sin(3*t)*sin(t),0,pi)ezplot3(cos(t),t.*sin(t),sqrt(t),0,4*pi)fplot(tpdf(x,2),-4 4),hold on fplot(normpdf(x),-4 4)4 符号运算符号运算 4.1 多项式运算多项式运算多项式赋值 p=2 1 3 5由根生成多项式 poly(p)多项式转换 poly2sym(p)多项式加、减 p+q,多项式求根 roots(p)多项式乘、除conv(p,q)，deconv(p,q)多项式取值 polyval(p,x)多项式拟合 polyfit(x,y,k)4.2 符号运算符号运算泰勒级数:taylor(sin(x),taylor(exp(x),n);级数和:symsum(k),symsum(k2,0,n);求极限：limit(xx),limit(sin(x)/x,0);limit(1+1/x)x),limit(1+1/x)x,inf);方程精简:pretty,simplify,simple;微、积分:diff,int,quad解方程(solve),solve(a*x2+b*x+c=0)x y=solve(3*x+4*y-10,4*x-7*y+3)x y z=solve(4*x-6*y+15*z-3,x+3*y-7*z+16,3*x-17*y-20*z-5)解微分方程(dsolve),dsolve(Dy+y+c,)y=dsolve(Dy-b*y+c*y2,y(0)=k/(1+a)syms c b k;y=subs(y,c,b/k);pretty(y)1exp()kyabx解非线性方程组(fsolve)function F=myfun(x)F=2*x(1)-x(2)-exp(-x(1);-x(1)+3*x(2)-exp(-x(2);%将其存入myfun.mx0=1 1;fsolve(myfun,x0)12121223xxxxexxe5 函数和编程函数和编程 5.1自定义函数自定义函数 1）临时（匿名）函数：）临时（匿名）函数：函数名=(输入变量名)函数表达式fx=(x)1./(x-.3).2+.01)+1./(x-.9).2+.04)-6zdyfx=(b,x)b(1)/(1+b(2)*exp(b(3)*x)fxy=(b,x,y)b(1)+b(2)*x+b(3)*y+b(4)*x.2.+b(5)*y.2+b(6)*x.*y2）永久函数：）永久函数：1、编辑m文件；2、function开头；3、输出变量名=函数名(参数,自变量)；4、变量名=函数表达式（数组运算格式）；5、存贮（函数名.m）文件。2）Peaks函数：函数：222222)1(53)1(231)5/(10)1(3),(yxyxyxeeyxxexyxf3）二维正态分布概率密度函数：）二维正态分布概率密度函数：)()(2)()1(21exp121),(2222221221121211222121xxxxxxf604.0)9.0(101.0)3.0(1)(humps22xxx1 1）HumpHump函数：函数：5.2 编程编程程序文件的3种结构：1）顺序结构(sample1)2）循环结构(sample2)3）分支结构(sample3)在m文件中点击Run图标运行，在命令窗口中键入程序名运行。http:/bbs.bc- 统计分析统计分析 6.1 简单数据计算简单数据计算max,min,mean,median,sum,prod;geomean,harmmean;nanmax,nanmean,nanmedian;nanmin,nanstd,nansum;factorial,primes,perms(x1 x2 x3 x4;mod(x,n),round,rem;fix,floor,ceil,sign 6.2 概率分布概率分布6.2.1 计算概率密度函数值(pdf):f=binopdf(x,n,p),normpdf(x,mu,),tpdf(x,v),chi2pdf(x,v),fpdf(x,v1,v2),6.2.2 计算累积分布函数(cdf,概率值):P=binocdf(x,n,p),normcdf(x,u,),tcdf(x,v),fcdf(F,v1,v2),chi2cdf(x,v),6.2.3 产生服从一定分布的随机数rand(3,4),randn(5,6),normrnd(mu,),y=random(name,a1,a2,a3,m,n),y=random(Nomal,0,1,3,5),random(poiss,np,m,n),y=random(unif,a,b,m,n),y=random(unid,k,m,n),用help random查看name 6.3 常用统计计算常用统计计算mean,median,geomean,harmmean;max,min,sum,sort;var(x),var(x,1),std(x),std(x,1),cov;corrcoef,corr;kurtosis,skewness,size;tabulate;nanmax,nanmean,nanmedian;nanmin,nanstd,nansum;range,iqr,prctile(x,p),quantile(x,p)6.4 假设测验假设测验ztest（利用正态分布测验）（利用正态分布测验）h,p,ci,z=ztest(x,m,tail)ttest（单个样本的（单个样本的 t 测验）测验）h,p,ci,stat=ttest(x,m,tail)ttest2（两个样本的（两个样本的 t 测验）测验）h,p,ci,stat=ttest2(x1,x2,tail)6.5 方差分析方差分析anova1（单向分组资料方差分析）p,table,stats=anova1(x)multcompare(stats)anova2（两向分组资料方差分析）p,table,stat=anova2(x)p,table,stat=anova2(x,n)multcompare(stat,display,ctype,est,dim)Anovan（多因素资料的方差分析）（多因素资料的方差分析）Anovan(x,group,model)三因素三因素model=1 2 3 4 5 6 7(三因素方差分析编码表三因素方差分析编码表)数值数值含义含义1A(主效主效)2B(主效主效)3A*B(互作互作)4C(主效主效)5A*C(互作互作)6B*C(互作互作)7A*B*C(互作互作)四因素方差分析编码表四因素方差分析编码表(model)数 值含 义数 值含 义1A(主效主效)9A*D2B(主效主效)10B*D3A*B(互作互作)11A*B*D4C(主效主效)12C*D5A*C13A*C*D6B*C14B*C*D7A*B*C15A*B*C*D8D(主效主效)6.6 相关和回归分析相关和回归分析回归分析:结构阵 X=ones(n,1),xb=(X*X)-1*(X*Y);b=A-1*K;b=Xy;Regress(y,X)回归诊断:Regstats(y,x)逐步回归:Stepwise(x,y),stepwise(x,y,Inmodel,alpha)稳健回归(一维):b,stat=Robustfit(x,y)6.7 协方差分析协方差分析h,atab,ctab,stats=aoctool(x,y,g,alpha)6.8 多变数统计分析多变数统计分析多元方差分析(manova1)d,p,stats=manova1(X,group,alpha)主成分分析(princomp)pc,score,latent,tsquare=princomp(X)典范相关分析(canoncorr)a,b,r,u,v,stats=canoncorr(X,Y)因子分析(factoran)lambda,psi,T,stats,F=factoran(X,m)判别(classify)class=classify(X,training,group)聚类分析1(hierarchical clustering)Y=pdist(X),计算分类单位间距离；Z=linkage(Y),将相近的类合并；cluster(Z,g),给出分类结果；dendrogram(Z),画出聚类图。聚类分析2(non-hierarchical clustering)kmeans(x,g)cassw，catdw，catsdw 6.9 曲线、曲面拟合曲线、曲面拟合b,R,J=Nlinfit(x,y,fun,b0)b,resnorm=Lsqcurvefit(fun,b0,x,y)Polyfit(x,y,n)，Tool中basic fittingNlintool(x,y,fun,b0)Gnlin(X,y,fun,b0)Thank you!