matlab基本使用方法.ppt

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1、2020年 12月 5日 1 第 2章 基本使用方法 教学目标 教学重点 教学内容 2020年 12月 5日 2 教学目标 掌握利用 MATLAB 2007 的命令窗口进行简 单的数学运算 了解 MATLAB 2007 的基本数学函数 掌握常用的操作命令和快捷键 了解 MATLAB 2007 的数据类型 了解 MATLAB 2007 的操作符 了解 MATLAB 2007 脚本编程 2020年 12月 5日 3 教学重点 掌握利用 MATLAB 2007 的命令窗口进行简 单的数学运算 掌握常用的操作命令和快捷键 了解 MATLAB 2007 的数据类型 了解 MATLAB 2007 的操作符

2、 2020年 12月 5日 4 教学内容 简单的数学运算 常用的操作命令和快捷键 MATLAB 2007b 的数据类型 MATLAB 2007b 的操作符 MATLAB 2007b 的基本数学函数 MATLAB 2007b 脚本编程 2020年 12月 5日 5 简单的数学运算（ 1/5） 最简单的计算器使用法 直接输入法 存储变量法 2020年 12月 5日 6 简单的数学运算（ 2/5） 表达式书写规则 在大多数情况下， MATLAB 对空格不予处理，因此在书写 表达式时，可以利用空格调整表达式的格式，使表达式更易 于阅读。 在 MATLAB 表达式中，遵守四则运算法则，与通常法则相 同。

3、即运算从左到右进行，乘法和除法优先于加减法，指数 运算优先于乘除法，括号的运算级别最高；在有多重括号存 在的情况下，从括号的最里边向最外边逐渐扩展。 需要注意的是，在 MATLAB 中只用小括号代表运算级别， 中括号只用于生成向量和矩阵，花括号用于生成单元数组。 2020年 12月 5日 7 简单的数学运算（ 3/5） MATLAB 的数学运算符 需要注意的是，右除和左除的意义并不相同。 右除为常规的除法，而左除的意义为： ab=b/a。 符号 功能 实例 + 加法 3+5=8 - 减法 3-5=-2 * 矩阵乘法 3*5=15 .* 乘，点乘，即数组乘法 / 右除 3/5 =0.6000 .

4、/ 数组右除 左除 35= 1.6667 . 数组左除 乘方 35= 243 . 数组乘方 矩阵共轭转置 . 矩阵转置 2020年 12月 5日 8 简单的数学运算（ 4/5） 标点符号的使用 在 MATLAB 中，标点符号有着充分的意义， 可以用标点符号进行运算，或者标点符号可 以包含特定的意义。 标点符号 定义 标点符号 定义 分号（ ;） 数组行分隔符；取消运行 显示 点（ .） 小数点；结构体成员访问 逗号（ ,） 数组列分隔符；函数参数 分隔符 省略号（ ） 续行符 冒号（ :） 在数组中应用较多，如生 成等差数列 引号（ ） 定义字符串 圆括号（ ( )） 指定运算优先级；函数参

5、数调用；数组索引 等号（ =） 赋值语句 方括号（ ） 定义矩阵 感叹号（ !） 调用操作系统运算 花括号（ ） 定义单元数组 百分号（ %） 注释语句的标识 2020年 12月 5日 9 简单的数学运算（ 5/5） 分号（ ;） 分号用于区分数组的行，或者用于一个语句 的结尾处，取消运行显示。 百分号（ %） 该符号用于在程序文本中添加注释，增加程 序的可读性。百分号之后的文本都将视作 注释，系统不对其进行编译。 2020年 12月 5日 10 MATLAB 中的常用数学函数 MATLAB 提供了一系列的函数支持基本的数 学运算，这些函数中的大多数调用格式和我们 平时的书写习惯一致，方便用户

6、记忆和书写。 2020年 12月 5日 11 常用的操作命令和快捷键（ 1/3） 为方便用户操作， MATLAB 中定义了一些 快捷键。掌握一些常用的操作命令和快捷 键，可以使得对 MATLAB 的操作更加便利。 2020年 12月 5日 12 常用的操作命令和快捷键（ 2/3） 常用的操作命令 命令 功能 命令 功能 cd 显示或改变工作目录 hold 图形保持命令 clc 清空命令窗口 load 加载指定文件中的变量 clear 清除工作区中的变量 pack 整理内存碎片 clf 清除图形窗口 path 显示搜索目录 diary 日志文件命令 quit 退出 MATLAB dir 显示当前

7、目录下文件 save 保存内存变量 disp 显示变量或文字的内容 type 显示文件内容 echo 命令窗口信息显示开关 2020年 12月 5日 13 常用的操作命令和快捷键（ 3/3） 常用的操作快捷键 快捷键 功能 快捷键 功能 (Ctrl + p) 调用上一行 Home（ ctrl+a） 移动到命令行开头 (Ctrl + n) 调用下一行 End（ ctrl+e） 移动到命令行结尾 (Ctrl + b) 光标左移一个字符 Ctrl + Home 移动到命令窗口顶部 (Ctrl + f) 光标右移一个字符 Ctrl + End 移动到命令窗口底部 Ctrl + 光标左移一个单词 Shi

8、ft + Home 选中光标和表达式开头 之间的内容 Ctrl + 光标右移一个单词 Shift + End 选中光标和表达式结尾 之间的内容 Esc 取消当前输入行 Ctrl + k 剪切光标和表达式结尾 之间的内容 2020年 12月 5日 14 MATLAB 2007b 的数据类型 整数 浮点数 复数 逻辑变量 各种数据类型之间的运算 各种数据类型之间的转换 数据类型操作函数 变量 系统预定义的特殊变量 2020年 12月 5日 15 数据类型操作函数 其中的 type 包括 numeric、 integer、 float 和所有的数据类型。 函数 描述 double 创建或转化为双精度

9、类型 single 创建或转化为单精度类型 int8,int16, int32,int64 创建或转化为相应的有符号整数类型 uint8,uint16, uint32,uint64 创建或转化为相应的无符号整数类型 isnumeric 判断是否为整数或浮点数，是则返回 true（或者 1） isinteger 判断是否为整数，是则返回 true（或者 1） isfloat 判断是否为浮点数，是则返回 true（或者 1） isa(x,type) 判断是否为 type 指定的类型，是则返回 true（或者 1） cast(x,type) 设置 x的类型为 type intmax(type) ty

10、pe 类型的最大整数值 intmin(type) type 类型的最小整数值 realmax(type) type 类型的最大浮点实数值 realmin(type) type 类型的最小浮点实数值 eps(type) type 类型 eps值 eps(x) 变量 x的 eps值 2020年 12月 5日 16 整数 MATLAB 支持 8位、 16位、 32位和 64位的有符号 和无符号整数数据类型。 上述整数数据类型除了定义范围不同外，具有相 同的性质。 数据类型 描述 uint8 8位无符号整数，范围为 0 255（即 0 28-1） int8 8位有符号整数，范围为 -128 127（即

11、 -27 27-1） uint16 16位无符号整数，范围为 0 65535（即 0 216-1） int16 16位有符号整数，范围为 -32768 32767（即 -215 215-1） uint32 32位无符号整数，范围为 0 4294967295（即 0 232-1） int32 32位有符号整数，范围为 -2147483648 2147483647（即 -231 231-1） uint64 64位无符号整数，范围为 0 18446744073709551615（即 0 264-1） int64 64位有符号整数，范围为 -9223372036854775808 9223372036

12、854775807（即 -263 263-1） 2020年 12月 5日 17 定义整数变量 定义变量：由于 MATLAB 默认的数据类型 为双精度型，因此在定义整形变量时，需 指定变量的数据类型。 2020年 12月 5日 18 整数运算（ 1/2） 运算 1. 类型相同的整数之间可以进行运算，返 回相同类型的结果。 2. 在进行除法时， MATLAB 首先将两个数 视为双精度类型进行运算，然后将结果转 化为相应的整形数据。 MATLAB 中不允许进行不同整数类型之间 的运算。 2020年 12月 5日 19 整数运算（ 2/2） 由于每种整数数据类型都有相应的取值范围，因此数学运算有可能产

13、生结果溢出。 MATLAB 利用饱和处理处理此类问题，即当运算结果超 出了此类数据类型的上限或下限时，系统将结果设置为该上限或下限。 例 2-10 整数运算中的数据溢出 x=int8(100); y=int8(90); z=x+y z = 127 x-3*y ans = -27 x-y-y-y ans = -128 结果溢出上 限，因此结 果为 127 3*y溢出上限，结 果为 127，继续计 算，得到最后结果 -27 计算 x-y-y-y时，从左到右进行计算，结果 溢出下限，因此结果 为 -128 2020年 12月 5日 20 浮点数（ 1/2） MATLAB 的默认数据类型是双精度类型

14、（ double）。为了节省存储空间， MATLAB 也支持单精度数据类型的数组。 单精度和双精度数据类型的取值范围和精 度可以通过例 2-11 的方式进行查看 2020年 12月 5日 21 浮点数（ 2/2） 例 2-11 单精度和双精度数据类型的取值范围和精度 realmin(single) ans = 1.1755e-038 realmax(single) ans = 3.4028e+038 eps(single) ans = 1.1921e-007 realmin(double) ans = 2.2251e-308 realmax(double) ans = 1.7977e+308

15、eps(double) ans = 2.2204e-016 创建单精度类型的变量时需要声明变量类型，与创建整型变量类似。单精度数据类型的数据进行运算时，返回值为单精度。 2020年 12月 5日 22 复数 复数由两个部分组成：实部和虚部。基本 虚数单位等于，在 MATLAB 中虚数单位由 i 或者 j 表示。 MATLAB 中可以通过两种方法创建复数， 第一种方法为直接输入法，另一种创建复 数的方法为通过 complex 函数。 2020年 12月 5日 23 复数 complex 函数的调用方法如下。 c = complex(a,b)，返回结果 c 为复数，其实部为 a，虚部为 b。 c

16、= complex(a)，只有一个输入参数，返回结果 c 为复数，其实部为 a，虚部为 0。但是此时 c 的数据类型为复数。 2020年 12月 5日 24 逻辑数组（ 1/5） 逻辑数据类型通过 1 和 0 分别表示逻辑真和 逻辑假。一些 MATLAB 函数或操作符会返 回逻辑真或逻辑假表示条件是否满足。如 表达式 (5 * 10) 40 返回逻辑真。 在 MATLAB 中，存在逻辑数组，如下面的 表达式返回逻辑数组： 30 40 50 60 70 40 ans = 0 0 1 1 1 2020年 12月 5日 25 逻辑数组（ 2/5） 逻辑数组的创建 创建逻辑数组的最简单的方法为直接输入

17、元素 的值为 true 或者 false 逻辑数组也可以通过逻辑表达式生成 2020年 12月 5日 26 逻辑数组（ 3/5） MATLAB 中返回逻辑 值的函数和操作符 函数 说明 true, false 将输入参数转化为逻辑值 logical 将数值转化为逻辑值 & (and), | (or), (not), xor, any, all 逻辑操作符 &, | “并”和“或”的简写方式 = (eq), = (ne), (gt), = (ge) 关系操作符 所有的 is* 类型的函数， cellfun 判断函数 strcmp, strncmp, strcmpi, strncmpi 字符串比较

18、 2020年 12月 5日 27 逻辑数组（ 4/5） 逻辑数组的应用 用于条件表达式 如果仅当条件成立时执行某段代码，可以应用 逻辑数组进行判断和控制 用于数组索引 在 MATLAB 中支持通过一个数组对另一个数组 进行索 2020年 12月 5日 28 逻辑数组（ 5/5） 逻辑数组的判断 MATLAB 中提供了一组函数用于判断数组是否为 逻辑数组 函数 功能 whos(x) 显示数组 x 的元素值及数据类型 islogical(x) 判断数组 x 是否为逻辑数组，是则返回真 isa(x, logical) 判断数组 x 是否为逻辑数组，是则返回真 class(x) 返回数组 x 的数据类

19、型 cellfun(islogical, x) 判断单元数组的每个单元是否为逻辑值 2020年 12月 5日 29 各种数据类型之间的转换 在 MATLAB 中，各种数据类型之间可以互相转化， 转化方式为： 1） datatype(variable)，其中 datatype 为目标数据类型， variable 为待转化的变量； 2） cast(x,type)，将 x的类型转化为 type指定的类型。 转化时，如果由高精确度数据类型转化为低精确 度数据类型，则对数据进行四舍五入；如果由定 义范围大的数据类型转化为定义范围小的数据类 型，则返回目标数据类型的上限或下限。 2020年 12月 5日

20、30 变量 MATLAB 的变量命名规则与其他计算机语言类似， 这一节介绍 MATLAB 的命名规则。首先，变量名 必须是一个单一的词，不能包含空格，另外其命 名必须符合下列规则： （ 1）变量名区分大小写。如 pi 和 Pi 是两个不同的变 量。在命令窗口中输入如下的命令，查看其结果。 （ 2）变量名长度不超过 63个字符，超过的部分将会被 忽略。 （ 3）变量名必须以字母开始，其后可以为字母、数字 或者下划线。 MATLAB 中的变量名不支持其他符号， 因为其他符号在 MATLAB 中具有特殊的意义。 2020年 12月 5日 31 MATLAB 2007b 的操作符 关系运算符 MATL

21、AB 的关系运算符能用来比较两个相同大 小的数组，或用来比较一个数组和一个标量。 MATLAB 的关系运算符包括所有常用的比较运 算符，如表所示 运算符 说明 运算符 说明 小于 大于 = 大于或等于 = 等于 = 不等于 2020年 12月 5日 32 逻辑运算符 逻辑运算符主要包括 “ 与 ” 、 “ 或 ” 和 “ 非 ” 。 使用逻辑运算符可以将多个表达式组合在一起， 或者对关系表达式取反。 MATLAB 中的逻辑运算 符如表所示。 运算符 描述 & 与 & 与，只适用于标量。 a & b，当 a 的值为假时，则忽略 b 的值 | 或 | 或，只适用于标量。 a | b，当 a 的值为

22、真时，则忽略 b 的值 非 2020年 12月 5日 33 运算符优先级 MATLAB 在执行含有关系运算和逻辑运算的数学 运算时，同样遵循一套优先级原则。 MATLAB 首 先执行具有较高优先级的运算，然后执行具有较 低优先级的运算；如果两个运算的优先级相同， 则按从左到右的顺序执行。 MALTAB 中各运算符 的优先级顺序如表所示，表中按照优先级从高到 低的顺序排列各运算符。 运算符 圆括号 () 转置 (.)，共轭转置 ()，乘方 (.)，矩阵乘方 () 标量加法 (+)、减法 (-)、取反 () 乘法 (.*)，矩阵乘法 (*)，右除 (./)，左除 (.)，矩阵右除 (/)，矩阵左除

23、 () 加法 (+)，减法 (-)，逻辑非 () 冒号运算符 (:) 小于 ()，小于等于 ()，大于等于 (=)，等于 (=)，不等于 (=) 数组逻辑与 (&) 数组逻辑或 (|) 逻辑与 (&) 逻辑或 (|) 2020年 12月 5日 34 MATLAB 2007b 的基本数学函数 位操作函数 逻辑运算函数 集合函数 时间与日期函数 2020年 12月 5日 35 MATLAB 2007b 脚本编程 对于一些简单的问题，当需要的命令数很少时，用户可以 直接在 MATLAB 的命令窗口中输入命令。但是，对于多 数问题，所需的命令较多，或者需要逻辑运算，进行流程 控制，此时采用直接输入命令

24、的方法则会引起不便。针对 这些问题，一个合理的解决方法是使用脚本文件。脚本文 件不接受输入参数，不返回任何值，而是代码的结合，该 方法允许用户将一系列 MATLAB 命令输入到一个简单的 脚本文件中，只要在 MATLAB 命令窗口中执行该文件， 则会依次执行该文件中的命令。 在使用脚本文件时需要注意一点：当当前工作区中存在与 该脚本同名的变量时，则当输入该文件名时，系统将其作 为变量名执行。 2020年 12月 5日 36 块注释 在 MATLAB 7.5 以前的版本中，注释是逐行 进行的，采用百分号（ %）进行标记。逐行 注释不利于用户增加和修改注释内容。在 MATLAB 7.5 及以后的版本中，用户可以使 用 “ %”和 “ %”符号进行块注释， “ %”和 “ %”分别代表注释块的起始和结束。