MATLAB应用第章第版.doc

MATLAB应用 第1章 MATLAB系统环境 1．1 MATLAB概貌 一、什么是MATLAB？ MATLAB这个名字是由MATrix(矩阵)和LABoratory(实验室)这两个单词的前3个字母组合而成的。 它是一种数学计算软件。它的核心是由C语言编写的。 是由美国The Math Works公司开发的。 二、MATLAB的功能 1．语言简洁 由于MATLAB是用C语言编写的，它提供了和C语言几乎一样多的运算符，库函数极其丰富，还提供广泛的矩阵和向量运算符。利用起丰富的库函数避开繁杂的子程序编程任务，压缩了一切不必要的编程工作。因此MATLAB程序设计语言集成度高，语句简洁。用C/C++等程序设计语言编写的数百条语句，常常用一条MATLAB语句就能解决问题。提高了解决问题的效率。 2．具有结构化的控制语句 如for循环、while循环、break语句、if语句和switch语句。 3．科学计算功能 MATLAB以矩阵为基本单元，因此可直接用于矩阵计算。 此外，用MATLAB还能直接求解数值微积分问题、微分方程数值解问题、最优化问题和数据处理问题。 它还具有符号计算功能。这样除了数值计算外，它还可以使一些问题得到解析解。 4．绘图功能 如果用FORTRAN或C语言去编写程序，当涉及矩阵运算和画图时，编程会很麻烦。 而MATLAB可以用比较直观的语句将计算结果或数据用图形的方式表示出来。而且还可以将难以显示的隐函数直接用曲线绘制出来。 它可以绘制2维和3维图形，还可以对图形进行修饰。 z=sinycosx 5．庞大的工具箱 所谓的工具箱就是一些已经编好的、可直接运行的程序集。 使用这些工具箱可以使用户省去复杂而又重复的劳动。 MATLAB工具箱可分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。 功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互的功能。 学科性工具箱专业性比较强。 目前，MATLAB在应用数学和控制领域几乎所有方向都有相应的工具箱。 如，优化工具箱、统计工具箱、定点运算工具箱、控制工具箱、小波工具箱、信号处理工具箱、图象处理工具箱、通信工具箱等。 随着MATLAB的普及，在其它学科领域出现了工具箱。 如，地理信息处理工具箱、机器视觉工具箱、高阶谱分析工具箱、金融工具箱等。 6．具有面向对象的编程特性，开放性很强、易于扩充。 除内部函数外，所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可读可改的源文件，用户可修改源文件和加入自己的文件去构成新的专用工具箱。 7．强大的动态系统仿真功能 在20世纪90年代初，The Math Works公司开发了一种称为Simulink的软件包。它是在MATLAB环境下对动态系统进行建模、仿真和综合分析的集成软件包。 它可以处理的动态系统包括：线性、非线性系统；离散、连续及混合系统；单任务、多任务离散事件系统。 它功能强大、使用方便 三、MATLAB的缺点 MATLAB是解释性语言，因此与FORTRAN或C语言程序相比，程序的执行速度较慢。 1．3 MATLAB操作界面 一、MATLAB窗口 打开MATLAB后，出现下面的窗口，称为主窗口。 主窗口包括菜单栏和工具栏 在主窗口的下面还包括一些子窗口。 其中有3个最常用的窗口：命令窗口(Command Window)、工作空间(Workspace)、命令历史记录窗口(Command History)。 命令窗口是进行MATLAB操作的最主要窗口。在这个窗口，可以输入各种命令、函数、表达式。而且可以显示出图形以外的所有运算结果。 工作空间窗口是存储各种变量和结果的内存空间，在这个窗口，可以对变量进行观察、编辑、保存、提取和删除。 命令历史记录窗口记录了已经运作过的指令、函数、表达式。 在MATLAB桌面的左下方的后台还有一个当前目录窗口(Current Dictionary)。它显示了当前目录下的文件夹和文件。 文件和函数的运行和调用都在当前目录下进行。如果不特殊指明，数据文件也存放在当前目录下。 按“…”可以改变当前目录。 以上这些子窗口都可以脱离主窗口成为独立窗口。 如，鼠标点在命令窗口时，在主窗口，选菜单View→Undock Command Window，命令窗口脱离主窗口成为独立窗口。在命令窗口，选菜单View→Dock Command Window，命令窗口又回到主窗口，成为子窗口。 二、MATLAB的简单使用 MATLAB采用表达式语言，最常用的语句有两种表达形式： 1．表达式 2．变量＝表达式。 表达式的例子 求的算术运算结果。 （1）用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容 (12+2*(7-4))/3^2 （2）然后按【Enter】键，该就指令被执行。 注