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1、欢 迎 学 习,微机应用软件,课时安排：1、Matlab简介 32学时2、数据与图像处理(Origin、Photoshop)4学时,参考数目：1、计算物理基础彭芳麟 高等教育出版社 2、计算机在材料科学中的应用 许鑫华 机械工业出版社数学物理方程的MATLAB解法与可视化 彭芳麟 清华大学出版社4、大学物理习题计算机解法MATLAB编程应用 钟季康 机械工业出版社,学习要求：1、准备一个笔记本兼作业本。2、自己独立编程。,第1章 MATLAB简介,MATLAB是英语Matrix Laboratory(矩阵实验室)的缩写MATLAB是当今国际上公认的在科技领域最为优秀的应用软件和开发环境。在欧美
2、各高等院校，MATLAB已经成为应用线性代数、自动控制理论、数据统计、数字信号处理、图形处理等高级课程的基本数学工具，是理工科本科生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门，MATLAB已经超出实验室，广泛用于研究和解决具体的工程问题。国内部分重点高校已作为理工学生的必修或选修课。,现在Matlab已经成为一个系列产品：主包中有数百个高度优化的内部函数。工具包(Toolbox），又分为两类：功能性工具包 主要用来扩充MATLAB的数值分析、矩阵运算、数字信号处理、符号计算功能、图形建模仿真功能、文字处理功能、与硬件实时交互功能。这种工具包能用于多种学科。学科性工具包 是专业
3、性比较强的，如：控制系统工具包(Control System Toolbox)、通信工具包(Communication Toolbox)、图象处理工具包(Image Processing Toolbox)、统计工具包(Statistic Toolbox)偏微分方程工具包(Partial Differential Equation Toolbox),Matlab语言的特点：,1、极强的数值计算功能、作图功能和符号计算功能。,数值计算主要内容：矩阵的创建和保存，数值矩阵代数、乘方运算和分解，数组运算，多项式和有理分式运算，数理统计分析、差分和数值导数，用于求积分和微分方程的数值解和功能函数等。在此
4、环境下所解问题的Matlab语言表述形式和其数学表达形式相同，不需要按传统的方法编程。,利用MATLAB可以轻易地绘制二维、三维曲线，三维曲面，并可进行图形和坐标的标识、坐标控制、图形的迭绘、视角和光照设计、色彩精细控制等及绘制动画，简单易行。,Matlab语言的特点：,2、用户使用方便，语句简单，内涵丰富。,MATLAB是一种面向科学与工程计算的高级语言，允许用数学形式的语言编写程序。Matlab语言是一种解释执行的语言，它灵活、方便，其调试程序手段丰富，调试速度快，需要学习时间少。把编辑、编译、连接和执行融为一体。它能在同一画面上进行灵活操作，快速排除输入程序中的书写错误、语法错误以至语意
5、错误，从而加快了用户编写、修改和调试程序的速度。,Matlab语言的特点：,3、最受人欢迎的特点开放性。,除内部函数外，所有MATLAB主包文件和各工具包文件都是可改的源文件。用户通过对源文件的修改，或加入自己编写的文件去构成新的专用工具包。高版本的Matlab已逐步扩展到科学及工程计算的其它领域。因此，不久的将来，它一定能名符其实地成为“万能演算纸式的”科学算法语言。,1.1 MATLAB的操作界面,1、操作界面介绍,菜单项；工具栏；【Command Window】指令窗口；【Command History】指令记录窗口；【Workspace】内存空间窗口；【Current Director
6、y】当前工作目录窗口；,MATLAB操作窗口,接受命令的窗口,、指令窗的功能1.数值计算 2*sin(pi/3)+5*i-22/3,注意事项 变量名要区分大小写 应该指定输出变量名,？怎样改变数字属性和字体 File/Preference,常用指令who 列出内存中的变量名Type 显示指定文件的内容whos 列出内存中的变量名及其性质clear 清除内存,帮助系统指令 help指令名,常用符号;不显示结果 命令延续到下一行 重新调入上一命令行 重新调入下一命令行,关于变量,命名规则字母打头，后面可以为字母、数字、下划线等，但不 能为空格符、标点。区分大小写 Abc ABc例：MYvar12、
7、12Myvar_、MY_Var12、_MyVar12,保存和查询所有变量都保存在工作内存空间workspace中。whos 查询、clear 清除。MATLAB 的保留常量ans 预设的计算结果变量名 i 或 j 虚数单位eps 正的极小值=2.2204e-16 inf 值，如1/0 pi 3.1415926 NaN 不定值，如0/0,/,2、数据格式：10的幂为e加上正负数字：1.062e-20 6.022e23 数字后直接加 i 或 j表示虚数：3.14i 5+3i,3、算符算术运算算符：*/()sqrt()关系运算算符：、逻辑运算算符：与、或、非,4、表达式从左至右、指数最先，乘除加减、
8、括号提前。,例1：6+4*32ans=42,x=(5+cos(47*pi/180)/(1+sqrt(7)-2i),例2：计算表达式的值并将结果赋给变量x,例9：演示内带程序 ballode%自由下落小球与地面非弹性碰撞的运动轨迹 demo%演示Matlab的基本功能,Matlab功能展示,例1：求解线性方程组,在Matlab指令窗口输入命令：a=2,3,-1;8,2,3;45,3,9;b=2;4;23;x=inv(a)*bx1=ab,例2：绘制正弦曲线和余弦曲线，在指令窗口输入命令：x=0:0.5:360*pi/180;%x从00到3600并转换为弧度plot(x,sin(x),x,cos(x
9、)%绘制正弦曲线和余弦曲线,例3：输入10个学生的成绩并对成绩按升序排序。在指令窗口输入命令：g=input(请输入学生成绩:)sort(g)请输入学生成绩:65 78 96 98 91 84 79 83 74 81,1.2 数据格式与算符数据分类：标量（scalar）、矢量（vector）、矩阵（matrix）、列阵（array）数据网格（meshgrid）、基元列阵（cell array）结构列阵（structure array）,1.2.1 向量的输入1.2.2 矩阵矩阵的生成、标识与修改,1.2.2.1 矩阵的生成、标识与修改,1、矩阵的输入直接输入法，用空格或逗号分割同一行的元素，用
10、分号结束一行元素，用方括号括起整个矩阵。,B=16 3 2 13;5 10 11 8;9 6 7 12;4 15 14 1B=16 3 2 13 5 10 11 8 9 6 7 12 4 15 14 1,A=1 2,6 9 8 A=1 2 6 9 8,使用矩阵编辑器！,2、矩阵的标识方式标识元素是指标识某个、某行或某列元素,例：A=16 3 2 13 5 10 11 8 9 6 7 12 4 15 14 1 怎样标识 11？,A(2,3)或A(10),注意：a.在查找矩阵元素A(i,j)时，若 i,j 超出了矩阵行数和列数，则显示出错信息。b.储存元素A(i,j)时，若 i,j 超出了矩阵行数
11、和列数，则矩阵自动扩充并以零填补没有输入的元素。,1.2.2 矩阵,冒号算符,用法1：生成矢量、矩阵 M=1:10%步长为1的行矢量M=1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,B=0:pi/4:pi%步长为/4的行矢量B=0 0.7854 1.5708 2.3562 3.1416,用法2：表示矩阵的一部分或者一行或一列的全部元素如：A(:,j)矩阵A的第j列 A(i,:)矩阵A的第I行 A(1:k,j)矩阵A的第j列的前k个元素,小知识：end 表示最后一个元素如：A(end,j)矩阵A的第j列的最后一个元素 A(i,end)矩阵A的第I行的最后一个元素,M(10:-1:4)%M的第十个元素
12、和第四个元素的倒排ans=10 9 8 7 6 5 4,？A(end,:),3、指令函数生成矩阵,zeros 零矩阵 ones 全部元素为1的矩阵eye 单位矩阵 rand 均匀分布的随机数矩阵magic 幻方阵 randn n维正态分布的随机数矩阵cell 空矩阵 diag对角矩阵或提取对角元linspace 等间距的矢量 logspace 对数等分的行矢量,Diag(a,k)k=o是主对角线，k 0 在主对角线上，k 0在主对角线下,Z=zeros(2,4)Z=0 0 0 0 0 0 0 0,F=5*ones(3,3)F=5 5 5 5 5 5 5 5 5,R=randn(4,4)R=-0
13、.4326-1.1465 0.3273-0.5883-1.6656 1.1909 0.1746 2.1832 0.1253 1.1892-0.1867-0.1364 0.2877-0.0376 0.7258 0.1139,a=1,3,5;diag(a)ans=1 0 0 0 3 0 0 0 5,diag(a,-1)ans=0 0 0 0 1 0 0 0 0 3 0 0 0 0 5 0,diag(a,1)ans=0 1 0 0 0 0 3 0 0 0 0 5 0 0 0 0,magic(3)ans=8 1 6 3 5 7 4 9 2,eye(3)ans=1 0 0 0 1 0 0 0 1,linspace(2,5,6)ans=2.0000 2.6000 3.2000 3.8000 4.4000 5.00000,cell(3)ans=,Magic(n)为元素1到n2之间，行、列、对角线的和都相等的n维矩阵,4、修改矩阵合并,A(2:2:6)=A=1 7 6,？B1=B(1:2:end,:),作业,P94：1、2、3、5,再见,
