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1、第1章 认识MATLAB,本章要点:操作桌面、帮助系统的使用方法 数据操作的有关知识 矩阵的基本运算 数据和文件操作,1.1 MATLAB概述,一、操作桌面 操作桌面包括命令窗口（Command Window）、工作空间窗口（Workspace）、当前目录浏览器（Current Directory）和命令历史窗口（Command History）等四个窗口，其中工作空间窗口和当前目录浏览器共用一个窗口。,1.命令窗口,命令窗口用于输入MATLAB命令、函数、矩阵、表达式等信息，并显示除图形以外的所有计算结果，是MATLAB的主要交互窗口。当命令窗口出现提示符时，表示MATLAB已准备好，可以输
2、入命令、变量或函数，回车后就可执行。,【例1-1】计算A=256/41002128 A=256/4-100*2+128%从键盘输入，并单击回车键 A=%屏幕显示的结果-8 B=sin(pi/2)B=1 注意：百分号“%”后面的语句为注释语句，不执行。,2.工作空间窗口,工作空间是MATLAB用于存储各种变量和运算结果的内存空间。在命令窗口中输入的变量、运行文件建立的变量、调用函数返回的计算结果等，都将被存储在工作空间中，直到使用了clear命令清除工作空间或关闭了MATLAB系统为止。注意：函数在运行中会调用的一些临时变量，不会占用工作空间，这些变量在函数运行结束后将被释放。,3.当前目录浏览
3、器,当前目录是指MATLAB运行文件时的工作目录，只有在当前目录或搜索路径下的文件及函数可以被直接运行或调用，如果没有特殊指明，数据文件也将存储在当前目录下。通常很多人都习惯于建立自己的工作目录，以便于文件和数据的管理，因此在运行文件前要将该文件所在的目录设置为当前目录。,4.命令历史窗口,命令历史窗口记录已经运行过的命令、函数等信息，可以进行命令历史的查找、检查等工作，用上下翻；可以在该窗口中对命令历史进行复制、删除等操作。窗口中除了保留了输入的命令外，还记录了每次打开系统的时间。如果要清除掉这些记录，可以选择Edit菜单中的Clear Command History选项。,二、帮助系统,1
4、帮助浏览器,2help命令,（1）在线帮助总览 help%显示帮助总览 若要强行中止程序的运行可使用Ctrl+C命令。（2）显示基本函数信息 help elfun(帮助基本函数)（3）显示具体函数的帮助信息 help round%显示具体函数的详细信息，本例为round函数,3lookfor命令 lookfor sinRobotEX.m:%This demo animates a robotic arm using the picture control.BySUBSINDEX Subscript index.java.m:%Using Java from within MATLAB.注意：M
5、ATLAB对字母的大小写是敏感的，变量A与变量a表示两个不同的变量。MATLAB所有的命令和函数都必须用小写。,4模糊查询,输入函数的前几个字母，单击键,三、数据结构,1矩阵和数组 矩阵是指含有M行、N列（M、N为正整数）数据的矩形结构。数组运算是元素对元素的运算，也就是说无论什么运算，对数组中的元素都是平等进行的；矩阵运算是强调整体的运算，采用线性代数的运算方法。,例 子：,A=1 2;3 4;B=1 0;0 1;A*Bans=1 2 3 4 A.*Bans=1 0 0 4,2数据结构,1.1 附 加 内 容,1.2 数据运算,一、变量1变量的命名 在MATLAB中，变量名可以是由字母、数字
6、或下划线组成的字符序列，最多可包含63个字符，但第一个字符必须是字母。例如：myfile13、ab_1cd、EXAMPE等均为合法变量名，而3dat、_mydat、123.4等都不是合法变量名。2赋值语句 赋值语句的格式：变量名表达式,3预定义变量,二、常用数学函数,1.简单的数学运算,最简单的计算器使用法 标点符号的使用 常用的操作命令和键盘技巧,（1）最简单的计算器使用法（2种）,直接输入法（在命令窗口的提示符下直接输入计算式）3*30+3*35+4*30+4*32ans=443,存储变量法 a1=3*30;a2=3*35;s=a1+a2s=195,数值运算符号,（2）常用标点符号,分号；
7、,取消运行显示。加入分号后，按回车键不会显示运行结果；,a1=3*30;a2=3*35;s=a1+a2s=195,a2=3*35,a2=105 a2=3*35a2=105,逗号，我们也可以将多个指令打在同一行，以,或;分开，使用逗号时显示运行结果，使用分号时不显示运行结果 r=2,area=pi*r2 r=2area=12.5664 r=2;area=pi*r2;,百分号%,使用%对程序注解；在%之后的任何文字都被视为程序的注解，内容不被执行。在可能产生混淆 的地方都应该省用注解，将适量的注解可在往后想了解程序时能节省一些不必要的时间。例如 r=2;%键入半径 area=pi*r2;%计算面积
8、,续行号.（3个连续的句号）,如果一个指令过长可以在结尾加上.（代表此行指令与下一行连续），例如 r=2;area=pi.*r2,2.常用的操作命令和键盘技巧,在使用MATLAB 7语言编制程序时，掌握一些常用的操作命令和键盘操作技巧，操作起来更方便。,（1）常用的操作命令,（2）常用的键盘操作和快捷键,三、数据操作,1input函数 如果用户想从键盘输入数据，则可以使用input函数来进行，该函数的调用格式为：变量名=input（提示信息，s）；说明：提示信息是一个字符串，用于提示用户输入什么样的数据，字符串中若有“n”则表示换行输入。参数s表示允许用户通过键盘输入字符串；缺省s，只允许用户
9、输入一个字符或数字。,2disp函数 MATLAB提供的命令窗口输出函数主要是disp函数，其调用格式为：disp（输出项）说明：其中输出项既可以是数字、字符、字符串，也可以是矩阵、变量。A=23；disp(A)23,3pause函数,当程序运行时，为了查看程序的中间结果或观看输出的图形，有时需要暂停程序的执行。这时可以使用pause函数，其调用格式为：pause（n）说明：n是一个常数，表示延迟多少秒。如果省略延迟时间，直接使用pause，则将暂停程序，直到用户按任意键后程序继续执行。若要强行中止程序的运行可使用Ctrl+C命令。,4save函数 save命令是将MATLAB工作空间中的变量
10、存入磁盘。具体格式如下：（1）save 二进制格式；文件名为matlab.mat（2）savedfile 二进制格式；文件名为dfile.mat注意：如果要保存到其他路径，可在文件名前加上路径,（3）savedfilea b 把变量a b以二进制格式存入当前路径下的dfile.mat 注意：变量间用空格隔开 save one2 a b（4）savedfile.dataascii 将变量a 以8位ASCII码形式存入dfile.mat文件 save one1.dat a-ascii,（5）savedfile.dat aasciidouble 将变量a 以16位ASCII码形式存入dfile.ma
11、t文件 a=1,2;3,4;save one.dat a-ascii-double（6）save（fname，a，-ascii）save(fname,a,-ascii),5load函数,与save函数相对应，load函数是将磁盘上的数据读入到工作空间。具体格式如下：（1）load 把默认文件名matlab.mat的内容读入内存（2）load dfile 把dfile装入内存：load one.dat（3）x=load（fname）x=load(dfile)x=1 2 3 3 4 2 3 4 6,hold的用法,x=(0:0.1:20);y1=sin(x);plot(x,y1)pausehold
12、 ony2=cos(x);plot(x,y2,r*)pausehold offy3=tan(x);plot(x,y3,g),1.3 矩 阵,一、矩阵的建立 在MATLAB中，不需要对矩阵的维数和类型进行说明，它自己会根据用户所输入的内容进行配置，创建矩阵有以下三种方法：1直接输入创建矩阵 通过输入矩阵中每个元素的值来建立一个矩阵，只须以左方括号开始，以逗号或空格为间隔输入元素值，行与行之间用分号隔开，最后以右方括号结尾即可。,2向量法创建矩阵 向量可以由冒号和数字产生。其格式为：向量名=初值：增量：终值 说明：向量是从初值开始，以增量为步长，直到不超过终值的所有元素所构成的序列。步长可缺省，默
13、认为“1”。当矩阵中的元素很多且有规律时，可通过向量来建立一个矩阵。其基本格式为：矩阵名=向量,3函数法创建矩阵,例子：,b=randperm(5)%括号内只能一个数字b=2 4 3 5 1 d=randn(2,3)d=-0.4326 0.1253-1.1465-1.6656 0.2877 1.1909,二、矩阵的基本计算,1矩阵与标量的运算 运算包括加、减、乘、除和乘方运算。矩阵与标量运算是矩阵的每个元素对该标量的运算。MATLAB用符号“”计算乘方时，按照矩阵运算规则计算，要求矩阵为方矩阵；用符号“.”计算乘方时，按照数组运算规则计算，对矩阵没有限制。,2矩阵与矩阵的运算,（1）加减运算
14、两个矩阵的维数完全相同时，可以进行矩阵加减法运算。如果两个矩阵的维数不相等，则MATLAB将给出错误信息，提示两个矩阵的维数不相等。（2）乘法运算 两个矩阵的维数相容时（A的列数等于B的行数），可以进行A乘B的乘法运算。,（3）除法运算 矩阵的除法运算包括左除和右除两种运算。其中 左除：AB=A-1B，A为方矩阵 右除：A/B=AB-1，B为方矩阵 可见，左除和右除的运算过程以及对矩阵的要求是不一样的，其数学意义也不同。,（4）点运算,两个矩阵之间的点运算是按照数组运算规则计算，矩阵的对应元素直接运算。要求参加运算的矩阵大小必须相同。有“.*”、“./”和“.”三种运算符。,三、矩阵的操作,1
15、元素操作 b=randperm(2)b=2 1 b(2)=0b=2 0 b(5)=0b=2 0 0 0 0,2提取子块,aa=1 2 3 3 4 2 3 4 6 c=a(1:2,:)c=1 2 3 3 4 2,3矩阵合并,aa=1 2 3 3 4 2 3 4 6 c=a(1:2,:)c=1 2 3 3 4 2,A=a;cA=1 2 3 3 4 2 3 4 6 1 2 3 3 4 2,4矩阵的转置,aa=1 2 3 3 4 2 3 4 6 aans=1 3 3 2 4 4 3 2 6,5矩阵的展开,b=a(:)b=1 3 3 2 4 4 3 2 6,aa=1 2 3 3 4 2 3 4 6,6矩
16、阵的线性变换：如下表所示,例子：,B=magic(3)B=8 1 6 3 5 7 4 9 2 triu(B)ans=8 1 6 0 5 7 0 0 2,四、复数和复数矩阵,MATLAB允许在运算和函数中使用复数或复数矩阵。复数的表示借助于特殊的字符i或j，其值在工作空间中都显示为0+1.0000i。1复数复数可由以下两种方式输入：z=1+2iz=1.0000+2.0000i z=3*exp(i*3.14)z=-3.0000+0.0048i,2复数矩阵,复数矩阵有下列两种方法：a=1+2i 3+4i;5+6i 7+8i 或 a=1 3;5 7+i*2 4;6 8a=1.0000+2.0000i
17、3.0000+4.0000i 5.0000+6.0000i 7.0000+8.0000i,五、稀疏矩阵,例子：,A=speye(3,4)A=(1,1)1(2,2)1(3,3)1 B=full(A)B=1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0,C=find(A)C=1 5 9,1.4 关系运算与逻辑运算,一、关系运算符 注意：=是关系运算符，比较两个变量的关系，相等时返回1，不相等时返回0；=是赋值运算符，将右侧表达式的结果赋给左侧的变量。,二、逻辑运算符,三、其他关系与逻辑函数,1.5 文件操作,一、文件的打开与关闭1打开文件 在读写文件之前，必须先用fopen函数打开或创建文件，并指定
18、对该文件进行的操作方式。fopen函数的调用格式为：fid=fopen（文件名，打开方式）说明：其中fid用于存储文件句柄，如果返回的句柄值大于0，则说明文件打开成功。文件名用字符串形式，表示待打开的数据文件。,2关闭文件,当文件进行完读、写等操作后，应及时关闭文件，以免数据丢失。关闭文件用fclose函数，调用格式为：stafclose(fid)说明：该函数关闭fid所表示的文件句柄。sta表示关闭文件操作的返回值，若关闭成功，返回0，否则返回-1，通常缺省sta。如果要关闭所有已打开的文件用fclose(all)。,二、二进制文件的读写操作,1写二进制文件 fwrite函数按照指定的数据精
19、度将矩阵中的元素写入到文件中。其调用格式为：COUNTfwrite（fid，A，precision）说明：其中COUNT返回所写的数据元素个数（可缺省），fid为文件句柄，A用来存放写入文件的数据，precision代表数据精度，常用的数据精度有：char、uchar、int、long、float、double等。缺省数据精度为uchar，即无符号字符格式。,2读二进制文件,fread函数可以读取二进制文件的数据，并将数据存入矩阵。其调用格式为：A，COUNT=fread(fid，size，precision)说明：其中A是用于存放读取数据的矩阵、COUNT是返回所读取的数据元素个数、fid为
20、文件句柄、size为可选项，若不选用则读取整个文件内容；若选用size，则可以是下列值：N（读取N个元素到一个列向量）、inf（读取整个文件）、M，N（读M行N列的数据到MN的矩阵中，数据按列存放）。precision用于控制所写数据的精度，其形式与fwrite函数相同。,例子：,aa=1 2 3 3 4 2 3 4 6 fid=fopen(test,wb)fid=8,fwrite(fid,a,double)ans=9,例子：,fclose(fid)ans=0 fid=fopen(test,rb)fid=8,b=fread(fid,5,double)b=1 3 3 2 4,三、文本文件的读写操
21、作,1读文本文件 fscanf函数可以读取文本文 件的内容，并按指定格式存入矩阵。其调用格式为：A，COUNT=fscanf(fid，format，size)说明：其中A用来存放读取的数据，COUNT返回所读取的数据元素个数，fid为文件句柄，format用来控制读取的数据格式，由%加上格式符组成，常见的格式符有：d（整型）、f（浮点型）、s（字符串型）、c（字符型）等，在%与格式符之间还可以插入附加格式说明符，如数据宽度说明等。size为可选项，与fread函数相同。,2写文本文件,fprintf函数可以将数据按指定格式写入到文本文件中。其调用格式为：fprintf（fid，format，A
22、）说明：fid为文件句柄，指定要写入数据的文件，format是用来控制所写数据格式的格式符，与fscanf函数相同，A是用来存放数据的矩阵。,例子：,fid=fopen(fname,rt)%用save保存的fid=12 s=fscanf(fid,%f)s=1 2 3 3 4 2 3 4 6,四、图像文件的读写操作,1读图像文件 imread函数用于从文件中读入图像，图像可以是bmp、hdf、jpg或jpeg、pcx、tif或tiff等。其函数格式如下：（1）A=imread（文件名，图像文件格式）说明：A为无符号8位整数（uint8）矩阵。如果读入文件为灰度图像，则A为二维矩阵；如果读入图像为真彩色RGB图像，则A为三维矩阵。,（2）A，map=imread（文件名，图像文件格式）说明：map为双精度浮点数（double），其值在01之间。表示图像的颜色值。,2写图像文件,imwrite函数用于将图像写入文件，图像格式同imread函数。格式如下：（1）imwrite（A，文件名，图像文件格式）说明：与imread函数相同。（2）imwrite（A，map，文件名，图像文件格式）说明：map表示图像颜色格式，其他与imread函数相同。,例子：,A=imread(cameraman.tif,tif)；imshow(A)imwrite(A,xxx.jpg,jpg);,
