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Matlab 基礎(chǔ)知識(shí)
MATLAB工作環(huán)境及其使用
操作環(huán)境介紹
MATLAB開發(fā)環(huán)境是一套方便用戶使用MATLAB函數(shù)和文件的工具集，其中許多工具是圖形化用戶接口。它是一個(gè)集成化的工作空間，可以讓用戶輸入、輸出數(shù)據(jù)，并提供了M文件的集成編譯和調(diào)試環(huán)境。它包括MATLAB桌面、命令窗口、M文件編輯調(diào)試器、MATLAH工作空間和在線幫助文檔。它的通用操作界面包括九個(gè)常用的窗口。圖A-1為MATLAB的默認(rèn)界面，其他窗口可以通過開始按鈕“Start”等方式打開。
1) 命令窗口(Command Window)，也稱為主窗口。各命令輸入和函數(shù)調(diào)用后的數(shù)值輸出結(jié)果（包括程序執(zhí)行后的結(jié)果）都在命令窗口表現(xiàn)。
2) 歷史命令窗口(History Command Window)，歷史命令輸入的記載，便于隨時(shí)查看和調(diào)用。
3) 當(dāng)前目錄窗口(Current Directory)，顯示和改變當(dāng)前目錄，并可顯示當(dāng)前目錄下的文件以及提供搜索功能。
4) 起始面板窗口(Launch Pad)，說明用戶擁有Mathworks公司產(chǎn)品的軟件資源信息。
5) 工作空間窗口(Workspace)，顯示所有目前工作空間中的MATLAB變量名、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、類型以及所占的空間并可進(jìn)行變量的編輯等。
6) M文件編輯/調(diào)試器窗口(M-File)，用于對(duì)程序文件的編寫與調(diào)試。
7) 圖形文件編輯窗口(Figure)，用于對(duì)圖形文件的編輯與顯示。
8) 用戶圖形界面設(shè)計(jì)窗口(GUI)，用于對(duì)圖形界面設(shè)計(jì)。
9) 仿真模型編輯窗口(Model)，用于對(duì)仿真模型的編輯與仿真。
操作界面基本使用
1) 命令窗口的基本操作
在MATLAB下進(jìn)行基本數(shù)學(xué)運(yùn)算，只需直接在提示符(>>)輸入運(yùn)算式，并按下Enter鍵即可。例如：
>> (5*2+1.3-0.8)*10/25
ans =4.2000
若不希望命令窗口每次都顯示運(yùn)算結(jié)果，只需在運(yùn)算式最后加上分號(hào)“；”即可。 如輸入： >> y = sin(10)*exp(-0.3*4^2); 按下Enter鍵，命令窗口不顯示結(jié)果；若要顯示變數(shù)y的值，直接鍵入：y，按下Enter鍵，命令窗口顯示y的值。
2) 當(dāng)前目錄瀏覽器窗口(Current Directory Browser)
a、當(dāng)前目錄的設(shè)置
如果是通過單擊Windows桌面上的MATLAB圖標(biāo)啟動(dòng)，則啟動(dòng)后的默認(rèn)當(dāng)前目錄是“matlab/work”；如果MATLAB的啟動(dòng)是由單擊“matlab/bin/win32”目錄下的“matlab.exe”，則默認(rèn)當(dāng)前目錄是“matlab/bin/win32”。
把用戶目錄設(shè)置成當(dāng)前目錄的方法有兩種：一種是在當(dāng)前目錄設(shè)置區(qū)設(shè)置。在上圖中或MATLAB界面工具欄的右邊都有當(dāng)前目錄設(shè)置區(qū)， 可以在“設(shè)置欄”中直接填寫待設(shè)置的目錄名。另一種，通過命令設(shè)置。
cd %顯示當(dāng)前目錄
cd 目錄 %指定當(dāng)前目錄
cd .. %指定上一級(jí)目錄為當(dāng)前目錄
表A-1 文件詳細(xì)列表區(qū)的主要應(yīng)用功能
功能 | 操作方法 |
運(yùn)行M文件(Run) | 選擇待運(yùn)行文件，按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單， 選擇“Run” 菜單 運(yùn)行M文件。 |
打開M文件(Open) | 選擇待運(yùn)行M文件，按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單， 選擇“Open”菜單，則M文件出現(xiàn)在M文件 編輯/調(diào)試器窗口中。或者雙擊該M文件也可打開文件。 |
把MAT文件全部 數(shù)據(jù)輸入內(nèi)存(Open) | 選擇待裝入的MAT數(shù)據(jù)文件，按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn) 快捷菜單，選擇“Open”菜單，此文件的數(shù)據(jù)就全部 裝入工作空間。或者雙擊該MAT文件也可實(shí)現(xiàn)。 |
把MAT文件部分 數(shù)據(jù)輸入內(nèi)存(Import Data) | 選擇待裝載MAT數(shù)據(jù)文件，按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單， 選擇“Import Data”菜單，出現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入向?qū)?duì)話框 “Import Wizard”，選擇待裝入的數(shù)據(jù)變量名， 然后單擊“Finish”按鈕。 |
b、文件詳細(xì)列表區(qū)的使用
c、 M或MAT文件描述區(qū)
顯示M或MAT文件描述區(qū)：選擇菜單“File”→“preferences”，在“Preferences”對(duì)話框中點(diǎn)擊左側(cè)的“Current Directory”選項(xiàng)，在對(duì)話框的右邊“Brower Display Options”中選擇“Show M-file Comments and MAT-file Comments”復(fù)選框，然后單擊“OK”按鈕。
3) 工作空間瀏覽器窗口(Workspace Browser)
工作空間瀏覽器窗口用于顯示所有MATLAB工作空間中的變量名、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、類型、大小和字節(jié)數(shù)?？梢詫?duì)變量進(jìn)行觀察、編輯、提取和保存。圖A-3為工作空間窗口的單獨(dú)窗口顯示。
4) 數(shù)組編輯器窗口(Array Editor)
打開選擇數(shù)組編輯器窗口：“Open…”菜單或者雙擊該變量。
圖A-4為變量“c=[1 2;3 4;5 6]”在“Array Editor”數(shù)組編輯器窗口中的顯示。
5) M文件編輯／調(diào)試器窗口(Editor/Debugger)
啟動(dòng)M文件編輯/調(diào)試器窗口的方法：
§ 單擊MATLAB界面上的
圖標(biāo)，或者單擊菜單“File”→“New”→“M-file”，可打開空白的M文件編輯器。
§ 單擊MATLAB界面上的圖標(biāo)，或者單擊菜單“File”→“Open”，在打開的“Open”對(duì)話框中填寫所選文件名，單擊“打開”按鈕，就可出現(xiàn)相應(yīng)的M文件編輯器。
§ 用鼠標(biāo)雙擊當(dāng)前目錄窗口中的M文件(擴(kuò)展名為.m)，可直接打開相應(yīng)文件的M文件編輯器。圖A-5顯示打開了一個(gè)“Ex0101.m”文件的M文件編輯/調(diào)試器窗口：
6) 幫助導(dǎo)航／瀏覽器窗口(Help Navigator/Browser)
單擊工具欄的"?"圖標(biāo)；或選擇菜單“View”→“Help”；或選擇菜單“Help”→“MATLAB Help”都能出現(xiàn)幫助導(dǎo)航／瀏覽器窗口。
7) 啟動(dòng)Notebook
文字處理軟件WORD與MATLAB有一個(gè)共享界面，啟動(dòng)Notebook可以創(chuàng)建M-book文件。啟動(dòng)方法有兩種，一是從Word中啟動(dòng)，方法是打開Word，選擇菜單“文件”→“新建”，在出現(xiàn)的對(duì)話框中，選擇“M-book”圖標(biāo)，單擊“確定”按鈕即可。二是從MATLAB中啟動(dòng)，方法是打開MATLAB，在命令窗口中輸入“notebook”命令即可。
2. 3常用功能鍵及操作命令
下面給出Matlab一些常用的功能鍵、操作命令、符號(hào)以及數(shù)學(xué)函數(shù)等，分別如表A-2、表A-3、表A-4和表A-5所示。
表A-2 Matlab常用操作鍵
鍵名 | 作用 | 鍵名 | 作用 |
↑ | 向前調(diào)回已輸入過的命令行 | Home | 使光標(biāo)移到當(dāng)前行的開頭 |
↓ | 向后調(diào)回已輸入過的命令行 | End | 使光標(biāo)移到當(dāng)前行的末尾 |
← | 在當(dāng)前行中左移光標(biāo) | Delete | 刪去光標(biāo)右邊的字符 |
→ | 在當(dāng)前行中右移光標(biāo) | Backspace | 刪去光標(biāo)左邊的字符 |
PageUp | 向前翻閱當(dāng)前窗口中的內(nèi)容 | Esc | 清除當(dāng)前行的全部內(nèi)容 |
Page Down | 向后翻閱當(dāng)前窗口中的內(nèi)容 | CTRL+C | 中斷MATLAB命令的運(yùn)行 |
Enter | 運(yùn)行命令/換行 | --- | --- |
表A-3 Matlab常用操作命令
命令 | 含義 | 命令 | 含義 |
cd | 設(shè)置當(dāng)前工作目錄 | exit | 關(guān)閉/退出MATLAB |
clf | 清除圖形窗 | quit | 關(guān)閉/退出MATLAB |
clc | 清除命令窗中顯示內(nèi)容 | md | 創(chuàng)建目錄 |
clear | 清除MATLAB工作空間 中保存的變量 | more | 使其后的內(nèi)容顯示內(nèi)容 分頁進(jìn)行 |
dir | 列出指定目錄下的文件夾 和子目錄清單 | type | 顯示指定M文件的內(nèi)容 |
edit | 打開M文件編輯器 | which | 指定其后文件所在的目錄 |
helpwin | 在線幫助窗口 | help | 在線幫助 |
helpdesk | 在線幫助工作臺(tái) | demo | 運(yùn)行演示程序 |
! | 執(zhí)行操作系統(tǒng)命令 | save | 把變量存入文件中 |
load | 將文件內(nèi)容加載到變量中 | echo | 命令回顯 |
表A-4 Matlab常用符號(hào)
名稱 | 符號(hào) | 功能 |
空格 | 用于輸入變量之間的分隔符以及數(shù)組行元素之間的分隔符。 | |
逗號(hào) | , | 用于要顯示計(jì)算結(jié)果的命令之間的分隔符； 用于輸入變量之間的分隔符；用于數(shù)組行元素之間的分隔符。 |
點(diǎn)號(hào) | . | 用于數(shù)值中的小數(shù)點(diǎn)。 |
分號(hào) | ; | 用于不顯示計(jì)算結(jié)果命令行的結(jié)尾；用于不顯示計(jì)算結(jié)果命令之間的分隔符； 用于數(shù)組元素行之間的分隔符。 |
冒號(hào) | : | 用于生成一維數(shù)值數(shù)組，表示一維數(shù)組的全部元素 或多維數(shù)組的某一維的全部元素。 |
百分號(hào) | % | 用于注釋的前面，在它后面的命令不需要執(zhí)行。 |
單引號(hào) | ‘ ’ | 用于括住字符串。 |
圓括號(hào) | ( ) | 用于引用數(shù)組元素；用于函數(shù)輸入變量列表； 用于確定算術(shù)運(yùn)算的先后次序。 |
方括號(hào) | [ ] | 用于構(gòu)成向量和矩陣；用于函數(shù)輸出列表。 |
花括號(hào) | { } | 用于構(gòu)成元胞數(shù)組。 |
下劃線 | - | 用于一個(gè)變量、函數(shù)或文件名中的連字符。 |
續(xù)行號(hào) | … | 用于把后面的行與該行連接以構(gòu)成一個(gè)較長的命令。 |
“At”號(hào) | @ | 用于放在函數(shù)名前形成函數(shù)句柄； 用于放在目錄名前形成用戶對(duì)象類目錄。 |
表A-5 Matlab常用數(shù)學(xué)函數(shù)
函 數(shù) | 功 能 描 述 | 函 數(shù) | 功 能 描 述 |
abs(x) | 實(shí)數(shù)的絕對(duì)值或復(fù)數(shù)的幅值 | gcd(m，n) | 求正整數(shù)m和n的最大公約數(shù) |
lcm(m，n) | 求正整數(shù)m和n的最小公倍數(shù) | rem(m，n) | 求正整數(shù)m和n的m/n之余數(shù) |
sin(x) | 正弦sin | asin(x) | 反正弦arcsin |
cos(x) | 余弦cos | acos(x) | 反余弦arcsin |
tan(x) | 正切tan | atan(x) | 反正切arctan |
exp(x) | 指數(shù)函數(shù) | sqrt(x) | 求實(shí)數(shù)x的平方根： |
log(x) | 自然對(duì)數(shù)(以 | log10(x) | 常用對(duì)數(shù)(以10為底數(shù)) |
interp1 | 一維插值 | interp2 | 二維插值 |
interpft | 利用FFT的一維插值 | interpn | n維插值 |
spline | 樣條插值 | griddata | 規(guī)則化數(shù)據(jù)和曲面擬合 |
interp3 | 三維插值 | meshgrid | 產(chǎn)生“經(jīng)緯”矩陣 |
polyfit | 最小二乘多項(xiàng)式擬合 | fminsearch, fminunc | 無約束非線性最小化 |
polyval | 多項(xiàng)式函數(shù)的預(yù)測(cè)值 | fmincon | 非線性約束最優(yōu)化 |
2. 4 Matlab幫助系統(tǒng)
MATLAB具有相當(dāng)豐富的幫助信息，同時(shí)提供了多種獲得幫助的方法。可以通過桌面平臺(tái)的“Help”菜單來獲得幫助，也可以通過工具欄的幫助"?"選項(xiàng)獲得幫助。此外，MATLAB也提供了在命令窗口中的獲得幫助的多種方法，獲得幫助的命令及說明如表A-6。
表A-6 Matlab幫助命令
命 令 | 說 明 |
doc | 在幫助瀏覽器中顯示指定函數(shù)的參考信息 |
help | 在命令窗口中顯示M文件幫助 |
helpbrowser | 打開幫助瀏覽器，無參數(shù) |
helpwin | 打開幫助瀏覽器 |
lookfor | 在命令窗口中顯示具有指定參數(shù)特征函數(shù)的M文件幫助 |
demo | 調(diào)用演示模型（demo）來獲得特殊幫助 |
web | 顯示指定的網(wǎng)絡(luò)頁面，默認(rèn)為MATLAB幫助瀏覽器 |
