1、MatlabMatlab軟件及應用軟件及應用主講教師: 朱禮營 Email: 電話: 696069 辦公室: 21棟408室東 教教 學學 預預 期期 目目 標標1、理解并掌握Matlab數據特點及運算，Matlab矩陣表示、分析與處理， 會靈活運用Matlab命令進行矩陣求值、方程組求解等運算 ； 2、理解并掌握Matlab程序控制結構、函數文件及程序調試特點及內涵， 能夠初步靈活運用Matlab語言進行編程，來解決某類數學或實際問題； 3、理解并掌握Matlab二維曲線、三維曲線和曲面的繪圖函數，使學生能夠靈活 運用基本繪圖命令繪制函數曲線或曲面圖形； 4、理解Matlab數值計算中的數據

2、處理與多項式計算、數值微積分、線性方程組以 及常微分方程的求解 ；了解Matlab符號計算中的符號函數和符號積分； 5、主要教學目的是，通過介紹Matlab的功能，并與有關學科領域結合，突出應用， 能夠使學生掌握Matlab語言特點及編程，初步具備應用Matlab來解決某些實際 問題的能力。學學 習習 要要 求求1、認真聽講 2、勤于思考 3、勤于練習4、善于總結5、理解領會6、融會貫通課課 程程 考考 核核上機上機 試驗報告試驗報告(20%-30%)(20%-30%)期末期末 閉卷閉卷 (50%-60(50%-60%)%)平時平時 出勤、作業、課堂討論出勤、作業、課堂討論 (10%)(10%

3、) 第第1講講 MATLAB操作基礎操作基礎1.1 MATLAB概述概述1.2 MATLAB的運行環境與安裝的運行環境與安裝1.3 MATLAB集成環境集成環境1.4 MATLAB幫助系統幫助系統1.1 MATLAB概述概述1.1.1 MATLAB的發展的發展 1984年，年，MATLAB第第1版版(DOS版版) 1992年，年，MATLAB4.0版版 1994年，年，MATLAB 4.2版版 1997年，年，MATLAB 5.0版版 1999年，年，MATLAB 5.3版版 2000年，年，MATLAB 6.0版版 2001年，年，MATLAB 6.1版版 2002年，年，MATLAB 6.

4、5版版 2004年，年，MATLAB 7.0版版 2005年，年，MATLAB 7.1版版 2006年，年，MATLAB 7.2版版 7.3版版 2007年，年，MATLAB 7.4版版 7.5版版 2008年，年，MATLAB 7.6版版 7.7版版 2009年，年，MATLAB 7.8版版 7.9版版 2010年，年，MATLAB 7.10版版 7.11版版1.1.2 MATLAB的主要功能的主要功能 可靠的數值計算和符號計算功能可靠的數值計算和符號計算功能 強大的繪圖功能強大的繪圖功能 簡單易學的語言體系簡單易學的語言體系 為數眾多的應用工具箱為數眾多的應用工具箱Ex:與其它高級語言相比

5、，與其它高級語言相比，MATLAB有哪些顯有哪些顯著特點？著特點？ 1數值計算和符號計算功能數值計算和符號計算功能MATLAB以以矩陣矩陣作為數據操作的基本單位，作為數據操作的基本單位，使得矩陣運算變得非常簡潔、方便、高效。使得矩陣運算變得非常簡潔、方便、高效。 還提供了十分豐富的還提供了十分豐富的數值計算數值計算函數。函數。MATLAB和著名的符號計算語言和著名的符號計算語言Maple相相結合，使得結合，使得MATLAB具有具有符號計算符號計算功能。功能。2繪圖功能繪圖功能 可以繪制各種圖形，包括二維和三維圖形。可以繪制各種圖形，包括二維和三維圖形。 MATLAB提供了兩個層次的繪圖操作：

6、一種是對圖形句柄進行的低層繪圖操作，另一種是建立在低層繪圖操作之上的高層繪圖操作，不必過多考慮繪圖細節，只需給出一些基本參數就能繪制所需圖形。3編程語言編程語言MATLAB具有具有程序結構控制程序結構控制、函數調用函數調用、數數據結構據結構、輸入輸入/輸出輸出、面向對象面向對象等程序語言特等程序語言特征，而且簡單易學、編程效率高。征，而且簡單易學、編程效率高。4MATLAB工具箱工具箱MATLAB包含兩部分內容：包含兩部分內容：基本部分基本部分和和各種各種可選的工具箱可選的工具箱。MATLAB工具箱分為兩大類：功能性工具箱工具箱分為兩大類：功能性工具箱和學科性工具箱。和學科性工具箱。1.1.3

7、 初識初識MATLAB例例1-1 繪制正弦曲線和余弦曲線。繪制正弦曲線和余弦曲線。解：解： x=0:0.5:360*pi/180; (或或x=0: pi/180 :2*pi;) plot(x,sin(x),x,cos(x);例例1-2 求方程求方程 3x4+7x3 +9x2-23=0的全部根。的全部根。解：解： p=3,7,9,0,-23; %建立多項式系數向量建立多項式系數向量x=roots(p) %求根求根 x = -1.8857 -0.7604 + 1.7916i -0.7604 - 1.7916i 1.0732 例例1-3 求積分求積分 解：解：quad(x.*log(1+x),0,1

8、)ans = 0.2500例例1-4 求解線性方程組求解線性方程組 解：解： a=2,-3,1;8,3,2;45,1,-9; b=4;2;17; x=inv(a)*b x = 0.4784 -0.8793 0.405410)1ln(dxxx179452238432zyxzyxzyx 1.2 MATLAB的運行環境與安裝的運行環境與安裝1.2.1 MATLAB的運行環境的運行環境硬件環境：硬件環境：(1) CPU (2) 內存內存(3) 硬盤硬盤(4) CD-ROM驅動器和鼠標。驅動器和鼠標。軟件環境：軟件環境：(1) Windows 98/NT/2000 或或Windows XP(2) 其他軟

9、件根據需要選用其他軟件根據需要選用1.2.2 MATLAB的安裝的安裝安裝安裝MATLAB R2007a系統，需運行系統自系統，需運行系統自帶的安裝程序帶的安裝程序setup.exe，可以按照安裝提，可以按照安裝提示依次操作。示依次操作。 MATLAB 6.5以上功能組件很多，可以自行以上功能組件很多，可以自行取舍，但必需的組件，如主模塊，必須選取舍，但必需的組件，如主模塊，必須選中。中。1.2.3 MATLAB 6.5與與R2007a的界面的界面1.3 MATLAB集成環境集成環境1.3.1 啟動與退出啟動與退出MATLAB集成環境集成環境1MATLAB系統的啟動系統的啟動與一般的與一般的W

10、indows程序一樣，啟動程序一樣，啟動MATLAB系統有系統有3種常見方法：種常見方法：(1)使用使用Windows“開始開始”菜單。菜單。(2)運行運行MATLAB系統啟動程序系統啟動程序matlab.exe。(3) 利用快捷方式。利用快捷方式。 啟動啟動MATLAB后，將進入后，將進入MATLAB R2007a集成環境。集成環境。 MATLAB R2007a集成環境包括：集成環境包括： MATLAB主窗口主窗口 命令窗口命令窗口(Command Window) 工作空間窗口工作空間窗口(Workspace) 命令歷史窗口命令歷史窗口(Command History) 當前目錄窗口當前目錄

11、窗口(Current Directory)注：注：MATLAB 6.5還包括啟動平臺窗口還包括啟動平臺窗口(Launch Pad)。 當當MATLAB 6.5安裝完安裝完畢并首次畢并首次啟動時，啟動時，展現在屏展現在屏幕上的界幕上的界面為面為MATLAB的默認界的默認界面，如右面，如右圖所示。圖所示。2MATLAB系統的退出系統的退出要退出要退出MATLAB系統，也有系統，也有3種常見方法：種常見方法：(1) 在在MATLAB主窗口主窗口File菜單中選擇菜單中選擇Exit MATLAB命令。命令。(2) 在在MATLAB命令窗口輸入命令窗口輸入exit或或quit命命令。令。(3) 單擊單擊

12、MATLAB主窗口的主窗口的“關閉關閉”按鈕。按鈕。1.3.2 主窗口主窗口MATLAB主窗口是主窗口是MATLAB的主要工作界的主要工作界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，還主面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，還主要包括要包括菜單欄和工具欄菜單欄和工具欄。1菜單欄菜單欄在在MATLAB R2007主窗口的菜單欄，共包主窗口的菜單欄，共包含含File、Edit、View、Web、Window和和Help 等等6個菜單項（還有的包括個菜單項（還有的包括Graphics、Desktop）。）。 (1) File菜單項：菜單項：File菜單項實現有關文件的菜單項實現有關文件的操作。操作。(2) Edit

13、菜單項：菜單項：Edit菜單項用于命令窗口菜單項用于命令窗口的編輯操作。的編輯操作。(3) View菜單項：菜單項：View菜單項用于設置菜單項用于設置MATLAB集成環境的顯示方式。集成環境的顯示方式。 (4) Web菜單項：菜單項：Web菜單項用于設置菜單項用于設置MATLAB的的Web操作。操作。(5) Window菜單項：主窗口菜單欄上的菜單項：主窗口菜單欄上的Window菜單，只包含一個子菜單菜單，只包含一個子菜單Close all，用于關閉所有打開的編輯器窗口，包括用于關閉所有打開的編輯器窗口，包括M-file、Figure、Model等窗口。等窗口。(6) Help菜單項：菜單項

14、：Help菜單項用于提供幫助菜單項用于提供幫助信息。信息。2工具欄工具欄MATLAB R2007a主窗口的工具欄共提供了主窗口的工具欄共提供了10個命令按鈕。這些命令按鈕均有對應的個命令按鈕。這些命令按鈕均有對應的菜單命令，但比菜單命令使用起來更快捷、菜單命令，但比菜單命令使用起來更快捷、方便。方便。1.3.3 命令窗口命令窗口(Command Window)命令窗口是命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，用的主要交互窗口，用于于輸入命令輸入命令并并顯示除圖形以外的所有執行顯示除圖形以外的所有執行結果結果。MATLAB命令窗口中的命令窗口中的“”為命令提示為命令提示符，表示符，表示MATLAB

15、正在處于準備狀態。在正在處于準備狀態。在命令提示符后鍵入命令并按下回車鍵后，命令提示符后鍵入命令并按下回車鍵后，MATLAB就會解釋執行所輸入的命令，并就會解釋執行所輸入的命令，并在命令后面給出計算結果。在命令后面給出計算結果。 一般來說，一個命令行輸入一條命令，命一般來說，一個命令行輸入一條命令，命令行以回車結束。但一個命令行也可以輸令行以回車結束。但一個命令行也可以輸入若干條命令，各命令之間以逗號分隔，入若干條命令，各命令之間以逗號分隔，若前一命令后帶有分號，則逗號可以省略。若前一命令后帶有分號，則逗號可以省略。例如例如p=15,m=35p=15;m=35 如果一個命令行很長，一個物理行之

16、內寫如果一個命令行很長，一個物理行之內寫不下，可以在第一個物理行之后加上不下，可以在第一個物理行之后加上3個小個小黑點黑點并按下回車鍵，然后接著下一個物理并按下回車鍵，然后接著下一個物理行繼續寫命令的其他部分。行繼續寫命令的其他部分。3個小黑點稱為個小黑點稱為續行符續行符，即把下面的物理行看作該行的邏，即把下面的物理行看作該行的邏輯繼續。輯繼續。在在MATLAB里，有很多的控制鍵和方向鍵里，有很多的控制鍵和方向鍵可用于命令行的編輯。可用于命令行的編輯。1.3.4 工作空間窗口工作空間窗口(Workspace)工作空間是工作空間是MATLAB用于存儲各種變量和用于存儲各種變量和結果的內存空間。在

17、該窗口中顯示工作空結果的內存空間。在該窗口中顯示工作空間中所有變量的名稱、大小、字節數和變間中所有變量的名稱、大小、字節數和變量類型說明，可對變量進行量類型說明，可對變量進行觀察觀察、編輯編輯、保存保存和和刪除刪除。1.3.5 當前目錄窗口和搜索路徑當前目錄窗口和搜索路徑1當前目錄窗口當前目錄窗口(Current Directory) 當前目錄是指當前目錄是指MATLAB運行文件時的工作運行文件時的工作目錄，目錄，只有在當前目錄或搜索路徑下的文只有在當前目錄或搜索路徑下的文件、函數可以被運行或調用件、函數可以被運行或調用。在當前目錄窗口中可以顯示或改變當前目在當前目錄窗口中可以顯示或改變當前目

18、錄，還可以顯示當前目錄下的文件并提供錄，還可以顯示當前目錄下的文件并提供搜索功能。搜索功能。將用戶目錄設置成當前目錄也可使用將用戶目錄設置成當前目錄也可使用cd命命令。例如，將用戶目錄令。例如，將用戶目錄c:mydir設置為當前設置為當前目錄，可在命令窗口輸入命令：目錄，可在命令窗口輸入命令：cd c:mydir2MATLAB的搜索路徑的搜索路徑當用戶在當用戶在MATLAB命令窗口輸入一條命令命令窗口輸入一條命令后，后，MATLAB按照一定次序尋找相關的文按照一定次序尋找相關的文件。基本的搜索過程是：件。基本的搜索過程是：(1) 檢查該命令是不是一個變量。檢查該命令是不是一個變量。(2) 檢查

19、該命令是不是一個內部函數。檢查該命令是不是一個內部函數。(3) 檢查該命令是否當前目錄下的檢查該命令是否當前目錄下的M文件。文件。(4) 檢查該命令是否檢查該命令是否MATLAB搜索路徑中其搜索路徑中其他目錄下的他目錄下的M文件。文件。 用戶可以將自己的工作目錄列入用戶可以將自己的工作目錄列入MATLAB搜索路徑，從而將用戶目錄納入搜索路徑，從而將用戶目錄納入MATLAB系統統一管理。設置搜索路徑的方法有：系統統一管理。設置搜索路徑的方法有：(1) 用用path命令設置搜索路徑。例如，將用命令設置搜索路徑。例如，將用戶目錄戶目錄c:mydir加到搜索路徑下，可在命令加到搜索路徑下，可在命令窗口

20、輸入命令：窗口輸入命令：path(path, c:mydir) (2) 用對話框設置搜索路徑用對話框設置搜索路徑 在在MATLAB的的File菜單中選菜單中選Set Path命令或命令或在命令窗口執行在命令窗口執行pathtool命令，將出現搜索命令，將出現搜索路徑設置對話框路徑設置對話框(下圖下圖)。通過。通過Add Folder或或Add with Subfolders命令按鈕將指定路徑添命令按鈕將指定路徑添加到搜索路徑列表中。加到搜索路徑列表中。在修改完搜索路徑后，則需要保存搜索路在修改完搜索路徑后，則需要保存搜索路徑徑。Ex:李明同學設計了一個程序文件李明同學設計了一個程序文件mypr

21、ogram.m，并將其保存到了并將其保存到了f:ppp中，但在命令窗口中輸入文中，但在命令窗口中輸入文件名件名 myprogram 后，后，MATLAB系統提示：系統提示：? Undefined function or variable myprogram. 試分析產生錯誤的原因并給出解決辦法。試分析產生錯誤的原因并給出解決辦法。 1.3.6 命令歷史記錄窗口命令歷史記錄窗口(Command History)在默認設置下，歷史記錄窗口中會自動保在默認設置下，歷史記錄窗口中會自動保留自安裝起所有用過的命令的歷史記錄，留自安裝起所有用過的命令的歷史記錄，并且還標明了使用時間，從而方便用戶查并且還標

22、明了使用時間，從而方便用戶查詢。而且，通過雙擊命令可進行歷史命令詢。而且，通過雙擊命令可進行歷史命令的再運行。如果要清除這些歷史記錄，可的再運行。如果要清除這些歷史記錄，可以選擇以選擇Edit菜單中的菜單中的Clear Command History命令。命令。1.3.7 啟動平臺窗口啟動平臺窗口(Launch Pad) MATLAB 6.5的啟動平臺窗口可以幫助用戶的啟動平臺窗口可以幫助用戶方便地打開和調用方便地打開和調用MATLAB的各種程序、的各種程序、函數和幫助文件。函數和幫助文件。 1.4 MATLAB幫助系統幫助系統1.4.1 幫助窗口幫助窗口進入幫助窗口可以通過以下進入幫助窗口可以通過以下2種方法：種方法：(1)選擇選擇Help菜單中的菜單中的“MATLAB Help”選選項項;。 (2) 在命令窗口中輸入在命令窗口中輸入helpwin、helpdesk或或doc。1.4.2 幫助命令幫助命令MATLAB幫助命令包括幫助命令包括help、lookfor以及以及模糊查詢。模糊查詢。1help命令命令在在MATLAB 6.5命令窗口中直接輸入命令窗口中直接輸入help命命令將會顯示當前幫助系統中所包含的所有令將會顯示當前幫助系統中所包含的所有項目，即搜索路徑中所有的目錄名稱。同項目，即搜索路徑中所有的目錄名稱。同樣，可以通過樣，可以通過help加函數名來顯示該函數的