怎么可以联系到网站开发者,苏州做网站优化哪家好,桂林市自来水公司网站,国外ui设计网站目录 前言一、MATLAB基本操作1.1 界面简介1.2 搜索路径1.3 交互式命令操作1.4 帮助系统 二、MATLAB语言基础2.1 数据类型2.2 MATLAB运算2.2.1 算数运算2.2.2 关系运算2.2.3 逻辑运算 2.3 常用内部函数2.4 结构数据与单元数据 三、MATLAB程序设计3.1 M文件3.2 函数文件3.3 程序控… 目录 前言一、MATLAB基本操作1.1 界面简介1.2 搜索路径1.3 交互式命令操作1.4 帮助系统 二、MATLAB语言基础2.1 数据类型2.2 MATLAB运算2.2.1 算数运算2.2.2 关系运算2.2.3 逻辑运算 2.3 常用内部函数2.4 结构数据与单元数据 三、MATLAB程序设计3.1 M文件3.2 函数文件3.3 程序控制结构3.3.1 循环结构3.3.2 选择结构3.3.3 流程控制语句 3.4 文件操作3.5 程序调试与优化 四、矩阵运算4.1 矩阵的表示4.2 矩阵的代数运算4.3 稀疏矩阵 五、数值运算5.1 多项式计算5.2 插值与拟合5.3 数值微积分5.4 方程数值5.5 数据统计分析 六、符号运算6.1 符号计算基础6.2 符号微积分6.3 方程符号 七、数据可视化7.1 二维图形7.2 三维图形7.3 图像处理7.4 绘图工具简介 八、Simulink系统仿真8.1 Simulink基本操作8.2 系统仿真的建立与分析8.3 子系统的创建与仿真8.4 S函数的设计与应用 补充 前言 MATLAB是1984年由美国MathWorks公司推出一种交互式的以矩阵为基础的系统计算平台,它用于科学和工程的计算与可视化。本文以MATLAB2023a为例主要介绍MATLAB的常规使用如数值计算、符号计算、数据可视化与SIMULINK动态仿真功能。本文不对GUI功能介绍 一、MATLAB基本操作
1.1 界面简介 打开MATLAB主要会有以下几个区域。如果窗口消失可以点击主页-布局-默认来恢复
序号名称功能①菜单栏②当前文件夹即工作空间路径③编辑器可以进行脚本编辑④命令行窗口敲命令的地方⑤工作区可以查看执行的变量
1.2 搜索路径 当用户在MATLAB命令窗口输入一条命令后MATLAB按照一定次序寻找相关的文件。用户可以将自己的工作目录列入MATLAB搜索路径从而将用户目录纳入MATLAB系统统一管理。设置搜索路径的方法有
用path命令设置搜索路径。例如将用户目录d:\mydir加到搜索路径下可在命令窗口输入命令
path(path,’d:\mydir’)用对话框设置搜索路径。点击主页-环境-设置路径命令按钮或窗口执行pathtool命令将出现“设置路径”对话框如图
1.3 交互式命令操作 命令行以Enter键结束但是一行也可以输入多条命令。命令之间用,分隔如果用;分隔或者结尾则不会运行。如果命令太长需要换行可以在第一行末尾添加...再按Enter键换行。在MATLAB命令后面可以用%添加注释。如下 a1,b2;c...
4%注释命令窗的常用控制指令
指令含义指令含义cd设置当前工作目录exit关闭/退出 MATLABclf清除图形窗quit关闭/退出 MATLABclc清除指令窗中显示内容more使其后的显示内容分页进行clear清除MATLAB工作空间中保存的变量return返回到上层调用程序结束键盘模式dir列出指定目录下的文件和子目录清单type显示指定M文件的内容edit打开M文件编辑器which指出其后文件所在的目录 命令行编辑常用按键
键名功能键名功能 ↑ \uparrow ↑前寻式调回已输入过的命令PgUp前寻式翻滚一页 ↓ \downarrow ↓后寻式调回已输入过的命令PgDn后寻式翻滚一页 ← \leftarrow ←在当前行中左移光标Home将光标移到当前行首端 → \rightarrow →在当前行中右移光标End将光标移到当前行未尾Del删除光标右边的字符Backspace删除光标左边的字符Esc删除当前行的全部内容CtrlC中断一个MATLAB任务
1.4 帮助系统 点击主页-按钮?或者在命令行输入doc打开帮助窗口可以搜索和查看所有的帮助文档还能运行有关的演示程序。还可以使用help与lookfor两个命令
help命令可以显示该函数的帮助说明 help magiclookfor命令可以进行关键字搜索 lookfor inverse二、MATLAB语言基础
2.1 数据类型 整型 这个学过C语言的很好理解无符号就是不带负数后面的数字就是位数浮点型 与C语言一样有单精度single与双精度double之分单精度在内存中占4个字节双精度占8个字节常量与变量 常量是程序语句中取不变值的那些量变量是在程序运行中其值可以改变的量。常用预定义变量
符号含义符号含义ans计算结果的默认赋值变量nargin函数输入参数个数eps容差变量nargout函数输出参数个数pi圆周率realmin最小浮点数i、j虚数realmax最大浮点数inf无穷大lasterr存放最新的错误信息nan不定式表示非数值量lastwarn存放最新的警告信息
字符串 字符串是用单引号括起来的字符序列MATLAB将字符串当作一个行向量每个元素对应一个字符。注意如果字符串里有单引号则需要两个单引号表示。 chABc123d4e56Fg9;length(ch) %统计个数2.2 MATLAB运算
2.2.1 算数运算
运 算 符名 称示 例法则或使用说明加CAB矩阵加法法则即 C(i,j)A(i,j)B(i,j)−减CA-B矩阵减法法则即 C(i,j)A(i,j)-B(i,j) ∗ * ∗乘CA*B矩阵乘法法则/右除CA/B定义为线性方程组 XBA 的解即 CA/B AB-1\左除CA\B定义为线性方程组 AXB 的解即 CA\B A-1B^乘幂CA^BA、B 其中一个为标量时有定义’共轭转置BA’B 是 A 的共轭转置矩阵.*数组乘CA.*BC(i,j)A(i,j)*B(i,j)./数组右除CA./BC(i,j)A(i,j)/B(i,j).\数组左除CA.\BC(i,j)B(i,j)/A(i,j).^数组乘幂CA.^BC(i,j)A(i,j)^B(i,j).’转置A.’将数组的行摆放成列复数元素不做共轭
2.2.2 关系运算
运算符名称示 例小于AB小于等于AB大于AB大于等于AB恒等于AB不等于AB
2.2.3 逻辑运算
运算符名 称示 例与AB|或A|B非A先决与AB||先决或A||B
2.3 常用内部函数 函数最一般的引用格式是函数名(参数 1参数 2…)
常用数学函数
函数符号名称或功能函数符号名称或功能sin正弦sinh/asinh双曲正弦/反双曲正弦cos余弦cosh/acosh双曲余弦/反双曲余弦tan正切tanh/atanh双曲正切/反双曲正切asin反正弦log2以 2 为底的对数acos反余弦ln以 e 为底的对数atan反正切sign符号函数abs求绝对值或复数的模log10以 10 为底的对数sqrt开平方round四舍五入并取整angle求复数相角fix向最接近 0 方向取整real求复数实部floor向接近∞方向取整imag求复数虚部ceil向接近∞方向取整conj求复数的共轭rem(a,b)求 a/b 的有符号余数exp自然指数mod(c,m)求 c/m 的正余数rem求余mod求模factorial阶乘randperm生成任意排列
关系运算函数
函数含义all若向量的所有元素非零则结果为1否则为0any若向量中任何一个元素非零则结果为1否则为0exist检查变量在工作空间中是否存在若存在则结果为1否则为0find找出向量或矩阵中非零元素的位置isempty若被查变量是空矩阵则结果为1否则为0isinf若元素是±inf则结果矩阵相应位置元素取1否则取0isnan若元素是 nan则结果矩阵相应位置元素取1否则取0isfinite若元素值大小有限则结果矩阵相应位置元素取1否则取0isinteger若被查变量是整型则取 1否则取 0isnumeric若被查变量是数值型则取1否则取0isreal若被查变量是实数则取1否则取0isfloat若被查变量是浮点型则取1否则取0 A[4,-65,-54,0,6;56,0,67,-45,0];kfind(A4)2.4 结构数据与单元数据
结构数据 结构数据类型吧一组类型不同而逻辑上相关的数据组成一个有机的整体类似C语言结构体相关函数如下
函 数功 能struct创建结构数组isstruct判定是否为结构数组若是其值为真fieldnames获取结构数组域名setfield设定域值getfield获取域值isfield判定是否在结构数组中若是其值为真rmfield删除结构数组中的域orderfield域排序
%格式结构矩阵元素.成员名表达式student(2).number20050731026;单元数据 与结构数据类似不同的是结构矩阵各个元素下有成员每个成员有自己的名字
函 数功 能celldisp显示细胞数组所有元素的内容iscell判定是否为细胞数组若是为真iscellstr判定是否为字符型细胞数组若是为真cellstr将字符型数组转换成字符型细胞数组char将字符型细胞数组转换成字符型数组cell2struct将细胞数组转换成结构数组struct2cell将结构数组转换成细胞数组mat2cell将普通数组转换成细胞数组cell2mat将细胞数组转换成普通数组num2cell将数值数组转换成细胞数组 b {10,liu,[11,21];11,li,[13,24]}三、MATLAB程序设计
3.1 M文件 M文件就是以.m为扩展名的文本文件它有两种类型脚本Script和函数文件Function主要区别如下 脚本文件没有输入参数也不返回输出参数而函数文件可以带输入参数也可返回输出参数。脚本文件对 MATLAB 工作空间中的变量进行操作文件中所有命令的执行结果也完全返回到工作空间中而函数文件中定义的变量为局部变量当函数文件执行完毕时这些变量被清除。脚本文件可以直接运行在 MATLAB 命令行窗口输入脚本文件的名字就会顺序执行脚本文件中的命令而函数文件不能直接运行要以函数调用的方式来调用它。 M文件的创建 方式一点击主页-新建 方式二命令行输入edit 文件名 M文件的调用 以脚本文件为例输入以下内容并保存为exch.m文件
clear;
a1:10;
b[11,12,13,14;15,16,17,18];
ca;ab;bc;
a
b然后在命令行输入exchMATLAB就会自动运行脚本。注意搜索路径的配置
3.2 函数文件
基本结构与调用 函数文件由function语句引导结构如下
function [输出形参表]函数名(输入形参表)
%注释说明
函数体语句调用格式如下
[输出参数列表]函数名(输入参数列表)全局变量与局部变量 局部变量存在于函数空间内部的中间变量产生于函数的运行过程中影响范围也仅限于函数本身。 全局变量可定义为不同函数空间和基本空间共享的同一变量是函数间传递信息的一种手段。习惯上将全局变量定义为大写字母。全局变量用global定义格式如下
global 变量名全局变量应用示例 先建立函数文件wadd.m该函数将输入的参数加权相加
function fwadd(x,y)
global ALPHA BETA
fALPHA*xBETA*y;在命令行窗口中输入命令并得到输出结果 global ALPHA BETAALPHA1;BETA2;swadd(1,2)3.3 程序控制结构 程序的控制结构有3种顺序结构、循环结构和选择结构。其中顺序结构就是指程序里的语句从上往下按顺序执行。
3.3.1 循环结构 MATLAB提供两种循环结构语句for语句与while语句
for语句 如果可以确认循环次数用for循环格式如下
for 循环遍历表达式1:表达式2:表达式3循环体语句
end表达式1的值为循环控制变量的初值表达式2的值为步长省略时步长为1表达式3为循环控制变量的终值。
while语句 while语句通过判断循环条件是否满足来决定是否继续的循环结构格式如下
while 条件循环体语句
end3.3.2 选择结构 MATLAB实现条件结构语句if语句、switch语句和try语句
if语句
if 条件1语句组
elseif 条件2语句组...
else语句组
endswitch语句
switch 表达式case 表达式1语句1case 表达式2语句2...case 表达式n语句notherwise语句n1
endtry语句 try语句为开发人员提供了一种捕获错误的机制
try语句1
catch语句2
end3.3.3 流程控制语句
break语句终止本层for或while循环跳转到本层循环结束语句end的下一条语句continue语句跳过其后的循环体语句进行下一次循环return语句终止被调用函数的运行返回到调用函数pause语句 pause:暂停程序运行按任意键继续pause(n):程序暂停运行n秒后继续pause on/off:允许/禁止其后的程序暂停
3.4 文件操作
常用的数据输入输出函数如下
函 数功 能input键盘输入语句disp屏幕输出语句save/loadM数据文件的存储/加载fprintf/fscanf格式化文本文件的存储/读取fwrite/fread二进制数据文件的存储/读取fgetl/fgets数据文件行存储/读取format数据输出格式
文件操作函数
3.5 程序调试与优化
程序的调试 help debug常用的调试有
函数名作用dbstop在程序适当位置设置断点dbclear清除用dbstop函数设置的断点dbcont从断点处恢复程序的执行dbstep执行多行语句后返回调试模式dbquit退出调试模式 也可以利用调试工具打开.m文件时在编辑器-运行/继续里可以对断点进行操作也可以点击前面序号设置/清除断点
程序性能分析 可以利用探查器Profiler、tic函数和toc函数来分析程序各环节的耗时情况。在命令窗口输入以下命令 profile on
文件名profile viewer程序优化 1采用向量化运算 2预分配内存空间 3减少运算强度
四、矩阵运算
4.1 矩阵的表示 矩阵的所有元素必须放在方括号([])内同行的元素之间需用逗号或空格隔开 矩阵的行与行之间用分号或回车符分隔
矩阵的建立
直接输入法 A[1 2 3;4 5 6]拼接法 A[1 2 3;4 5 6;7 8 9];B[9 8;7 6;5 4];E[A,B]抽取法 A[1 2 3 4;5 6 7 8;9 10 11 12;13 14 15 16];BA(1:3,2:3); %取矩阵A行数为13列数为23元素构成子矩阵CA([1 3],[2 4]); %取矩阵A行数为1、3列数为2、4元素构成子矩阵函数法
函 数功 能rand(m,n)生成取值在01之间满足均匀分布的随机矩阵randn(m,n)生成满足正态分布的随机矩阵zeros(m,n)生成 m×n 阶的全 0 矩阵ones(m,n)生成 m×n 阶的全 1 矩阵eye(m,n)生成 m×n 阶的单位矩阵magic(n)生成魔方就诊vander([a,b,c…])生成范德蒙矩阵hilb(n)/invhilb(n)希尔伯特矩阵的生成和求逆toeplitz(x,y)托普利兹矩阵compan§多项式p的伴随矩阵pascal(n)帕斯卡矩阵
拼接函数和变形函数法 cat函数的使用格式是cat(n,A1,A2,A3,…) n1时表示沿行方向拼接 n2时表示沿列方向拼接。 repmat函数的使用格式是repmat(A,m,n…) m和n分别是沿行和列方向重复拼接矩阵A的次数。 变形函数reshape格式reshape(A,m,n) 向量
向量包括行向量和列向量。一个n维的行向量是一个1×n阶的矩阵而列向量则当成n×1阶的矩阵。利用冒号表达式可以创建向量,创建从n1开始步长为stepn2结束的行向量格式如下
x n1:step:n2还可以使用linspace函数产生行向量创建从n1开始到n2结束有n个元素的线性分隔行向量格式如下
xlinspace(n1n2n矩阵元素的引用 矩阵元素通过下标引用如**A(3,2)**表示A矩阵第3行第2列。其他相关函数如下
函数作用size返回矩阵各方向的长度length返回矩阵各方向中的最长长度sub2ind/ind2sub转换矩阵的序号与下标reshape将矩阵组成其他排列的二维矩阵
4.2 矩阵的代数运算 矩阵的算数运算就是使用2.2.1小节的算术运算符本小节主要介绍矩阵相关函数
矩阵变换
函数作用diag(A)产生对角阵triu(A)/tril(a)取上下三角阵A./transpose(A)非共轭矩阵转置A’/conj(A).‘/conj(A.’)共轭转置实矩阵与非共轭没区别rot90(A,k)将矩阵A逆时针旋转90°fliplr(A)将矩阵A左右翻转flipud(A)矩阵上下翻转inv(A)求A的逆矩阵pinv(A)广义逆矩阵
矩阵求值
函数作用det(A)A矩阵对应行列式的值rank(A)矩阵的秩trace(A)矩阵的迹norm(V,1)V的1-范数norm(V)/norm(V,2)V的2-范数norm(V,inf)V的∞范数cond(A)A的条件数[X,λ]eig(A)X为A的特征向量λ为A的特征值sqrtm(A)矩阵的开方运算expm(A)指数运算logm(A)对数运算
4.3 稀疏矩阵 一个m×n的矩阵完全存储需要占据很大的空间此时如果该矩阵含有大量零元素和少量非零元素就可以用稀疏存储方式设 A [ 1 0 0 0 0 4 0 0 2 0 0 7 ] A \begin{bmatrix} 1 0 00 \\ 0 400 \\2007 \end{bmatrix} A 102040000007 则A的稀疏存储方式(1,1)1(3,1)2(2,2)4(3,4)7
sparse创建稀疏矩阵 1Ssparse(A):将满矩阵A转化为稀疏矩阵S 2Ssparse(m,n):用来产生m×n阶全0矩阵 3Ssparse(m,n,A):建立一个m行、n列并以A为稀疏元素的稀疏矩阵spdiags创建对角稀疏矩阵 1[B,d]spdiags(A):从m×n阶矩阵A中抽取所有非零对角线上元素。B是min(m,n)×p阶矩阵列向量为A中p个非零对角线。d是p×1阶矩阵指出A中非零对角线的编号。 2Bspdiags(A,d):从m×n阶矩阵A中抽取指定编号d的对角线元素。 3Aspdiags(B,d,A):用矩阵B的列向量代替矩阵A中被d指定的对角线元素。 4Aspdiags(B,d,m,n):用矩阵B的列向量生成m×n阶稀疏矩阵A并放置在d指定的对角线上
五、数值运算
5.1 多项式计算
5.2 插值与拟合
5.3 数值微积分
5.4 方程数值
5.5 数据统计分析
六、符号运算
6.1 符号计算基础 符号对象是一种存储了符号字符串表示的复杂数据结构。包括符号常量、符号变量、符号表达式和符号矩阵或数组。 MATLAB使用sym函数和syms命令建立符号对象sym一次只能定义一个符号变量syms一次可以定义多个如 tsym(2); %定义符号常量tt1/2 syms a b pisin(pi/3)a*ab*b符号变量的基本运算与数值计算没有太多区别。这里简单介绍一下相关函数
函数功能assume设置值域isequaln判断符号对象是否一致numden提取符号表达式的分子和分泌factor因式分解expand展开符号表达式collect对符号表达式合并同类项coeffs提取表达式系数simplify对符号表达式进行简化eval将符号表达式转成数值表达式sym2poly将符号多项式转换为多项式系数向量
6.2 符号微积分
符号极限 使用limit(f,x,a)求当变量x趋于a时f的极限值 fx*(sqrt(x^21)-x);limit(f,x,inf,left) %left表示求左极限其他相关函数
函数功能diff符号微分int符号积分taylor泰勒展开fourier傅里叶变换ifourier傅里叶反变换laplace拉普拉斯变换ilaplace拉普拉斯反变换ztransZ变换iztransZ反变换
6.3 方程符号
solve代数方程求解 solve(s,v)表示求解表达式s的代数方程求解变量是v { u 3 v 3 98 u v 2 \left\{ \begin{array}{c} u^3 v^3 98 \\ uv2 \end{array} \right. {u3v398uv2 syms u v[u,v]solve([u^3v^3-98,uv-2],[u,v]) %解方程组dsolve求解常微分方程 dsolve(e,c,v)表示常微分方程e在初值条件c下的特解v是方程自变量 d y d x x 2 y 2 2 x 2 \frac{{\rm d}y}{{\rm d}x} \frac{x^2y^2}{2x^2} dxdy2x2x2y2 ydsolve(Dy-(x^2y^2)/x^2/2,x) %方程的右端为0时可以不写七、数据可视化
7.1 二维图形
7.2 三维图形
7.3 图像处理
7.4 绘图工具简介
八、Simulink系统仿真
8.1 Simulink基本操作
8.2 系统仿真的建立与分析
8.3 子系统的创建与仿真
8.4 S函数的设计与应用 补充
有关MATLAB其他或者具体信息参考MATLAB中国官网
