matlab使用及设计

MATLAB是一款主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境的软件。

一、MATLAB软件的简介：

MATLAB由美国mathworks公司所发布，主要应用方面是数值计算、可视化程序设计、交互式程序设计等高科技计算环境。

它集数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等各种十分强大的功于一个易于使用、便于观察的视窗之内，可以为科学研究与工程设计等工作以及其他需要进行有效数值计算的众多科学任务提供了一种具体而又全面的解决方法。

同时，MATLAB还在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

二、MATLAB的主要功能有以下几个方面：

1、进行数值分析。

2、可以带入数值和符号并进行相关计算。

3、在工程方面，还可以利用科学的方法绘制复杂精确的图像。

4、运用于控制系统时，可以进行设计与仿真等内容。

5、在面对数字图像时，可以对图像进行处理，编辑图像的内容。

6、可以对数字信号进行处理。

7、在通讯系统中，可以完成设计与仿真等任务。

8、除了工程领域之外，还可以应用于财务与金融工程的分析与仿真等工作。

Matlab和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C ，JAVA的支持。

1.软件下载完毕后点击“预设”——“字体”更改自己需要的页面设置。

2.主页中点击“新建”——“脚本”。新建的脚本就是当前需要编辑的地方。

3.编辑完成之后按“Ctrl S”进行保存。

4.清除命令行窗口内容，填写“CLC”即可清除工作区内容，在命令行窗口填写“clear all”。

Matlab数据类型

Matlab data type

1.字符与字符串

1.Characters and strings

S=’a’ ’ ’中间所表示的所有内容即为字符串

Abs(s) 表示为每个字符都有其对应的ASCII值

Char( ) 表示字符串

Num2str(65) 表示为数字65转换成为’65’

Length(str) 表示为字符串长度【其长度包括空格键】

全世界数以百万计的工程师和科学家都在使用 MATLAB® 分析和设计改变着我们的世界的系统和产品。基于矩阵的 MATLAB 语言是世界上表示计算数学最自然的方式。可以使用内置图形轻松可视化数据和深入了解数据。欢迎您使用桌面环境进行试验、探索和发现。这些 MATLAB 工具和功能全部进行了严格测试，可彼此配合工作。

MATLAB 可帮助您不仅仅将自己的创意停留在桌面。您可以对大型数据集运行分析，并扩展到集群和云。MATLAB 代码可以与其他语言集成，使您能够在 Web、企业和生产系统中部署算法和应用程序。

桌面基础知识

在命令行上输入语句并查看结果。

矩阵和数组

MATLAB 主要处理数组和矩阵，既可以整个处理，也可以部分处理。矩阵是指通常用来进行线性代数运算的二维数组。

数组索引

MATLAB 中的变量通常是可包含很多数字的数组。如果要访问数组的选定元素，请使用索引。

工作区变量

工作区包含在 MATLAB 中创建或从数据文件或其他程序导入其中的变量。

文本和字符

为文本创建字符串数组，或为数据创建字符数组。

调用函数

MATLAB 提供了大量执行计算任务的函数。要调用函数，请将其输入参数括在圆括号中。

二维图和三维图

图形函数包括二维和三维绘图函数，用于以可视化形式呈现数据和通信的结果。

编程和脚本

最简单的一种 MATLAB 程序称为脚本。脚本包含一系列命令和函数调用。

帮助和文档

所有函数都有辅助文档，这些文档包含一些示例，并介绍函数输入、输出和调用语法。

矩阵和幻方矩阵

输入矩阵，执行矩阵运算并访问矩阵元素。

表达式

使用变量、数字、运算符、函数和表达式。

输入命令

更改输出格式，隐藏输出，输入长行，以及在命令行中进行编辑。

索引

访问矩阵元素，通过串联创建矩阵，以及删除矩阵行和列。

数组类型

使用多维数组，元胞数组，字符与文本数据以及结构体。

线性代数

本主题介绍如何在 MATLAB 中创建矩阵和执行基本矩阵计算。

非线性函数的运算

可以创建任何 MATLAB 函数的句柄，并将该句柄用作引用该函数的一种方式。函数句柄通常在参数列表中传递给其他函数，然后，其他函数可以使用该句柄执行或计算相应函数。

多变量数据

MATLAB 对多变量统计数据使用列向分析。数据集中的每一列都代表一个变量，每一行都代表一个观测值。第 (i,j) 个元素是第 j 个变量的第 i 个观测值。

基本绘图函数

使用绘图函数创建和修改绘图。

创建网格图和曲面图

可视化包含两个变量的函数。

显示图像

使用图像。

打印图形

打印和导出图窗。

处理图形对象

可视化包含两个变量的函数。

控制流

使用流控制结构，包括 if、switch 和 case、for、while、continue 和 break。

脚本和函数

编写脚本和函数，使用全局变量，向函数传递字符参数，使用 eval 计算文本表达式，向量化代码，预分配数组，使用句柄引用函数，以及使用处理函数的函数。

基本运算与函数

在MATLAB下进行基本数学运算，只需将运算式直接打入提示号(>>)之後，并按入Enter键即可。例如：

>> (5*2+1.3-0.8)*10/25

ans =4.2000

MATLAB会将运算结果直接存入一变数ans，代表MATLAB运算後的答案(Answer)并显示其数值於萤幕上。

小提示： ">>"是MATLAB的提示符号(Prompt)，但在PC中文视窗系统下，由於编码方式不同，此提示符号常会消失不见，但这并不会影响到MATLAB的运算结果。

我们也可将上述运算式的结果设定给另一个变数x：

x = (5*2+1.3-0.8)*10^2/25

x = 42

此时MATLAB会直接显示x的值。由上例可知，MATLAB认识所有一般常用到的加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)的数学运算符号，以及幂次运算(^)。

小提示： MATLAB将所有变数均存成double的形式，所以不需经过变数宣告(Variabledeclaration)。MATLAB同时也会自动进行记忆体的使用和回收，而不必像C语言,必须由使用者一一指定.这些功能使的MATLAB易学易用，使用者可专心致力於撰写程式，而不必被软体枝节问题所干扰。

若不想让MATLAB每次都显示运算结果，只需在运算式最後加上分号(;)即可，如下例：

y = sin(10)*exp(-0.3*4^2);

若要显示变数y的值，直接键入y即可：

>>y

y =-0.0045

在上例中，sin是正弦函数，exp是指数函数，这些都是MATLAB常用到的数学函数。

下表即为MATLAB常用的基本数学函数及三角函数：

小整理：MATLAB常用的基本数学函数

abs(x)：纯量的绝对值或向量的长度

angle(z)：复 数z的相角(Phase angle)

sqrt(x)：开平方

real(z)：复数z的实部

imag(z)：复数z的虚 部

conj(z)：复数z的共轭复数

round(x)：四舍五入至最近整数

fix(x)：无论正负，舍去小数至最近整数

floor(x)：地板函数，即舍去正小数至最近整数

ceil(x)：天花板函数，即加入正小数至最近整数

rat(x)：将实数x化为分数表示

rats(x)：将实数x化为多项分数展开

sign(x)：符号函数 (Signum function)。

当x<0时，sign(x)=-1;

当x=0时，sign(x)=0;

当x>0时，sign(x)=1。

> 小整理：MATLAB常用的三角函数

sin(x)：正弦函数

cos(x)：馀弦函数

tan(x)：正切函数

asin(x)：反正弦函数

acos(x)：反馀弦函数

atan(x)：反正切函数

atan2(x,y)：四象限的反正切函数

sinh(x)：超越正弦函数

cosh(x)：超越馀弦函数

tanh(x)：超越正切函数

asinh(x)：反超越正弦函数

acosh(x)：反超越馀弦函数

atanh(x)：反超越正切函数