MATLAB语言2015春季课程资料MATLAB语言2015春季课程资料李文东中国海洋大学物理系2015年7月1日目录第2章 领会、跟做第一个MATLAB程序2一、解决实际问题流程2二、矩阵的生成及查看2三、示例程序3MATLAB上机实验：第二次3第3章 MATLAB三种代码执行方式5一、MATLAB的m 文件命名规则5二、Matlab变量命名规则5三、其他知识点5四、脚本、函数示例程序5MATLAB上机实验：第三、四次7第4章 数组与矩阵运算9一、几种特殊形式的矩阵9二、矩阵的创建与查询9三、数组与矩阵的运算11MATLAB上机实验：第四、五次13第4章 数组与矩阵运算 数组化编程实例一：点电荷电场演示15一、数据规律可视化流程15二、常用命令15三、点电荷电场演示示例16第4章 数组与矩阵运算 数组化编程实例二：偶极子电场演示19一、偶极子电场演示示例19二、直角坐标与极坐标采样20MATLAB上机实验：第六次20第5章 数值计算21一、序：函数类型及函数句柄21二、多项式运算23三、线性方程组求解26四、非线性方程组的求解29MATLAB上机实验：第七次30五、曲线拟合31六、插值问题33MATLAB上机实验：第八次36七、数值微分36八、数值积分37MATLAB上机实验：第九、十次41第6章 程序设计42一、程序控制结构42二、函数文件46三、程序调试49MATLAB上机实验：第十一次50第7章 图形用户界面51一、获取修改图形对象参数51MATLAB上机实验：第十二次53第8章 符号计算53一、符号对象和符号表达式53二、符号数字及表达式的操作57三、符号矩阵分析和代数方程的解59MATLAB上机实验：第十四次60参考资料61致谢6263MATLAB语言2015春季课程资料第2章 领会、跟做第一个MATLAB程序一、解决实际问题流程实例问题示例：一个振动测出（时间，位置）坐标，想知道加速度随时间变化规律？tx10.99219820.96891230.93050840.87758350.810963990.9817441000.997798二、矩阵的生成及查看1. 直接输入法：将矩阵的所有元素用方括号括起来，按顺序输入各元素，同一行元素之间用空格或者逗号分隔，不同行之间用分号分隔。2. 读取数据文件：xlsread()可以直接从Excel中读取数据eg：data=xlsread(data_SH.xls);3. 查看：分号表示不显示结果。eg：t=data(:,1)表示t取表格中第一列所有数据； Y=data(1:2:6,1)表示从data中行取1到6步长为2，列取第一列。4. 处理：求差分（在自变量间隔为1的情况下，求得的结果是因变量的导数）eg：diff(N,x) 其中N是需要求差分的变量，x表示求几阶差分5. 绘图：plot：输出图像 eg：plot（x,y）xlabel yxlabel:x和y轴的名称 eg：xlabel（t/s） ylabel(v/(m/s)title：输出图像的标题 eg：title(速度随时间变化图像)6. 保存：xlswrite()表示想Excle中写入数据，eg：xlswrite(data_SH.xls,M)表示：将数据M写入Excle文件data_SH.xls中。三、示例程序data=xlsread(data_tx.xls);%读取位置数据t=data(:,1);%时间向量x=data(:,2);%位置向量a=diff(x,2)/(t(2)-t(1)/(t(2)-t(1);%加速度(除以t2)%绘制加速度时间关系图figure;plot(t(1:18),a);xlabel(t/(s);ylabel(x/(cm/s2);title(振动加速度随时间变化关系图);%储存时间加速度数据data_ta(:,1)=t(1:18);data_ta(:,2)=a;xlswrite(data_ta.xls,data_ta);%储存加速度数据MATLAB上机实验：第二次1) 跟做“第2章 领会、跟做第一个MATLAB程序”,学习MATLAB解决实际问题的流程和思路，并掌握其中涉及的文件读取、数据处理、显示、存储相关命令。练习：查看data中第二列偶数行数据。2) 绘制出五种以上不同样子的位置随速度的变化关系图，包含：不同颜色、不同线形、不同粗细、不同点的形状。3) 尝试Hold on和Grid on命令，并在程序中演示出来，理解Hold on和Hold off的异同。第3章 MATLAB三种代码执行方式一、MATLAB的m 文件命名规则（1）文件名首字符必须是英文字母，不能是数字或下划线。 （2）文件名不能与Matlab的内部函数名相同。M文件名的命名尽量不要是简单的英文单词，最好是由大小写英文/数字/下划线等组成。原因是简单的单词命名容易与Matlab内部函数同名。（3）M文件名中不能有空格。若需要用两个或以上单词组合作为文件名，各单词必须直接连接组合（可把每个单词首字母大写以作区分或使用下划线，如：acceleration_scrpt, AccelerationScrpt）。 注意：m文件保存路径最好不要有中文。二、Matlab变量命名规则（1）变量名对大小写敏感，即a与A表示两个不同变量；（2）变量名的第一个字符必须为英文字母，其长度不能超过63个字符；（3）变量名可以包含下划线、数字，但不能包含空格符、标点、运算符；（4）变量名不应与MATLAB关键词、只用变量名、函数名、文件夹名相同。（参考书：P5）三、其他知识点1. MATLAB语句注释以%开头，对语句处理结果不产生任何影响。2. m函数命名规则：与m文件名同名。3. clear all：清楚所有变量4. clc：清空command window里的内容5. clf：清空当前figure中内容四、脚本、函数示例程序1.m脚本中书写代码执行%由振动位置数据求加速度随时间变化的关系%data：时间、位置数据、18*2矩阵、第一列：时间，第二列：加速度%data_ta：时间、加速度数据、18*2矩阵、第一列：时间，第二列：加速度%by zm%2013-4-15clear allclc;%读取时间、位置数据data= xlsread(data_tx.xls);%读取位置数据t=data(:,1);%时间向量x=data(:,2);%位置向量%绘制位置-时间关系图figureplot(t,x);xlabel(t/s)ylabel(x/cm)title(振动位置随时间的变化关系图)%计算加速度a=diff(x,2)/25;%绘制加速度-时间关系图figureplot(t(1:18),a);xlabel(t/s)ylabel(x/（cm/s2)title(振动加速度随时间的变化关系图)%存储时间、加速度数据data_ta(:,1)=t(1:18);data_ta(:,2)=a;xlswrite(data_ta.xls,data_ta);%存储加速度数据，data_ta：18*2矩阵2.主函数代码function acceleration_mainFun%由振动位置数据求加速度随时间变化的关系%data：时间、位置数据、18*2矩阵、第一列：时间，第二列：加速度%data_ta：时间、加速度数据、18*2矩阵、第一列：时间，第二列：加速度%by zm%2013-4-15%读取时间、位置数据data= xlsread(data_tx.xls);%读取位置数据t=data(:,1);%时间向量x=data(:,2);%位置向量%-获取加速度，绘制位置、加速度随时间变化关系图-t a=acceleration_subFun(t,x); %调用子函数data_ta=t a;%-存储时间、加速度数据-xlswrite(data_ta.xls,data_ta);%存储加速度数据，data_ta：18*2矩阵 3.子函数代码function t2 a=acceleration_subFun(t,x)%由振动位置数据求加速度随时间变化的关系%data：时间、位置数据、18*2矩阵、第一列：时间，第二列：加速度%data_ta：时间、加速度数据、18*2矩阵、第一列：时间，第二列：加速度%by zm%2013-4-15%绘制位置-时间关系图figure;plot(t,x);xlabel(t/s);ylabel(x/cm);title(振动位置随时间的变化关系图);%计算加速度a=diff(x,2)/25;%加速度%绘制加速度-时间关系图figure;plot(t(1:18),a);xlabel(t/(s);ylabel(x/（cm/s2);title(振动加速度随时间的变化关系图);%-更新时间t2=t(1:18);MATLAB上机实验：第三、四次1. 第三次1) 跟做实例程序一由Command Window命令到m脚本，再到m函数的演变过程；（结果：一个m文件（含clear all,clc命令）、两个m函数（主函数和子函数）、两个图一个表）。 （？ 为什么直接运行subfun会报错，错误为什么是t找不到？ 为什么subfun需要最后一行t2=t（1:98）2) 在主从结构的m函数中，利用subplot，将两个图（x-t、a-t）绘制在一个figure窗口。3) 如果利用主从结构的m函数绘制李萨如图形。主函数作为输入两叠加简谐振动的频率和初相位，子函数用来求得两简谐振动，并正交叠加绘制李萨如图形。要求绘制三种以上。（作业）2. 第四次1) 在第三章的示例程序基础上，加入求速度内容，在主从结构的m函数中，将三个图（x-t、v-t、a-t）绘制在一个figure窗口中，从函数返回的a-t，v-t数据在主函数里保存在两个excel中。第4章 数组与矩阵运算一、几种特殊形式的矩阵 1. 行矩阵与列矩阵2. 同型矩阵与矩阵的相等：两个矩阵行数相等、列数也相等时,称为同型矩阵。如果两个矩阵是同型矩阵,且它们的对应元素相等,那么就称这两个矩阵相等.。3. 零矩阵：元素都是零的矩阵称为零矩阵。 （注意:不同型的零矩阵是不同的）4. 方阵：行数与列数都等于n的矩阵