MATLAB高等数学实验准备试验 MATLAB软件操作n0.1 MATLAB软件的启动n启动MATLAB后，就进入MATLAB的桌面。下图为 MATLAB的默认桌面。第一行为菜单行，第二行为 工具栏。下面是三个常用窗口：右边最大的是指 令窗口（Command Window），左上方前台为工作 空间（Workspace），后台为当前目录（Current Directory），左下方为指令历史（Command History），左下角还有一个开始（Start）按钮 ，用于快速启动演示（Demo）、帮助（Help）和 桌面工具等。0.1.1 窗口窗口功能指令窗口（Command Window）MATLAB进行操作的主要窗口，窗口 中的为指令输入的提示符，其后输 入指令，按回车键 就执行运算，并输 出运算结果工作空间（Workspace）列出内存中MATLAB工作空间的所有 变量的变量名（Name）、值（Value ）、尺寸（Size）、字节数（Bytes） 和类型（Class）当前目录（Current Directory）用鼠标单击 可以切换到前台。看到 该窗口列出当前目录的程序文件（.m ）和数据文件（.mat）指令历史（Command History）窗口列出在指令窗口执行过的 MATLAB指令行记录菜单单/工具栏栏使用说说明File：New：M-file新建M文件File：Import导入数据文件（Mat文件）File：Save workspace as将工作空间所有变量和数据保 存为数据Mat文件 File：Set path设置MATLAB文件搜素路径File：Preference设置MATLAB选项，如数据 显示格式，字体等 Desktop：Desktop Layout窗口布局选择，一般使用默认 （Delft） Current Directory设置MATLAB当前目录0.1.2 菜单和工具栏【例1】在命令窗口中输入： a=1; b=2; c=a+b*pi 输出： c= 7.2832可以看到，在工作空间和指令历史 窗口，对变量a，b，c和运算指令 都有相应的记录。0.2 MATLAB常用命令、符号 0.2.1 命令窗口中的常用命令 命令含义义 clf清除图形窗口 clc清除命令窗中显示内容 clear清除MATLAB工作内存中的变量 who列出MATLAB工作内存中驻留的变量名清单 whos列出MATLAB工作内存中驻留的变量名清单以及属性 help帮助命令 edit打开M文件编辑器 （）向前（后）调出已输入过的命令0.2 MATLAB常用命令、符号 0.2.1 命令窗口中的常用命令命令含义义 clf清除图形窗口 clc清除命令窗中显示内容 clear清除MATLAB工作内存中的变量 who列出MATLAB工作内存中驻留的变量名清单whos列出MATLAB工作内存中驻留的变量名清单及属性 help帮助命令 edit打开M文件编辑器 (） 向前（后）调出已输入过的命令format定义输出格式（默认值），等效于format short命令含义义format short输出用带4位小数位的有效数字表示 format long输出用15位数字表示 format short e输出用5位科学计数法表示 format long e输出用15位科学计数法表示 format rat输出用近似有理数表示 format compact显示变量之间不加空行（紧凑格式） format loose显示变量之间加空行 demo浏览MATLAB软件基本功能 funtool打开函数简单操作的可视化交互界面，显 示三个可操作图形窗口（见图）Taylortool打开可视化函数图形器，观察不同次的泰 勒多项式逼近函数的状态（详见实验 九 ）0.2.2 变量命名规则n变量名的第一个字符必须是英文字母，最多包含 31个字符（包括英文字母、数字和下划线），变 量中不得包含空格和标点符号，不得含有加减号 。变量名和函数名区别字母的大小写，如matrix 和Matrix表示两个不同的变量。要防止它与系统 的预定义变量名（如i，j，pi，eps等）、函数名 （如who，length等）、保留字（如for，if，while ，end等）冲突。 变量赋值用“=”（等于号）。 有一些变量永久驻留在工作内存中，不能再重新 赋值。见下表。变变量含义义ans计算结果的默认变量名pi圆周率inf或Inf无穷大eps机器零阀值Flops浮点运算次数NaN或nan非数字0.2.3 运算符运算符 含义义 +加 -减 *数之间乘，矩阵乘 数的乘幂，矩阵的幂 数的左除，21得0.5000，矩阵左除（ 实验 十三）/数的右除，2/1得2，矩阵右除关系运算与逻辑运算符见下表。运算符含义义 = =相等 =不等大于 =大于等于y=exp(x)*sin(x)2, z=fix(y)执行后输出： y= 2.8842 z= 20.3 数组及其运算 0.3.1 数组的输入与分析最常用的数组是双精度数值数组。一维数组是向量，二维数 组是矩阵。一维数组可以视为二维数组的特例。 输入、分析各种数组的技巧可以从下面的例子中学习。 1. 输入： clear; a=1,2,3; 4,5,6; 7,8,9 %输入3行3列矩阵a，逗号可以 用空格代替 输出： a= 1 2 3 4 5 6 7 8 9n2. 输入：nb=0:3:10 %构造一维等差数组，初值：增 量：终值n输出：nb=n0 3 6 9n3. 输入：nb=0:5 %增量1可以省略n输出：nb=n0 1 2 3 4 5n4. 输入：nb=10:-3:0n输出：nb=n10 7 4 1n5. 输入：nb=linspace(0,10,4) %将区间0,10等分为4-1=3 份n输出：nb=n0 0.3333 6.6667 10.0000n6. 输入：nlength(b) %查询一维数组b的长度（元素的个数 ）n输出：nans=n4n7. 输入：nsize(a) %查询二维数组a的尺寸，a是3行3列的 矩阵n输出：nans=n3 3n8. 输入：nb(3) %查询、提取b的第3个元素n输出：nans=n6.6667n9. 输入：na(3,2) %查询、提取a的第3行、第2列的元 素n输出：nans=8n10. 输入：na(:) %将a的所有元素俺单下标顺序排列为列向量 ，注意排列方式是先第列，再第2列，与通常 情况相反n输出：nans=n1n4n7n2n5n8n3n6n9n11. 输入：na(4) %查询、提取将a的所有元素按单下标 顺序排列后的第4个元素n输出：nans=n2n数组的部分元素可以按其地址提取和拼接，例如 ：nb(1,end)%提取b的首和尾元素nc=a(1,3,2,3) %提取a的第1、3行，第2、3列nd=a(2,1:3)%提取a的第2行的1至3列nd1=a(2,:)%提取a的整个第2行ne=a;d1%数组a与数组d拼接ne(3,4)=15%修改e的3行4列元素的值 为15，e的其余元素不变0.3.2 数组的运算运算符功能 +数组加，A+B为A、B两个数组对应 元素相加-数组减，A-B为A、B两个数组对应 元素相减.*数组乘，A.*B为A、B两个数组对应 元素相乘.数组的幂，A.2为数组A的每个元素平方；A.B 为A、B两个数组对应 元素乘幂.数组左除，A.2为数组A的每个元素去除2，A.B 的意义类似 ./数组右除，A./2为数组A的每个元素除以2，A./B 的意义类似n应注意数组运算与矩阵运算在符号和结果上的区 别。n另外，MATLAB已经有定义的数学函数具有对数 组运算的功能，例如：n输入：nx=1:5, sin(x)n输出：nx=n1 2 3 4 5nans=0.8415 0.9093 0.1411 -0.7568 -0.95890.4. MATLAB文件与编程 0.4.1 数据文件的存储与调用n在清除变量或退出MATLAB时，变量不复存在。 为了保存变量的值，可以把它们存储在数据文件 中。例如，输入：nclear； A=2, B=1, C=A-Bn执行以后，在File菜单选Save Workspace As存入 数据文件，取文件名（如ABC.mat），则在以后 的操作中可以调用这个数据文件。只要在File菜单 中点Open操作，就可以打开这个文件。在工具栏 中单击相应的打开文件图标，也同样能找到要打 开的文件。0.4.2 M文件n在进行复杂运算时，在指令窗口调试程序或修改指令是不 方便的，因此需要从指令窗口工具栏或菜单File：New： M-Fil进入MATLAB的程序编辑器窗口，以编写自己的M文 件。nM文件分为两类：M脚本文件和M函数文件。n将多条MATLAB语句写在编辑器中，以扩展名为m的文件 保存在某一目录中，就得到一个脚本文件。例如在M文件 编辑器中输入nclear;nn=1:50;nm=sum(n) %sum是求和命令n单击工具栏中的保存按钮，保存以后选择Debug：run菜 单，则会在指令窗口输出nm=n1275n注：文件名与变量名的命名规则相同，M文件一 般用小写字母。尽管MATLAB区分变量名的大小 写，但不区分文件名的大小写。还要注意，命名 文件时不应与其他变量名及文件名冲突。nM脚本文件没有参数传递功能，但M函数文件有 此功能，所以M函数文件用得更为广泛。M函数 文件的格式有严格规定，它必须以“function”开头 ，详细格式为：nfunction 输出变量=函数名称（输入变量）n语句；n例如，单击指令窗口工具栏按钮，进入MATLAB 的程序编辑器窗口后，输入：n%M函数eg_1fun.mnfunction y=eg_1fun(c,t)ny=c(1)*exp(c(2)*t); %函数eg_1fun有两个参数c 和t，c是二维的，t是一维的n在保存以后(文件名为eg_1fun.m)，在指令窗口中 输入：nclear;neg_1fun(1,2,3) %M函数可以传递参数n执行后得到：nans=n403.4288n又输入：nsyms h u v %令h，u，v为符号变量neg_1fun(u,v,h) %M函数可以传递参数n执行后得到：nans=nu*exp(v*h)n因为M函数必须给输入参数赋值，所以编写M函数 必须在编辑器窗口中进行，而执行M函数要在指令 窗口，并给输入参数赋值。M函数不能像M脚本文 件那样在编辑器窗口中通过Debug：run菜单执行 。M函数可以被其他M函数文件或M脚本文件调用。 为了以后调用时的方便，文件名最好与函数名相 同。0.4.3 inline函数和匿名函数n比较简单的函数可以不必写成外部M函数文件， 而是用更简捷的inline函数或匿名函数方式（ Matlab7.0）。inline函数的使用格式为：nfun=inline(expr, arg1, arg2,) %fun为函数名， expr为表达式，arg1、arg2为变量n匿名函数的使用格式为：nfun=(arg1, arg2,)expr %fun、expr、arg1、 arg2的意义同上，MATLAB7.0的新功能n例如：ninline函数的例子。在MATLAB指令窗口中输入：nfname=inline(sum(1./(1:m).2),m)n执行后得到：nfname=nInline functionnfname(m)= sum(1./(1:m).2)n输入：nfname(100)n执行后得到：nans=n1.6350n再看匿名函数的例子。在指令窗口中输入：nfname=(m) sum(1./(1:m).2)n执行后得到：nfname=n(m) sum(1./(1:m).2)n输入：nfeval(fname,100)n执行后得到：nans=n1.6350n注：(1)注释。在编写程序时，为