MATLAB基本命令熟悉及应用.doc

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1、MATLAB基础一、 帮助l 一旦发现指令不知如何使用时，help命令将告诉你使用。例：help sinSIN Sine. SIN(X) is the sine of the elements of X. See also asin, sind. Overloaded functions or methods (ones with the same name in other directories) help sym/sin.m Reference page in Help browser doc sin 在MATLAB下进行基本数学运算，只需将运算式直接打入提示号（）并按入Enter键即可

2、。例如：(10*19+2/4-34)/2*3ans= 234.7500 MATLAB会将运算结果直接存入一变数ans，代表MATLAB运算后的答案，并显示其数值屏幕上。如果在上述的例子结尾加上”;”，则计算结果不会显示在指令视窗上，要得知计算值只须键入该变数值即可MATLAB利用了二个游标键可以将所下过的指令叫回来重覆使用。按下则前一次指令重新出现，之后再 按Enter键，即再执行前一次的指令。而键的功用则是往后执行指令。其它在键盘上的几个键如, Delete, Insert，其功能则显而易见，试用即知无须多加说明。l Ctrl-C（即同时按Ctrl及C二个键）可以用来中止执行中的MATLAB

3、的工作。l 有三种方法可以结束MATLAB1.exit 2.quit 3.直接关闭MATLAB的命令视窗（Command window）变量及其命名规则l 变量1. 变量名的大小写是敏感。2. 变量的第一个字符必须为英文字母，而且不能超过31个字符。3. 变量名可以包含下连字符、数字，但不能为空格符、标点。预定义的变量ans预设的计算结果的变量名epsMATLAB定义的正的极小值=2.2204e-16pi内建的值inf值，无限大 ( )NaN无法定义一个数目 ( )i 或 j虚数单位i=j=-1nargin函数输入参数个数nargout函数输出参数个数realmax最大的正实数realmin最

4、小的正实数flops浮点运算次数而键入clear则是去除所有定义过的变量名称。MATLAB赋值语句l 表达式MATLAB书写表达式的规则与“手写算式”差不多相同。如果一个指令过长可以在结尾加上.（代表此行指 令与下一行连续），例如3*.6ans =18MATLAB常用数学函数l 三角函数和双曲函数名称含义名称含义名称含义sin正弦csc余割atanh反双曲正切cos余弦asec反正割acoth反双曲余切tan正切acsc反余割sech双曲正割cot余切sinh双曲正弦csch双曲余割asin反正弦cosh双曲余弦asech反双曲正割acos反余弦tanh双曲正切acsch反双曲余割atan反正

5、切coth双曲余切atan2四象限反正切acot反余切asinh反双曲正弦sec正割acosh反双曲余弦l 指数函数名称含义名称含义名称含义expE为底的指数log1010为底的对数pow22的幂log自然对数log22为底的对数sqrt平方根l 复数函数名称含义名称含义名称含义abs绝对值conj复数共轭real复数实部angle相角imag复数虚部l 圆整函数和求余函数名称含义名称含义ceil向+圆整rem求余数fix向0圆整round向靠近整数圆整floor向-圆整sign符号函数mod模除求余l 矩阵变换函数名称含义名称含义fiplr矩阵左右翻转diag产生或提取对角阵fipud矩阵上

6、下翻转tril产生下三角fipdim矩阵特定维翻转triu产生上三角Rot90矩阵反时针90翻转l 其他函数名称含义名称含义min最小值max最大值mean平均值median中位数std标准差diff相邻元素的差sort排序length个数norm欧氏（Euclidean）长度sum总和prod总乘积dot内积cumsum累计元素总和cumprod累计元素总乘积cross外积MATLAB系统命令命 令含 义help在线帮助helpwin在线帮助窗口helpdesk在线帮助工作台demo运行演示程序ver版本信息readme显示Readme文件who显示当前变量whos显示当前变量的详细信息cl

7、ear清空工作间的变量和函数pack整理工作间的内存load把文件调入变量到工作间save把变量存入文件中quit/exit退出MATLABwhat显示指定的matlab文件lookfor在HELP里搜索关键字which定位函数或文件path获取或设置搜索路径echo命令回显cd改变当前的工作目录pwd显示当前的工作目录dir显示目录内容unix执行unix命令dos执行dos命令!执行操作系统命令computer显示计算机类型MATLAB语言中的关系与逻辑运算在执行关系及逻辑运算时，MATLAB 将输入的不为零的数值都视为真 (True)而为零的数值则视为否 (False)。 运算的输出值将

8、判断为真者以 1 表示而判断为否者以 0 表示。各个运算元须用在二个大小相同的阵列或是矩阵中的比较l 关系运算指令含义小于大于=大于等于=等于=不等于例：a=1:2:11;b=2:1:7;abans =0 0 1 1 1 1a=bans = 0 1 0 0 0 0a=bans = 0 1 1 1 1 1a-(b4)ans = 1 3 5 6 8 10l 逻辑运算指令含义&逻辑 and|逻辑 or逻辑 not(a6)ans =1 0 0 0 0 1c=a+(a3)|(b5)% x中大于5的元素ans = 6 7 8 6 9 7 10 8 11 x(4)=100%给x的第四个元素重新给值x = 1

9、 2 3 4 5 6 7 8 4 100 6 7 8 9 10 11 x(3)= % 删除第三个元素x = Columns 1 through 12 1 4 100 3 6 4 7 5 8 6 9 7 Columns 13 through 15 10 8 11 x(16)=1 % 加入第十六个元素x = Columns 1 through 12 1 4 100 3 6 4 7 5 8 6 9 7 Columns 13 through 16 10 8 11 12 建立阵列上面的方法只适用于元素不多的情况，但是当元素很多的时候，则须采用以下的方式： x=(0:0.02:1); % 以:起始值=0、

10、增量值=0.0.2、终止值=1的矩阵 x=linspace(0,1,100); % 利用linspace，以区隔起始值=0终止值=1之间的元素数目=100a=%空矩阵a = zeros(2,2)%全为0的矩阵ans = 0 00 0 ones(3,3) %全为1的矩阵ans = 1 1 1 1 1 11 1 1 rand(2,4);随机矩阵a=1:7, b=1:0.2:5;%更直接的方式c=b a; %可利用先前建立的阵列 a 及阵列 b ，组成新阵列 a=1:1:10; b=0.1:0.1:1; a+b*I%复数阵列ans = Columns 1 through 4 1.0000 + 0.1

11、000i 2.0000 + 0.2000i 3.0000 + 0.3000i 4.0000 + 0.4000i Columns 5 through 8 5.0000 + 0.5000i 6.0000 + 0.6000i 7.0000 + 0.7000i 8.0000 + 0.8000i Columns 9 through 10 9.0000 + 0.9000i 10.0000 + 1.0000i在MATLAB的内部资料结构中，每一个矩阵都是一个以行为主（Column-oriented）的阵列（Array）因此对於矩阵元素的存取，我们可用一维或二维的索引（Index）来定址矩阵的运算l 经典的算

12、术运算符。经 典 的 算 术 运 算 符运 算 符MATLAB表达式加+a+b减-a-b乘*a*b 除/ 或 a/b或ab 幂abl 前面我们已经把经典的算术运算符告诉大家了，在这里同样也可以使用。 a=1:1:10; b=0:10:90; a+bans =1 12 23 34 45 56 67 78 89 100 a-bans =1 -8 -17 -26 -35 -44 -53 -62 -71 -80 a.*b%注意这里a后加了个“.”ans = 0 20 60 120 200 300 420 560 720 900 a/bans =0. 1158 abans = 0 0 0 0 0 0 0

13、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 b./aans = Columns 1 through 7 0 5.0000 6.6667 7.5000 8.0000 8.3333 8.5714 Columns 8 through 10 8.7500 8.8889 9.000

14、0 a.bans = Columns 1 through 7 0 5.0000 6.6667 7.5000 8.0000 8.3333 8.5714 Columns 8 through 10 8.7500 8.8889 9.0000 a.2ans = 1 4 9 16 25 36 49 64 81 100说明：在这里特别要注意一下有没有加点“.”之间的区别，这些算术运算符所运算的两个阵列是否需要长度一致。l 矩阵转置运算通过在矩阵变量后加的方法来表示转置运算a=1:1:10;b=0:10:90;aans = 1 2 3 4 5 6 7 8 910c=a+b*i;cans = 1.0000 2.

15、0000 -10.0000i 3.0000 -20.0000i 4.0000 -30.0000i 5.0000 -40.0000i 6.0000 -50.0000i 7.0000 -60.0000i 8.0000 -70.0000i 9.0000 -80.0000i 10.0000 -90.0000i矩阵函数l MATLAB常用数学函数这些数学函数一般都可以作为矩阵函数。a=1:1:10;b=0:10:90;sin(a)exp(b)l 求矩阵的长度的函数a=10,2,12;34,2,4;98,34,6;size(a)ans =3 3length(a)ans =3好好的看一下两者之间的区别。l

16、矩阵的几种基本变换操作1. 通过在矩阵变量后加的方法来表示转置运算a=10,2,12;34,2,4;98,34,6;aans = 10 34 98 2 2 3412 4 62. 矩阵求逆inv(a)ans = -0.0116 0.0372 -0.0015 0.0176 -0.1047 0.0345 0.0901 -0.0135 -0.00453. 矩阵求伪逆pinv(a)ans = -0.0116 0.0372 -0.0015 0.0176 -0.1047 0.0345 0.0901 -0.0135 -0.00454. 左右反转fliplr(a)ans = 12 2 10 4 2 34 6 3

17、4 985. 矩阵的特征值u,v=eig(a)u = -0.2960 0.3635 -0.3600 -0.2925 -0.4128 0.7886 -0.9093 -0.8352 0.4985v = 48.8395 0 0 0 -19.8451 0 0 0 -10.99436. 上下反转flipud(a)ans = 98 34 6 34 2 410 2 127. 旋转90度rot90(a)ans = 12 4 6 2 2 3410 34 98Matlab在二维图形设计上的应用Matlab不仅具有强大的数值运算功能，也同样具有非常强大的二维和三维图形绘制功能，尤其擅长于将各种科学运算结果的可视化。

18、计算的可视化可以将不直观的数据通过图形来表示，从而发现其中的内在关系。Matlab的图形命令格式简单，可以使用不同的线形，色彩、数据点标记和标注等来修饰。Matlab（Matrix Laboratory）是MathWorks公司开发的，目前国际上最流行、应用最广泛的科学与工程计算软件。它广泛应用于自动控制、数学计算、信号分析、计算机技术、图像信号处理、财务分析、航天工业、汽车工业、生物医学工程、语音处理和雷达工业等各行各业，也是外高校和研究部门进行许多科学研究的重要工具。由于它具有强大的计算和绘图功能、大量稳定可靠的算法库和简洁高效的编程语言，已成为数学工具方面事实上的标准。Matlab不仅具

19、有强大的数值运算功能，也同样具有非常强大的二维和三维图形绘制功能，尤其擅长于将各种科学运算结果的可视化，由于系统采用面向对象的技术和丰富的矩阵运算，所以在图形处理方面即常方便又高效。计算的可视化可以将不直观的数据通过图形来表示，从而发现其中的内在关系。Matlab的图形命令格式简单，可以使用不同的线形，色彩、数据点标记和标注等来修饰。本章专门介绍Matlab在二维、三维图形设计的一些基本命令格式以及一些简单的运用。 1.1 二维图形一、 plot函数plot命令是Matlab中最简单最常用的绘图命令，主要用来绘制二维曲线。命令格式为plot(x,y)：x表示要绘制的数据点的横坐标，可省略。如果

20、省略则以数据点的序号绘制横坐标。y表示数据点的数值，以向量形式表示。函数格式：plot(x,y) 其中x和y为坐标向量函数功能：以向量x、y为轴，绘制曲线。【例1】 plot(1,3,4,2,5)%长度为5的向量绘制向量x,y的曲线，大多数情况下，我们要控制曲线的横坐标，这时应该增加一个和y具有相同列数的向量x。【例1】 在区间0X2p内，绘制正弦曲线Y=SIN（X），其程序为：x=0:pi/100:2*pi;y=sin(x);plot(x,y) ;grid on%x,y的长度相等【例2】同时绘制正、余弦两条曲线Y1=SIN（X）和Y2=COS（X），其程序为：x=0:pi/100:2*pi;

21、y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2)plot函数还可以为plot(x,y1,x,y2，x,y3，)形式，其功能是以公共向量x为X轴，分别以y1，y2，y3，为Y轴，在同一幅图内绘制出多条曲线。1) 绘制矩阵plot(y)中,y可以是具有多个行的向量，即一个矩阵。绘出的图形是与y的行数相同数目曲线。示例13x=0:.01:2*pi;y=sin(x);2*sin(x);3*sin(x)%y是一个三行的矩阵plot(x,y);grid on 2) 绘制混合曲线当x,y是向量或是矩阵时，分别有下列几情况：1. 如果x是向量，而y是矩阵，则x的长度与矩阵y的行数或必须相

22、等。如果x的长度与y的行数、相等，则向量x和矩阵y的每列向量对应画一条曲线；如果x的长度与y的列数相等，则向量x和矩阵y的每行向量对应画一条曲线；如果y是方阵，则x与每列y画一条曲线。2. 如果x是矩阵，y是向量，规则与上述类似。3. 如果是两个矩阵，并且大小相等，则x,y对应的每列画一条曲线。示例14x1=1 2 3;y1=1 2 3;4 5 6figure,plot(x1,y1);%每行一条曲线y2=1 2;3 4;5 6figure,plot(x1,y2);%每列一条曲线figure,plot(y1,x1);figure,plot(y2,x1);x2=1 1 1;2 2 2figure,

23、plot(x2,y1);%按列与列对应的方式画曲线 plot(x1,y1) plot(x1,y2) plot(y1,x1) plot(y2,x1)plot(x2,y1)3) 绘制多条曲线plot(x1,y1,x2,y2,.)，这个命令相当于plot(x1,y1)+plot(x2,y2)+；将这些命令写在同一个函数里，Matlab自动以不同的颜色来绘制曲线。不同的矩阵，维数可以不同。示例15x=0:.1:2*pi;plot(x,sin(x),x,cos(x),x,sin(3*x);%在同一幅图中画三条曲线（一）线型与颜色格式：plot(x,y1,cs,.) stem（x,y,cs）其中c表示颜色

24、， s表示线型。plot绘图函数的参数 字元 颜色 字元 图线型态 y 黄色 . 点 k 黑色 o 圆 w 白色 x x b 蓝色 + + g 绿色 * * r 红色 - 实线 c 亮青色 : 点线 m 锰紫色 -. 点虚线 - 虚线 （二）图形标记在绘制图形的同时，可以对图形加上一些说明，如图形名称、图形某一部分的含义、坐标说明等，将这些操作称为添加图形标记。添加图名的语句是title(s)；s就是图名，是一个字符串，可以是中文的。title(加图形标题); %绘制一个周期的正弦曲线，并添加标题”sin(x)的图像”x=0:.1:2*pi;y=sin(x);plot(x,y);title(s

25、in(x)的图像) %添加标题添加坐标轴名：xlabel(s),ylabel(s),分别添加横纵坐标轴名称。xlabel(加X轴标记); ylabel(加Y轴标记); x=0:.1:2*pi;y=sin(x);plot(x,y);title(sin(x)的图像)%添加标题xlabel(x coordinate)%添加横坐标ylabel(y coordinate)%添加纵坐标 text(X,Y,添加文本); （三）设定坐标轴用户若对坐标系统不满意，可利用axis命令对其重新设定。axis(xmin xmax ymin ymax) 设定最大和最小值axis （auto） 将坐标系统返回到自动缺省状

26、态axis （square） 将当前图形设置为方形axis （equal） 两个坐标因子设成相等axis （off） 关闭坐标系统axis （on） 显示坐标系统【例4】 在坐标范围0X2,-2Y2内重新绘制正弦曲线，其程序为：x=linspace(0,2*pi,60);生成含有60个数据元素的向量Xy=sin(x);plot(x,y);axis (0 2*pi -2 2);设定坐标轴范围（四）加图例给图形加图例命令为legend。该命令把图例放置在图形空白处，用户还可以通过鼠标移动图例，将其放到希望的位置。格式: legend(s,pos),s是字符串，pos是位置，表 pos取值对应的实际

27、位置pos012341位置自动取最佳位置右上角（默认）左上角左下角右下角图右侧示例 在图形窗口添加文字注释x=0:.1:2*pi;plot(x,sin(x);hold onplot(x,cos(x),o);title(y1=sin(x),y2=cos(x);%添加标题xlabel(x)%添加坐标名legend(sin(x),cos(x),4)%在图的右下角添加注释text(pi,sin(pi),x=pi);%在pi，sin(pi)处添加文字注释（一）subplot（m,n,p）该命令将当前图形窗口分成mn个绘图区，即每行n个，共m行，区号按行优先编号，且选定第p个区为当前活动区。【例6】 在一

28、个图形窗口中同时绘制正弦、余弦、正切、余切曲线，程序为：x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);t=sin(x)./(cos(x)+eps); eps为系统内部常数ct=cos(x)./(sin(x)+eps);subplot(2,2,1); 分成22区域且指定1号为活动区plot(x,y);title(sin(x); axis (0 2*pi -1 1); subplot(2,2,2);命令为subplot(m,n,k)%使mn幅子图中的第k幅为当前图示例31演示子图命令x=0:.1:2*pi;subplot(2,2,1);%将绘图区分为22的区域，当

29、前为第一幅plot(x,sin(x);subplot(4,4,3)%将绘图区分为44的区域，当前为第三幅plot(x,sin(2*x)subplot(4,4,4)%将绘图区分为44的区域，当前为第四幅plot(x,sin(3*x)subplot(4,4,7)%将绘图区分为44的区域，当前为第七幅plot(x,sin(4*x)subplot(4,4,8)%将绘图区分为44的区域，当前为第八幅plot(x,sin(5*x)subplot(2,2,3);%将绘图区分为22的区域，当前为第三幅plot(x,cos(x),o);subplot(2,2,4);%将绘图区分为22的区域，当前为第四幅plot

30、(x,cos(2*x),.);结果如下（二）多图形窗口需要建立多个图形窗口，绘制并保持每一个窗口的图形，可以使用figure命令。每执行一次figure命令，就创建一个新的图形窗口，该窗口自动为活动窗口，若需要还可以返回该窗口的识别号码，称该号码为句柄。句柄显示在图形窗口的标题栏中，即图形窗口标题。用户可通过句柄激活或关闭某图形窗口，而axis、xlabel、title等许多命令也只对活动窗口有效。重新绘制上例4个图形，程序变动后如下：x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);t=sin(x)./(cos(x)+eps); ct=cos(x)./(sin(

31、x)+eps);H1=figure; 创建新窗口并返回句柄到变量H1plot(x,y); 绘制图形并设置有关属性title(sin(x); axis (0 2*pi -1 1); H2=figure; 创建第二个窗口并返回句柄到变量H2plot(x,z); 绘制图形并设置有关属性title(cos(x);（三）hold命令若在已存在图形窗口中用plot命令继续添加新的图形内容，可使用图形保持命令hold。发出命令hold on后，再执行plot命令，在保持原有图形或曲线的基础上，添加新绘制的图形。阅读如下程序：x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,b); 绘制正弦曲线hold on; 设置图形保持状态plot(x,z,g); 保持正弦曲线同时绘制余弦曲线axis (0 2*pi -1 1); legend(cos,sin);hold off 关闭图形保持1.4 三维图形一、 plot3函数最基本的三维图形函数为plot3，它是将二维函数plot的有关功能扩展到三维空间，用来绘制三维图形。函数格式：plot3(x1,y1,z1,c1,x2,y2,z2,c2,) 其中x1,y1,z1表示三维坐标向量，c1，c2表示线形或颜色。函数功能：以向量x，y，z为坐标，绘制三维曲线。