第一章数学软件简介
第一节 MatLab简介及基本运算
一、MatLab简介
MATLAB名字由MATrix和 LABoratory 两词的前三个字母组合而成。那是20世纪七十年代后期的事:时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的Cleve Moler教授出于减轻学生编程负担的动机,为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK库程序的“通俗易用”的接口,此即用FORTRAN编写的萌芽状态的MATLAB。
经几年的校际流传,在Little的推动下,由Little、Moler、Steve Bangert合作,于1984年成立了MathWorks公司,并把MATLAB正式推向市场。从这时起,MATLAB的内核采用C语言编写,而且除原有的数值计算能力外,还新增了数据图视功能。
MATLAB以商品形式出现后,仅短短几年,就以其良好的开放性和运行的可靠性,使原先控制领域里的封闭式软件包(如英国的UMIST,瑞典的LUND和SIMNON,德国的KEDDC)纷纷淘汰,而改以MATLAB为平台加以重建。在时间进入20世纪九十年代的时候,MATLAB 已经成为国际控制界公认的标准计算软件。
在欧美大学里,诸如应用代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通信、时间序列分析、动态系统仿真等课程的教科书都把MATLAB作为内容。这几乎成了九十年代教科书与旧版书籍的区别性标
志。在那里,MATLAB是攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本工具。
在国际学术界,MATLAB已经被确认为准确、可靠的科学计算标准软件。在许多国际一流学术刊物上,(尤其是信息科学刊物),都可以看到MATLAB的应用。
在设计研究单位和工业部门,MATLAB被认作进行高效研究、开发的首选软件工具。如美国National Instruments公司信号测量、分析软件LabVIEW,Cadence公司信号和通信分析设计软件SPW等,或者直接建筑在MATLAB之上,或者以MATLAB为主要支撑。又如HP公司的VXI硬件,TM公司的DSP,Gage公司的各种硬卡、仪器等都接受MATLAB的支持。
MATLAB具有用法简易、可灵活运用、程式结构强又兼具延展性。以下为其几个特:
•功能强的数值运算 - 在MATLAB环境中,有超过500种数学、统计、科学及工程方面的函数可使用,函数的标示自然,使得问 题和解答像数学式子一般简单明了,让
使用者可全力发挥在解题方面,而非浪费在电脑操作上。
•先进的资料视觉化功能 - MATLAB的物件导向图形架构让使用者可执行视觉数据分,并制作高品质的图形,完成科学性或工程 性图文并茂的文章。
•高阶但简单的程式环境 - 作为一种直译式的程式语言,MATLAB容许使用者在短时间内写完程式,所花的时间约为用 FORTRAN 或 C 的几分之一,而且不需要编译
(compile)及联结 (link) 即能执行,同时包含了更多及更容易使用的内建 功能。
•
开放及可延伸的架构 - MATLAB 容许使用者接触它大多数的数学原使码,检视运算法,更改现存函数,甚至加入自己的函数使 MATLAB 成为使用者所须要的环境。 •
丰富的程式工具箱 - MATLAB 的程式工具箱融合了套装前软体的优点,与一个灵活的开放但容易操作之环境,这些工具箱提 供了使用者在特别应用领域所需之许多函数。现有工具箱有:符号运算(利用Maple V 的计算核心执行 )、影像处理、统计分析、讯号处理、神经网路、模拟分析、控制系统、即时控制、系统确认、强建控 制、弧线分析、最佳化、模糊逻辑、mu
分析及合成、化学计量分析。
二、MatLab 界面
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matlab 下载
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
clear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MATLAB
what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
在MATLAB系统中使用帮助方式有三:
1.是利用help指令,如果你已知要的题材 (topic) 为何的话,直接键入help
<topic>。所以即使身旁没有使用手册,也可以使用help指令查询不熟悉的指令或
是题材之用法,例如help sqrt
2.是利用lookfor指令,它可以从你键入的关键字(key-word)(即使这个关键字并不
是MATLAB的指令)列出 所有相关的题材,例如lookfor cosine, lookfor sine。
3. 是利用指令视窗的功能选单中的Help ,从中选取Table of Contents (目录)或是
Index (索引)。
三、基本数学运算
在MATLAB 下进行基本数学运算,只需将运算式直接打在提示号 >> 后面,并按入Enter 键即可。MATLAB 将计算 的结果以ans 显示。 【例】求的算术运算结果。 2
3)]47(212[÷−×+(1)用键盘在MATLAB 指令窗中输入以下内容 >> (12+2*(7-4))/3^2
(2)在上述表达式输入完成后,按【Enter】键,该就指令被执行。 (3)在指令执行后,MATLAB 指令窗中将显示以下结果。 ans = 2
我们也可给运算式的结果设定一个变量x: x = (5*2+1.3-0.8)*10^2/25 x = 42
变量x 的值可以在下个语句中调用: y= 2*x+1 y = 85
变量命名规则:
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。
系统预定义的变量
)
而键入clear则是去除所有定义过的变量名称。
表达式
MATLAB书写表达式的规则与“手写算式”差不多相同,但要求所有表达式都是以纯文本形式输入。
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:
>> 1*2+3*4+5*6+7*8+9*10+11*12+...
13*14+15*16
ans =
744
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 = 1034*22+3^5;
若要显示变数y的值,直接键入y即可:
>>y
y =
22991
MATLAB会忽略所有在百分比符号(%)之後的文字,因此百分比之後的文字均可视为程式的注解(Comments)。
例:计算圆面积Area = ,半
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