MATLAB程序设计语言课件

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1、,,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,MATLAB 程序设计语言,,,任课教师：李靖 博士,(,讲师,),,Email,：,jli@,,研究方向：无线通信,,,MATLAB 程序设计语言Email：jli@xidian.,1,上机安排,,日期：,3-21,，,4-4,，,4-18,，,5-9,，,5-23,时段：,18:00,至,22:00,,机房：,E,楼,205,,要求：每次上机找科代表签到！,,,上机安排 日期：3-21，4-4，4-18，5-9，5-2,2,课程安排,Chapter1 Matlab,系统概述,,Chapt

2、er2 Matlab,基本操作,Chapter3 Matlab,图形系统,Chapter4 Matlab,程序设计,Chapter5 Matlab,基本应用领域,Chapter6,数据阵列类型与结构,Chapter7,字符串处理,,,课程安排 Chapter1 Matlab 系统概述,3,Chapter2 Matlab 基本操作,表达式,矩阵基础,矩阵产生和操作,逻辑和关系运算,操作符和特殊字符,基本矩阵和矩阵操作,基本数学函数,逻辑函数,,,Chapter2 Matlab 基本操作表达式,4,表达式,变量,数值,函数,操作符,,,,,表达式变量,5,变量,,变量名

3、可以包含下划线、字符、数字，但不能为空格符、标点,区分大小写字母，即,A,和,a,是不同的,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。,,通过,file--》preferences --》,可设置字体大小,,,变量,6,预定义变量,ans,预设的计算结果的变量名,eps MATLAB,定义的正的极小值,=2.2204e-16,pi,内建的,π,值,Inf,正无穷大,(1/0),NaN,表示不定值,(Inf/Inf,或,0/0),i,或,j,虚数单位（,注意,i,和,j,也可以做变量,）,nargin,函数输入参数个数,nargout,函数输出参数个数,

4、realmax,最大的正实数,realmin,最小的正实数,flops,浮点运算次数,,,,预定义变量ans 预设的计算结果的变,7,数值,十进制：3，8，-39,科学计数法：1.6,e-21，-3.24e20,复数：-4+3.6,j,，780＋3.2e2,i,浮点数：范围在10,-308,~10,308,,,MATLAB,的所有计算均在双精度下进行，可用,format,命令来控制不同的显示格式，如,10*pi,,,,,数值十进制：3，8，-39,8,函数,函数分类：内部函数、,Toolboxes,中实用函数、用户自定义函数。,,函数用法：1）嵌套：,x=sqrt(lo

5、g(z)),2）多输入:,theta=atah2(y,x),3）多输出:[,y,i]=max(x),,函数的具体用法可通过,help,命令得到；,,,函数函数分类：内部函数、Toolboxes中实用函数、用户自,9,操作符,算术运算,+,-,*,/,\,^…,以及带,.,的符号,关系运算,逻辑运算,其它操作符,,,,操作符算术运算 +,-,*,/,\,^…以及带.的符号,10,表达式,MATLAB,书写表达式的规则与“手写算式”差不多相同。,将变量、数值、函数用操作符连接起来，就构成了表达式。,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*...,6,an

6、s =,18,,,,表达式MATLAB书写表达式的规则与“手写算式”差不多相同。,11,表达式示例,a=(1+sqrt(10))/2;,b=abs(3+5i);,c=sqrt(bessell(4/3), a-i);,d=sin(exp(-2.3));,e=pi*d;,,行末的分号用于抑制结果的显示。,,,,表达式示例a=(1+sqrt(10))/2;,12,矩阵基础,输入矩阵及矩阵下标,矩阵转置 ：,a’,矩阵元素求和：,sum(),按列求和,矩阵连接：[,a b],矩阵行列删除：利用空矩阵,b(2,:)=[],；,%,删除矩阵,b,的第二行，：表示所有的列或行。,,,,矩阵基础输入矩阵及矩阵

7、下标,13,矩阵产生和操作,矩阵产生：,1）直接输入元素列表；,2）从外部数据文件读取：,load,3,）利用,Matlab,内部函数产生矩阵：,,eye,ones,zeros,rand,randn,（演示）,,4,）用户自己编写,M,文件产生矩阵。,,,,,,矩阵产生和操作矩阵产生：,14,基本矩阵和矩阵操作,基本矩阵和阵列：,,eye:,单位矩阵,,ones:,全1阵列,,zeros:,全0阵列,,rand:,均匀分布的随机数和阵列,,randn:,正态分布的随机数和阵列,,linspace:,产生线性间空向量,,logspace:,产生对数间空向量,,,基本矩阵和矩阵操作基本矩阵和阵列：

8、,15,矩阵操作（,P35,和,P63,）,常用：矩阵转置、重排、求和、下标、删除和运算等；,Diag,：对角矩阵和矩阵的对角化,Reshape,：阵列重新排列,Rot90,：矩阵旋转,90,度,fliplr,flipud,：矩阵左右，上下翻转,Tril,triu,：矩阵的上，下三角阵,Cat,：阵列连接,Repmat,：复制并平铺阵列,,,,矩阵操作（P35和P63）常用：矩阵转置、重排、求和、下标、,16,矩阵中的操作符和特殊字符,(,一,) P46,算术操作符：+,-,*,/,\,^, ’,,A+B,A-B:,相同尺寸简单加、减运算；,,A*B:,线性代数积,,A.*B:,对应元素相乘,

9、,A/B，A\B:,矩阵右（左）除,,A./B，A.\B:,矩阵对应元素右 （左）除,,A^B:,矩阵幂,(,两种形式，指数为标量和底数为标量,),,A’:,矩阵转置，若,A,为复数矩阵，则求出共轭转置。,,A.’：,矩阵转置 ，若,A,为复数矩阵，也,不求,共轭。,(对应函数见,P47.),,,矩阵中的操作符和特殊字符(一) P46算术操作符：+,-,*,17,矩阵中的操作符和特殊字符（二）,Kron: Kronecker,张量积：,K=(X,Y),冒号：建立向量、阵列的下标或用于迭代。（使用格式见书,P48）,逻辑操作符,：&,|,~,关系操作符：>,>=,<,<=,==,~=,特殊字

10、符：[] () {} = ‘ . … , ; % !（,P48,页）,XOR:,异或操作,,,矩阵中的操作符和特殊字符（二）Kron: Kronecke,18,矩阵中的逻辑函数（P78）,all:,测试矩阵或者向量所有元素是否都为非0,any：,测试是否有非0元素,（对于矩阵，将列当做向量！）,,find：,查找非0元素的值和下标（,用于稀疏矩阵,）,exist：,查找给定变量或文件是否存在,is*：,检测某种状态，*通配符,(P81),isa：,检测给定类的对象,logical：,将数值转换成逻辑值,,,矩阵中的逻辑函数（P78）all: 测试矩阵或者向量所有元素,19,特殊变量和常数

11、,ans,pi,i,和,j,NaN,Inf,,realmax,realmin,Nargin,nargout,varargin,varargout,eps,：浮点数相对精度,(p57),computer,：识别运行,Matlab,的计算机,inputname,：输入变量名,flops,：统计浮点运算次数,,,特殊变量和常数ans,pi,i和j,NaN,Inf,real,20,时间和日期,(P59),tic,toc,：,测定程序运行时间,(tictest.m),date,now,clock,etime,cputime,datestr,,dateevc,datenum,weekday,eomday,

12、calendar,,,时间和日期(P59)tic,toc：测定程序运行时间(tic,21,基本数学函数,(P69),三角函数,指数和对数函数,复数函数,取整和求余函数（,rem,、,mod,）,,,基本数学函数(P69)三角函数,22,典型例题,产生均匀分布在,(a,b),之间的,(m×n),随机阵,,,（,精确到小数点后,k,位,）,a+ (b-a)*rand(m,n),,a+round(10^k*(b-a)*rand(m,n))/10^k,,产生均值为,μ,，方差为,σ^2,的,(m×n),正态分布随机阵。,σ*randn(m,n)+ μ,,,典型例题产生均匀分布在(a,b)之间的(m×n

13、)随机阵,（精,23,阵列与矩阵运算（重点回顾）,MATLAB,的运算事实上是以阵列,(array),及矩阵,(matrix),方式在做运算，而这二者在,MATLAB,的基本运算性质不 同。,矩阵是二维的，它则采用,线性代数,的运算方式。,矩阵的基本算术操作,,+ - * / \ ’ ^,,基本格式,,A+B A-B A*B A/B A\B A’ A^,,,,,阵列与矩阵运算（重点回顾）MATLAB的运算事实上是以阵列,24,阵列与矩阵运算,阵列的运算是元素对元素的运算,阵列的基本算术操作,,+ - .* ./ .\

14、 .’ .^,,基本格式,,A+B A-B A.,*,B A./B A.\B A.’ A.^,例如,,a=[a1, a2… an] b=[b1, b2…bn],a.*b=[a1*b1, a2*b2…an*bn],a./b=[a1/b1, a2/b2…an/bn],,,阵列与矩阵运算阵列的运算是元素对元素的运算,25,阵列运算的特色,>> x = 1:0.1:2; % x,是阵列,x =,Columns 1 through 9,1.0000 1.1000 1.2000 1.30

15、00 1.4000 1.5000 1.6000 1.7000 1.8000,Columns 10 through 11,1.9000 2.0000,>> y = exp(x.^2); % exp(x.^2),是阵列运算,y =,Columns 1 through 9,2.7183 3.3535 4.2207 5.4195 7.0993 9.4877 12.9358 17.9933 25.5337,Columns 10 through 11,36.9661 54

16、.5982,,,阵列运算的特色>> x = 1:0.1:2;,26,阵列运算的特色,纯量与阵列运算的差别,,,,>> x=2.0 % x,是一纯量,>> nume = x^3 - 2*x^2 + x - 6.3;,>> deno = x^2 + 0.05*x - 3.14;,>> f = nume/deno,>> x=1:5; %,注意,x,是一阵列,>> nume = x.^3 - 2*x.^2 + x - 6.3;,>> deno = x.^2 + 0.05*x - 3.14;,>> f = nume./deno,,,阵列运算的特色纯量与阵列运算的差别,27,