【原】MATLAB基础教程 | Essential MATLAB for Engineers and Scientists

Essential MATLAB for Engineers and Scientists

Brian D. Hahn

Daniel T. Valentine

CHAPTER 1

本章的目标：

• 够从命令窗口中使用一些简单的MATLAB命令。
• 检查各种MATLAB桌面和编辑功能
• 学习在编辑器中编写脚本并从编辑器中运行它们。
• 学习与选项卡相关的一些新功能(特别是PUBLISH和APPS功能)。

Arithmetic（算术）

>> 1+2
>> 3-2 
>> 2*3 
>> 1/2 
>> 2^3 
>> 2\11 

>> 2\11 

反斜杠表示分母在符号的左边，分子在右边;这个命令的结果是5.5。这个操作相当于11/2。

2 .* 3

这行代码将数字2和数字3相乘，得到数字6。使用“.*”表示要对每个元素进行乘法运算。

1 ./ 2

这行代码将数字1除以数字2，得到数字0.5。使用“./”表示要对每个元素进行除法运算。

2 .ˆ 3

这行代码将数字2的3次方，得到数字8。使用“.^”表示要对每个元素进行幂运算。注意，这里的符号“.”表示要对每个元素进行运算，而不是对整个向量或矩阵进行运算。

以下是关于创建和编辑命令行的提示：

• 带有>>提示符的行称为命令行

• 在按Enter键之前，可以使用退格键、左箭头键、右箭头键和Del键的各种组合来编辑MATLAB命令。这个有用的特性称为命令行编辑。

• 可以使用向上和向下箭头选择(并编辑)输入的命令。记住按Enter键来执行命令(即运行或执行命令)

• MATLAB有一个很有用的编辑功能，叫做智能回忆。只需键入您想要收回的命令的前几个字符。例如，键入字符并按向上箭头键—这将召回以开头的最新命令。

  ---

  符号Inf（在计算中的简称，无穷大）

>> 1/0
ans= Inf  %输出的答案
  
>> 1+Inf
ans= Inf
  
>> 2/Inf
ans=0

您可能遇到的另一个特殊值是NaN，它表示非数字。它是0/0计算的答案。

NaN是英文“Not a Number”的缩写，表示不是数字。在计算机中，当一个数值无法被表示为数字时，就会被标记为NaN。NaN通常出现在数学运算中，例如除以0或对负数进行平方根等。在计算机程序中，NaN通常用于表示无效的或未定义的数值。NaN在计算中具有传染性，即任何数值与NaN做运算的结果都是NaN。在MATLAB中，NaN是一种特殊的数据类型，可以用来表示缺失或无效的数据。

Variables

现在我们将为变量赋值，对变量进行算术运算。首先输入命令(编程术语中的语句)

>> a=2

a是一个变量。该语句将值2赋给a。(请注意，该值在语句执行后立即显示。)现在尝试输入语句a=a+7，在新行后面跟着a=a * 10。

>> a=a+7
>> a=a*10

最后得到结果10，过程自行体会

---

>> b = 3;

分号（;）阻止显示b的值。但是，b仍然有值3，你可以通过不输入分号看到：b输出为3

>> b
>> b=3

---

给两个变量x和y赋任意值。现在看看你能否在一个语句中把x和y的和赋给第三个变量z。

其中一种方法是:

>>  x = 1; y = 2; 
>>  z=x+y 

注意，除了使用赋值的变量进行算术运算外，还可以在一行中放入几个由分号(或逗号)分隔的命令。

Mathematical functions 数学函数

由于有许多内置的函数，如pi或sin，所以在命名用户定义的变量时必须小心。名称不应该无缘无故地复制内置函数的名称。这个问题可以说明如下：

>> pi = 4 
>> sqrt(pi) 
>> whos 
>> clear pi 
>> whos 
>> sqrt(pi) 
>> clear 
>> whos 

注意，由自身执行的clear会清除工作空间中的所有局部变量(工作空间是存储在命令行上定义的局部变量的地方; 查看默认桌面右侧的工作区窗格); >> clear PI清除本地自定义变量PI。换句话说，如果您决定重新定义内置函数或命令，则使用新值!

执行whos命令以确定当前工作空间中的局部变量或命令列表。在上面的示例中，命令pi = 4的第一次执行显示了您对内置pi的重新定义:1 × 1 double型数组，这意味着在为pi分配数字时创建了此数据类型。

Functions and commands 函数和命令

函数和命令之间的区别在于，函数通常返回一个值(例如日期)，而命令倾向于以某种方式改变环境(例如，清除屏幕或将一些语句保存到工作区)。

Vectors 向量

上面使用的变量如a和b被称为标量;它们是单值的。MATLAB还处理向量(通常称为数组)，这是其许多强大特性的关键。定义元素(组件)增加相同数量的向量的最简单方法是使用如下语句：

>> x = 0 : 10;

0和10之间的符号是冒号(:)。不需要在它的两侧留下空格，除非使它更易于阅读。输入x，检查x是否是一个向量;它是一个行向量，由1行和11列组成。输入以下命令来验证情况:

>> size(x)

MATLAB真正的强大之处在于，其他向量现在可以根据刚刚定义的向量x来定义(或创建).

注意，第一个命令行通过将x的每个元素乘以因子2来创建一个向量y。第二个命令行是一个数组操作，通过取y的每个元素并将其除以x的对应元素来创建一个向量w。由于y的每个元素都是x的对应元素的两倍，因此向量w是一个由11个元素组成的行向量，所有元素都等于2。最后，z是一个以sin(x)为元素的向量。

要绘制sin(x)的合理图形，只需输入以下命令:

>> x = 0 : 0.1 : 10; 
>> y = sin(x); 
>> plot(x,y), grid 

注意，上面的第一个命令行在等号后面有三个数字。 当三个数字用两个冒号分隔时，中间的数字为增量。选择0.1的增量来给出一个相当平滑的图。最后一个命令行中逗号后面的命令网格将一个网格添加到图中。

该图形显示在单独的图形窗口中。要绘制如下图所示的正弦函数的图形，请将上面的最后一行替换为

>> plot(x,y,’-rs’,’LineWidth’,2,’MarkerEdgeColor’,’k’,’MarkerSize’,5),grid
>> xlabel(’x ’), ylabel(’ sin(x) ’) 
>> whitebg(’y’) 

在变量y后面加了一个逗号，后面跟着' -rs '。这将选择一条实心红线(-r)来连接计算正弦值的点;在图中，它们被方形标记包围。 线宽增加到2，标记边缘颜色为黑色(k)，大小为5。使用plot命令后面的语句更改Axis标签和背景颜色。(背景颜色、对象颜色等的其他变化，可以使用图形属性编辑器进行)

一个有用的命令窗口编辑功能是制表符补全:键入MATLAB名称的前几个字母，然后按制表符。如果名称唯一，则自动补全。如果它不是唯一的，第二次按Tab键查看所有的可能性。尝试在命令行上输入ta，然后再输入两次Tab

Linear equations

一个简单的例子是求两个联立方程的解:

这里有两种解决方法。

>> a = [1 2; 2 -1]; 
>> b = [4; 3]; 
>> x = a\b 

内置求解函数:

>> syms x y; [x,y] = solve(x+2*y-4, 2*x - y-3) 
>> whos 
>> x = double(x), y=double(y) 
>> whos 

函数double将x和y从符号对象(MATLAB中的另一种数据类型)转换为双数组(即与指定数字相关的数值变量数据类型)。

要检查结果，在执行任何一种方法后，键入以下命令

>> x+2*y % should give ans = 4 
>> 2*x - y % should give ans = 3 

符号%是一个标志，表示右边的所有信息都不是命令的一部分，而是注释。

Tutorials and demos 教程和演示

如果您想要一个MATLAB提供的壮观示例，请在命令行上键入命令演示demo。输入此命令后，在MATLAB示例中打开帮助文档。这将指向您可以使用的MATLAB应用程序的教程和演示列表。

参考文献：Essential MATLAB for Engineers and Scientists