MATLAB语言基础知识

MATLAB语言基础知识
1.变量与MATLAB常用函数
- （1）常量
- （2）变量
- （3）常用函数
2.操作符与运算符
- （1）操作符
- （2）运算符
3.数组与矩阵
- （1）数组的创建
- (2)矩阵的生成
- (3)数组及矩阵元素的操作
4.符号运算
- （1）符号变量
- （2）符号表达式
- （3）符号运算函数
5.MATLAB程序设计基础
- （1）M文件的编辑和调试
- （2）M文件的程序结构

1.变量与MATLAB常用函数

（1）常量

常量是指在程序中固定不变的量：数值常量、逻辑常量、字符常量。

数值常量：为十进制数或科学记数法表示的数，可以带小数点和负号;其缺省的数据类型为双精度浮点型（double）。
逻辑常量：真为1, 假为0。
字符串常量：需要包含在单引号之中，单引号应为英文状态下输入的引号。

（2）变量

MATLAB中变量不需先声明再使用，使用时就表示声明了变量，在工作窗可以查变量的变化。注意不要使用MATLAB系统保留字做变量，如ans。

变量名第一个字母必须是英文字母；
变量名、函数名字母大小写敏感。如myVar与myvar表示两个不同的变量；
变量名可以包含英文字母、下划线和数字；
变量名不能包含空格、标点；
变量名最多可包含63个字符。

数值变量：变量存取对象为数值，则称为数值变量；
字符变量：变量存取对象为字符，则称为字符变量。
MATLAB系统保留变量

（3）常用函数

2.操作符与运算符

（1）操作符

（2）运算符

关系运算与逻辑运算符：

数与矩阵的运算：

3.数组与矩阵

MATLAB语言中只有一种对象类型：MATLAB数组。所有的MATLAB变量，包括标量、向量、矩阵、字符串、单元数组、结构和对象都是以数组的形式加以保存。

（1）数组的创建

指定元素数组构造法 ：数组输入用方括号“[ ]”,元素之间用空格或逗号间隔。

等间隔数组的冒号构造法：
输入格式：x=初值：步长：终值
若步长省略，默认步长为1.冒号构造法适用于步长已知的情况。

等间隔数组的函数构造法：
数组定义在区间 [a,b]，包括端点等分插入n个点.
调用函数格式：linspace(a,b,n)
说明：a,b为初值与终值, n为插值点个数.

随机元素数组的构造法：

调用函数格式：x=rand(n,m)
说明：n为行数， m为列数，随机数为0到1之间. 需要注意的是这是生成的随机数，因此每执行一次生成的数据是不相同的.
例：创建5维随机整数数组x,元素取值在0-10之间.
解： MATLAB命令为：
x=fix(10*rand(1,5))
运行结果为：
x =
5 10 9 9 3

(2)矩阵的生成

MATLAB的最大特色是具有强大的矩阵运算功能，这是其成为工程应用软件重要原因之一。矩阵的生成可以从键盘直接输入，可以由语句产生，可从M文件或其它外部文件装入，向量可认为是行矩阵或列矩阵。

直接输入：
矩阵的表示形式是以一对方括号[]来表示的，同行元素以空格或逗号
分隔，行与行之间以分号或回车换行符分隔。
例：A=[1,2;3,4]

用矩阵编辑器输入:
这种输入方式适用于维数较大的矩阵.具体步骤是先在命令窗口创建一个变量，之后在工作空间中双击它打开矩阵编辑器，再选中元素直接修改元素的值，也可以直接复制EXCEL等处的数值直接粘贴，最后回车或关闭按钮，变量就定义保存了.

用矩阵函数生成特殊矩阵:
MATLAB提供了一些特殊矩阵的生成函数.

外部文件读入:
MATLAB允许用户调用在MATLAB环境之外定义的矩阵.可以利用任意的文本编辑器编辑所要使用的矩阵，矩阵元素之间以特定分段符分开，并按行列布置.load命令用于调用数据文件，其调用方法为
load 文件名

(3)数组及矩阵元素的操作

4.符号运算

MATLAB符号运算是通过集成在MATLAB中的符号工具箱（Symbolic Math Toolbox）来实现的.该工具箱不进行基于矩阵的数值分析，而是使用字符串来进行符号分析与运算.
MATLAB的符号数学工具箱的功能主要包括符号表达式的运算、符号表达式的复合与化简、符号矩阵的运算、符号微积分、符号函数画图、符号代数方程与微分方程求解等.此外，工具箱还支持可变精度运算，即支持符号运算并以指定的精度返回结果.

（1）符号变量

符号变量建立有两种格式：
（1）syms x y z %建立符号变量x, y, z
（2）t=sym(‘t’) %建立符号变量t

syms可以建立多个符号变量，变量之间空格隔开. 而sym( )只能建立一个符号变量，同时在括弧里还需把变量用单引号引起来.

（2）符号表达式

建立符号表达式也有两种格式：
（1）syms x
y=x^2+3x+2
（2）y=sym(‘x^2+3x+2’)
不带等号的符号表达式也称为符号函数. 求符号函数对应某个自变量值对应的函数值的方法是：先给自变量赋值，再调用eval(y)求得函数值.

（3）符号运算函数

5.MATLAB程序设计基础

MATLAB除了能以窗口命令方式处理数学问题，还提供了强大的数学方法计算机程序设计功能。这一部分介绍MATLAB程序设计的基础知识和基本技能。

（1）M文件的编辑和调试

在MATLAB中，可将命令编成代码程序存储在一个文件中，这种文件以扩
展名.m存储，称为M文件。M文件根据调用方式不同分为两类：脚本M文件
（ Script File）和函数M文件（Function File）

（2）M文件的程序结构

程序结构一般分为顺序结构、循环结构、分支结构3种。理论上这三种结构
构成算法可以解决任何复杂的问题。三种基本结构具有特点：只有一个入口；
只有一个出口；结构内不存在死循环；结构内的每一部分都有机会被执行。

顺序结构是指按照程序中语句的排列顺序依次执行，直到程序的最后一个
语句。（最简单的一种程序）
循环结构：for循环和while循环

选择结构：根据给定的条件成立或不成立，分别执行不同的语句。Matlab用于
实现选择结构的语句有if语句，switch语句和try语句。

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