
张智星
1-1、基本运算与函数
在MATLAB下进行基本数算,只需将运算式直接打入提示号(>>)之後,并按入Enter键即可。例如:
>>(5*2+1.3-0.8)*10/25
ans=
4.2000
MATLAB会将运算结果直接存入一变数ans,代表MATLAB运算後的答案(Answer),并显示其数值於萤幕上。(为简便起见,在下述各例中,我们不再印出MATLAB的提示号。)
===============================================
小提示:
">>"是MATLAB的提示符号(Prompt),但在PC中文视窗系统下,由於编码方式不同,此提示符号常会消失不见,但这并不会影响到MATLAB的运算结果。===============================================
我们也可将上述运算式的结果设定给另一个变数x:
x=(5*2+1.3-0.8)*10^2/25
x=
42
此时MATLAB会直接显示x的值。由上例可知,MATLAB认识所有一般常用到的
加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)的数算符号,以及幂次运算(^)。
小提示:
MATLAB将所有变数均存成double的形式,所以不需经过变数宣告(Variable declaration)。MATLAB同时也会自动进行记忆体的使用和回收,而不必像C语言,必须由使用者一一指定。这些功能使的MATLAB易学易用,使用者可专心致力於撰写程式,而不必被软体枝节问题所干扰。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=sin(10)*exp(-0.3*4^2);
若要显示变数y的值,直接键入y即可:
>>y
y=
-0.0045
在上例中,sin是正弦函数,exp是指数函数,这些都是MATLAB常用到的数
学函数。下表即为MATLAB常用的基本数学函数及三角函数:
===============================================
小整理:MATLAB常用的基本数学函数
abs(x):纯量的绝对值或向量的长度
angle(z):复数z的相角(Phase angle)
sqrt(x):开平方
real(z):复数z的实部imag(z):复数z的虚部
conj(z):复数z的共轭复数
round(x):四舍五入至最近整数
fix(x):无论正负,舍去小数至最近整数
floor(x):地板函数,即舍去正小数至最近整数
ceil(x):天花板函数,即加入正小数至最近整数
rat(x):将实数x化为分数表示
rats(x):将实数x化为多项分数展开
sign(x):符号函数(Signum function)。
当x<0时,sign(x)=-1;
当x=0时,sign(x)=0;
当x>0时,sign(x)=1。
rem(x,y):求x除以y的馀数
(x,y):整数x和y的最大公因数
lcm(x,y):整数x和y的最小公倍数
exp(x):自然指数
pow2(x):2的指数
log(x):以e为底的对数,即自然对数或
log2(x):以2为底的对数
log10(x):以10为底的对数
===============================================
小整理:MATLAB常用的三角函数
sin(x):正弦函数
cos(x):馀弦函数
tan(x):正切函数
asin(x):反正弦函数
acos(x):反馀弦函数
atan(x):反正切函数
atan2(x,y):四象限的反正切函数
sinh(x):超越正弦函数
cosh(x):超越馀弦函数
tanh(x):超越正切函数
asinh(x):反超越正弦函数
acosh(x):反超越馀弦函数
atanh(x):反超越正切函数
===============================================
变数也可用来存放向量或矩阵,并进行各种运算,如下例的列向量(Row vector)运算:
x=[1352];
y=2*x+1
y=
37115
===============================================
小提示:变数命名的规则1.第一个字母必须是英文字母
2.字母间不可留空格
3.最多只能有19个字母,MATLAB会忽略多馀字母
===============================================
我们可以随意更改、增加或删除向量的元素:
y(3)=2%更改第三个元素
y=
3725
y(6)=10%加入第六个元素
y=
3725010
y(4)=[]%删除第四个元素,
y=
372010
在上例中,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)。MATLAB亦可取出向量的一个元素或一部份来做运算:
x(2)*3+y(4)%取出x的第二个元素和y的第四个元素来做运算
ans=
9
y(2:4)-1%取出y的第二至第四个元素来做运算
ans=
61-1
在上例中,2:4代表一个由2、3、4组成的向量,同样的方法可用於产生公
差为1的等差数列:
x=7:16
x=
710111213141516
若不希望公差为1,则可将所需公差直接至於4与13之间:
x=7:3:16%公差为3的等差数列
x=
7101316
事实上,我们可利用linspace来产生任意的等差数列:
x=linspace(4,10,6)%等差数列:首项为4,末项为10,项数为6
x=
4.0000
5.2000
6.4000
7.6000
8.800010.0000
若对MATLAB函数用法有疑问,可随时使用help来寻求线上支援(on-line help):help linspace
LINSPACE Linearly spaced vector.
LINSPACE(x1,x2)generates a row vector of100linearly
equally spaced points between x1and x2.
LINSPACE(x1,x2,N)generates N points between x1and x2.
equally spaced points between x1and x2.
LINSPACE(x1,x2,N)generates N points between x1and x2.See also LOGSPACE,:.
====================================================
小整理:MATLAB的查询命令
help:用来查询已知命令的用法。例如已知inv是用来计算反矩阵,键入help inv 即可得知有关inv命令的用法。(键入help help则显示help的用法,请试看看!)lookfor:用来寻找未知的命令。例如要寻找计算反矩阵的命令,可键入lookfor inverse,MATLAB即会列出所有和关键字inverse相关的指令。找到所需的命令後,即可用help进一步找出其用法。(lookfor事实上是对所有在搜寻路径下的M 档案进行关键字对第一注解行的比对,详见後叙。)
======================================================
Matlab入门教程--基本运算与函数(二)
将列向量转置(Transpose)後,即可得到行向量(Column vector):
z=x'
z=
4.0000
5.2000
6.4000
7.6000
8.8000
10.0000
不论是行向量或列向量,我们均可用相同的函数找出其元素个数、最大值、最小值等:
length(z)%z的元素个数
ans=
6
max(z)%z的最大值
ans=
10
min(z)%z的最小值
ans=
4
===============================================
小整理:适用於向量的常用函数有:
min(x):向量x的元素的最小值
max(x):向量x的元素的最大值
mean(x):向量x的元素的平均值
median(x):向量x的元素的中位数
std(x):向量x的元素的标准差
diff(x):向量x的相邻元素的差
sort(x):对向量x的元素进行排序(Sorting)
length(x):向量x的元素个数
norm(x):向量x的欧氏(Euclidean)长度
sum(x):向量x的元素总和prod(x):向量x的元素总乘积
cumsum(x):向量x的累计元素总和
cumprod(x):向量x的累计元素总乘积
dot(x,y):向量x和y的内积
cross(x,y):向量x和y的外积
(大部份的向量函数也可适用於矩阵,详见下述。)
若要输入矩阵,则必须在每一列结尾加上分号(;),如下例:
A=[1234;5678;9101112];
A=
1234
5678
9101112
同样地,我们可以对矩阵进行各种处理:
A(2,3)=5%改变位於第二列,第三行的元素值
A=
1234
5658
9101112
B=A(2,1:3)%取出部份矩阵B
B=
565
A=[A B']%将B转置後以行向量并入A
A=
12345
56586
91011125
A(:,2)=[]%删除第二行(:代表所有列)
A=
1345
5586
911125
A=[A;4321]%加入第四列
A=
1345
5586
911125
4321
A([14],:)=[]%删除第一和第四列(:代表所有行)A=
5586
911125
这几种矩阵处理的方式可以相互叠代运用,产生各种意想不到的效果,就
看各位的巧思和创意。
小提示:
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。举例来说,在上述矩阵A中,位於第二列、第三行的元素可写为A(2,3)(二维索引)或A(6)(一维索引,即将所有直行进行堆叠後的第六个元素)。
此外,若要重新安排矩阵的形状,可用reshape命令:
B=reshape(A,4,2)%4是新矩阵的列数,2是新矩阵的行数
B=
58
912
56
115
小提示:
A(:)就是将矩阵A每一列堆叠起来,成为一个行向量,而这也是MATLAB变数的内部储存方式。以前例而言,reshape(A,8,1)和A(:)同样都会产生一个8x1的矩阵。
MATLAB可在同时执行数个命令,只要以逗号或分号将命令隔开:
x=sin(pi/3);y=x^2;z=y*10,
z=
7.5000
若一个数算是太长,可用三个句点将其延伸到下一行:
z=10*sin(pi/3)*...
sin(pi/3);
若要检视现存於工作空间(Workspace)的变数,可键入who:
who
Your variables are:
testfile x
这些是由使用者定义的变数。若要知道这些变数的详细资料,可键入:
whos
Name Size Bytes Class
A2x4double array
B4x2double array
ans1x18double array
x1x18double array
y1x18double array
z1x18double array
Grand total is20elements using160bytes
使用clear可以删除工作空间的变数:
clear A
A
?Undefined function or variable'A'.
另外MATLAB有些永久常数(Permanent constants),虽然在工作空间中看不到,但使用者可直接取用,例如:
pi
ans=
3.1416
===============================================
下表即为MATLAB常用到的永久常数。
小整理:MATLAB的永久常数i或j:基本虚数单位(即)
eps:系统的浮点(Floating-point)精确度
inf:无限大,例如1/0
nan或NaN:非数值(Not a number),例如0/0
pi:圆周率p(=3.1415926...)
realmax:系统所能表示的最大数值
realmin:系统所能表示的最小数值
nargin:函数的输入引数个数
nargin:函数的输出引数个数
===============================================
Matlab入门教程--流程控制
1-2、重复命令
最简单的重复命令是for 圈(for-loop),其基本形式为:
for变数=矩阵;
运算式;
end其中变数的值会被依次设定为矩阵的每一行,来执行介於for和end之间的运算式。因此,若无意外情况,运算式执行的次数会等於矩阵的行数。
举例来说,下列命令会产生一个长度为6的调和数列(Harmonic sequence):
x=zeros(1,6);%x是一个16的零矩阵
for i=1:6,
x(i)=1/i;
end
在上例中,矩阵x最初是一个16的零矩阵,在for 圈中,变数i的值依次是1到6,因此矩阵x的第i个元素的值依次被设为1/i。我们可用分数来显示此
数列:
format rat%使用分数来表示数值
disp(x)
11/21/31/41/51/6
for 圈可以是多层的,下例产生一个16的Hilbert矩阵h,其中为於第i列、第j行的元素为:
h=zeros(6);
for i=1:6,
for j=1:6,
h(i,j)=1/(i+j-1);
end
end
disp(h)
11/21/31/41/51/6
1/21/31/41/51/61/7
1/31/41/51/61/71/8
1/41/51/61/71/81/9
1/51/61/71/81/91/10
1/61/71/81/91/101/11
小提示:预先配置矩阵
在上面的例子,我们使用zeros来预先配置(Allocate)了一个适当大小的矩阵。若不预先配置矩阵,程式仍可执行,但此时MATLAB需要动态地增加(或减小)矩阵的大小,因而降低程式的执行效率。所以在使用一个矩阵时,若能在事前知道其大小,则最好先使用zeros或ones等命令来预先配置所需的记忆体(即矩阵)大小。
在下例中,for 圈列出先前产生的Hilbert矩阵的每一行的平方和:
for i=h,
disp(norm(i)^2);%印出每一行的平方和
end
1299/871
282/551
650/2343
524/2933
559/4431
831/8801
在上例中,每一次i的值就是矩阵h的一行,所以写出来的命令特别简洁。
令一个常用到的重复命令是while 圈,其基本形式为:
while条件式;
运算式;
end
也就是说,只要条件示成立,运算式就会一再被执行。例如先前产生调和数列的例子,我们可用while 圈改写如下:
x=zeros(1,6);%x是一个16的零矩阵
i=1;
while i<=6,
x(i)=1/i;
i=i+1;
end
format short
1-3、逻辑命令
最简单的逻辑命令是if,...,end,其基本形式为:
if条件式;
运算式;
end
if rand(1,1)>0.5,
disp('Given random number is greater than0.5.');
endGiven random number is greater than0.5.
1-4、集合多个命令於一个M档案
若要一次执行大量的MATLAB命令,可将这些命令存放於一个副档名为m的档案,并在MATLAB提示号下键入此档案的主档名即可。此种包含MATLAB命令的档案都以m为副档名,因此通称M档案(M-files)。例如一个名为test.m的M档案,包含一连串的MATLAB命令,那麽只要直接键入test,即可执行其所包含的命令:
pwd%显示现在的目录
ans=
D:\\MATLAB5\\bin
cd c:\\data\\mlbook%进入test.m所在的目录
type test.m%显示test.m的内容
%This is my first test M-file.
%Roger Jang,March3,1997
fprintf('Start of test.m!\\n');
for i=1:3,
fprintf('i=%d--->i^3=%d\\n',i,i^3);
end
fprintf('End of test.m!\\n');
test%执行test.m
Start of test.m!
i=1--->i^3=1
i=2--->i^3=8
i=3--->i^3=27
End of test.m!
小提示:第一注解行(H1help line)
test.m的前两行是注解,可以使程式易於了解与管理。特别要说明的是,第一注解行通常用来简短说明此M档案的功能,以便lookfor能以关键字比对的方式来找出此M档案。举例来说,test.m的第一注解行包含test这个字,因此如果键入lookfor test,MATLAB即可列出所有在第一注解行包含test的M档案,因而test.m也会被列名在内。
严格来说,M档案可再细分为命令集(Scripts)及函数(Functions)。前述的test.m 即为命令集,其效用和将命令逐一输入完全一样,因此若在命令集可以直接使用工作空间的变数,而且在命令集中设定的变数,也都在工作空间中看得到。函数则需要用到输入引数(Input
arguments)和输出引数(Output arguments)来传递资讯,这就像是C语言的函数,或是FORTRAN语言的副程序(Subroutines)。举例来说,若要计算一个正整数的阶乘(Factorial),我们可以写一个如下的MATLAB函数并将之存档於fact.m:
function output=fact(n)
%FACT Calculate factorial of a given positive integer.
output=1;
for i=1:n,
output=output*i;
end
其中fact是函数名,n是输入引数,output是输出引数,而i则是此函数用到的暂时变数。要使用此函数,直接键入函数名及适当输入引数值即可:
y=fact(5)
y=
120
(当然,在执行fact之前,你必须先进入fact.m所在的目录。)在执行fact(5)时,MATLAB会跳入一个下层的暂时工作空间(Temperary workspace),将变数n的值设定为5,然後进行各项函数的内部运算,所有内部运算所产生的变数(包含输入引数n、暂时变数i,以及输出引数output)都存在此暂时工作空间中。运算完毕後,MATLAB会将最後输出引数output的值设定给上层的变数y,并将清除此暂时工作空间及其所含的所有变数。换句话说,在呼叫函数时,你只能经由输入引数来控制函数的输入,经由输出引数来得到函数的输出,但所有的暂时变数都会随着函数的结束而消失,你并无法得到它们的值。
小提示:有关阶乘函数
前面(及後面)用到的阶乘函数只是纯粹用来说明MATLAB的函数观念。若实际要计算一个正整数n的阶乘(即n!)时,可直接写成prod(1:n),或是直接呼叫gamma函数:gamma(n-1)。
MATLAB的函数也可以是递 式的(Recursive),也就是说,一个函数可以呼叫它本身。举例来说,n!=
n*(n-1)!,因此前面的阶乘函数可以改成递 式的写法:
function output=fact(n)%FACT Calculate factorial of a given positive integer
recursively.
if n==1,%Terminating condition
output=1;
return;
end
output=n*fact(n-1);
在写一个递 函数时,一定要包含结束条件(Terminating condition),否则此函数将会一再呼叫自己,永远不会停止,直到电脑的记忆体被耗尽为止。以上例而言,n==1即满足结束条件,此时我们直接将output设为1,而不再呼叫此函数本身。
发信人:alphazhao(子羽&三笑),信区:Modelling
标题:Matlab入门(3)
发信站:武汉白云黄鹤站(Fri Dec1014:41:491999),站内信件
发信人:Mars(混沌·分形·周期三),信区:MATH
标题:Matlab入门教程--流程控制
发信站:一网深情(Sun Nov2917:35:361998),转信
1-2、重复命令
最简单的重复命令是for 圈(for-loop),其基本形式为:
for变数=矩阵;
运算式;
end
其中变数的值会被依次设定为矩阵的每一行,来执行介於for和end之间的
运算式。因此,若无意外情况,运算式执行的次数会等於矩阵的行数。
举例来说,下列命令会产生一个长度为6的调和数列(Harmonic sequence):
x=zeros(1,6);%x是一个16的零矩阵
for i=1:6,
x(i)=1/i;
在上例中,矩阵x最初是一个16的零矩阵,在for 圈中,变数i的值依次是1到6,因此矩阵x的第i个元素的值依次被设为1/i。我们可用分数来显示此数列:
format rat%使用分数来表示数值
disp(x)
11/21/31/41/51/6
for 圈可以是多层的,下例产生一个16的Hilbert矩阵h,其中为於第i列、第j行的元素为:
h=zeros(6);
for i=1:6,
for j=1:6,
h(i,j)=1/(i+j-1);
end
end
disp(h)
11/21/31/41/51/6
1/21/31/41/51/61/7
1/31/41/51/61/71/8
1/41/51/61/71/81/9
1/51/61/71/81/91/10
1/61/71/81/91/101/11
小提示:预先配置矩阵
在上面的例子,我们使用zeros来预先配置(Allocate)了一个适当大小的矩阵。若不预先配置矩阵,程式仍可执行,但此时MATLAB需要动态地增加(或减小)矩阵的大小,因而降低程式的执行效率。所以在使用一个矩阵时,若能在事前知道其大小,则最好先使用zeros或ones等命令来预先配置所需的记忆体(即矩阵)大小。
在下例中,for 圈列出先前产生的Hilbert矩阵的每一行的平方和:
for i=h,
disp(norm(i)^2);%引出每一行的平方和1299/871
282/551
650/2343
524/2933
559/4431
831/8801
在上例中,每一次i的值就是矩阵h的一行,所以写出来的命令特别简洁。令一个常用到的重复命令是while 圈,其基本形式为:
while条件式;
运算式;
end
也就是说,只要条件示成立,运算式就会一再被执行。例如先前产生调和数列的例子,我们可用while 圈改写如下:
x=zeros(1,6);%x是一个16的零矩阵
i=1;
while i<=6,
x(i)=1/i;
i=i+1;
end
format short
1-3、逻辑命令
最简单的逻辑命令是if,...,end,其基本形式为:
if条件式;
运算式;
end
if rand(1,1)>0.5,
disp('Given random number is greater than0.5.');
end
Given random number is greater than0.5.1-4、集合多个命令於一个M档案
若要一次执行大量的MATLAB命令,可将这些命令存放於一个副档名为m的档案,并在MATLAB提示号下键入此档案的主档名即可。此种包含MATLAB命令的档案都以m为副档名,因此通称M档案(M-files)。例如一个名为test.m的M档案,包含一连串的MATLAB命令,那麽只要直接键入test,即可执行其所包含的命令:
Pwd%显示现在的目录
ans=
D:\\MATLAB5\\bin
cd c:\\data\\mlbook%进入test.m所在的目录
type test.m%显示test.m的内容
%This is my first test M-file.
%Roger Jang,March3,1997
fprintf('Start of test.m!\\n');
for i=1:3,
fprintf('i=%d--->i^3=%d\\n',i,i^3);
end
fprintf('End of test.m!\\n');
test%执行test.m
Start of test.m!
i=1--->i^3=1
i=2--->i^3=8
i=3--->i^3=27
End of test.m!
小提示:第一注解行(H1help line)
test.m的前两行是注解,可以使程式易於了解与管理。特别要说明的是,第一注解行通常用来简短说明此M档案的功能,以便lookfor能以关键字比对的方式来找出此M档案。举例来说,test.m的第一注解行包含test这个字,因此如果键入lookfor test,MATLAB即可列出所有在第一注解行包含test的M档案,因而test.m也会被列名在内。严格来说,M档案可再细分为命令集(Scripts)及函数(Functions)。前述的test.m即为命令集,其效用和将命令逐一输入完全一样,因此若在命令集可以直接使用工作空间的变数,而且在命令集中设定的变数,也都在工作空间中看得到。函数则需要用到输入引数(Input arguments)和输出引数(Output arguments)来传递资讯,这就像是C语言的函数,或是FORTRAN 语言的副程序(Subroutines)。举例来说,若要计算一个正整数的阶乘(Factorial),我们可以写一个如下的MATLAB函数并将之存档於fact.m:
function output=fact(n)
%FACT Calculate factorial of a given positive integer.
output=1;
for i=1:n,
output=output*i;
end
其中fact是函数名,n是输入引数,output是输出引数,而i则是此函数用到的暂时变数。要使用此函数,直接键入函数名及适当输入引数值即可:
y=fact(5)
y=
120
(当然,在执行fact之前,你必须先进入fact.m所在的目录。)在执行fact(5)时,MATLAB会跳入一个下层的暂时工作空间(Temperary workspace),将变数n的值设定为5,然後进行各项函数的内部运算,所有内部运算所产生的变数(包含输入引数n、暂时变数i,以及输出引数output)都存在此暂时工作空间中。运算完毕後,MATLAB会将最後输出引数output的值设定给上层的变数y,并将清除此暂时工作空间及其所含的所有变数。换句话说,在呼叫函数时,你只能经由输入引数来控制函数的输入,经由输出引数来得到函数的输出,但所有的暂时变数都会随着函数的结束而消失,你并无法得到它们的值。
小提示:有关阶乘函数
前面(及後面)用到的阶乘函数只是纯粹用来说明MATLAB的函数观念。若实际要计算一个正整数n的阶乘(即n!)时,可直接写成prod(1:n),或是直接呼叫gamma函数:gamma(n-1)。
MATLAB的函数也可以是递 式的(Recursive),也就是说,一个函数可以呼叫它本身。举例来说,n!=n*(n-1)!,因此前面的阶乘函数可以改成递 式的写法:function output=fact(n)
%FACT Calculate factorial of a given positive integer
recursively.
if n==1,%Terminating condition
output=1;
return;
end
output=n*fact(n-1);
在写一个递 函数时,一定要包含结束条件(Terminating condition),否则此函数将会一再呼叫自己,永远不会停止,直到电脑的记忆体被耗尽为止。以上例而言,n==1即满足结束条件,此时我们直接将output设为1,而不再呼叫此函数本身。
Matlab入门教程--环境设置
1-5、搜寻路径
在前一节中,test.m所在的目录是d:\\mlbook。如果不先进入这个目录,MATLAB就找不到你要执行的M档案。如果希望MATLAB不论在何处都能执行test.m,那麽就必须将d:\\mlbook 加入MATLAB的搜寻路径(Search path)上。要检视MATLAB的搜寻路径,键入path即可:
path
MATLABPATH
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\general
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\ops
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\lang
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\elmat
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\elfun
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\specfun
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\matfun
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\datafun
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\polyfund:\\matlab5\oolbox\\matlab\\funfun
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\sparfun
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\graph2d
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\graph3d
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\specgraph
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\graphics
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\ls
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\strfun
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\iofun
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\imefun
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\datatypes
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\dde
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\demos
d:\\matlab5\oolbox\our
d:\\matlab5\oolbox\\simulink\\simulink
d:\\matlab5\oolbox\\simulink\\blocks
d:\\matlab5\oolbox\\simulink\\simdemos
d:\\matlab5\oolbox\\simulink\\dee
d:\\matlab5\oolbox\\local
此搜寻路径会依已安装的工具箱(Toolboxes)不同而有所不同。要查询某一命令是在搜寻路径的何处,可用which命令:
which expo
d:\\matlab5\oolbox\\matlab\\demos\\expo.m
很显然c:\\data\\mlbook并不在MATLAB的搜寻路径中,因此MATLAB找不到test.m这个M 档案:
which test
c:\\data\\mlbook\est.m
要将d:\\mlbook加入MATLAB的搜寻路径,还是使用path命令:
path(path,'c:\\data\\mlbook');
此时d:\\mlbook已加入MATLAB搜寻路径(键入path试看看),因此MATLAB已经"看"得到test.m:
which test
c:\\data\\mlbook\est.m
现在我们就可以直接键入test,而不必先进入test.m所在的目录。
小提示:如何在其启动MATLAB时,自动设定所需的搜寻路径?
如果在每一次启动MATLAB後,都要设定所需的搜寻路径,将是一件很麻烦的事。有两种方法,可以使MATLAB启动後,即可载入使用者定义的搜寻路径:
1.MATLAB的预设搜寻路径是定义在matlabrc.m(在c:\\matlab之下,或是其他安装MATLAB的主目录下),MATLAB每次启动後,即自动执行此档案。因此你可以直接修改matlabrc.m,以加入新的目录於搜寻路径之中。
1.MATLAB在执行matlabrc.m时,同时也会在预设搜寻路径中寻找startup.m,若此档案存在,则执行其所含的命令。因此我们可将所有在MATLAB启动时必须执行的命令(包含更改搜寻路径的命令),放在此档案中。
每次MATLAB遇到一个命令(例如test)时,其处置程序为:
1.将test视为使用者定义的变数。
2.若test不是使用者定义的变数,将其视为永久常数。
3.若test不是永久常数,检查其是否为目前工作目录下的M档案。
4.若不是,则由搜寻路径寻找是否有test.m的档案。
5.若在搜寻路径中找不到,则MATLAB会发出哔哔声并印出错误讯息。
以下介绍与MATLAB搜寻路径相关的各项命令。
1-6、资料的储存与载入
有些计算旷日废时,那麽我们通常希望能将计算所得的储存在档案中,以便将来可进行其他处理。MATLAB储存变数的基本命令是save,在不加任何选项(Options)时,save会将变数以二进制(Binary)的方式储存至副档名为mat的档案,如下述:
save:将工作空间的所有变数储存到名为matlab.mat的二进制档案。
save filename:将工作空间的所有变数储存到名为filename.mat的二进制档案。
save filename x y z:将变数x、y、z储存到名为filename.mat的二进制档案。
以下为使用save命令的一个简例:Who%列出工作空间的变数
Your variables are:
B h j y
ans i x z
save test B y%将变数B与y储存至test.mat
dir%列出现在目录中的档案
.2plotxy.doc fact.m simulink.doc test.m~$1basic.doc
..3plotxyz.doc first.doc temp.doc test.mat
1basic.doc book.dot go.m template.doc testfile.dat
delete test.mat%删除test.mat
以二进制的方式储存变数,通常档案会比较小,而且在载入时速度较快,但是就无法用普通的文书软体(例如pe2或记事本)看到档案内容。若想看到档案内容,则必须加上-ascii选项,详见下述:
save filename x-ascii:将变数x以八位数存到名为filename的ASCII档案。
save filename x-ascii-double:将变数x以十六位数存到名为filename的ASCII档案。
另一个选项是-tab,可将同一列相邻的数目以定位键(Tab)隔开。
小提示:二进制和ASCII档案的比较在save命令使用-ascii选项後,会有下列现象:save命令就不会在档案名称後加上mat的副档名。因此以副档名mat结尾的档案通常
是MATLAB的二进位资料档。
通常只储存一个变数。若在save命令列中加入多个变数,仍可执行,但所产生的档案则无法以简单的load命令载入。有关load命令的用法,详见下述。
原有的变数名称消失。因此在将档案以load载入时,会取用档案名称为变数名称。
对於复数,只能储存其实部,而虚部则会消失。
对於相同的变数,ASCII档案通常比二进制档案大。
由上表可知,若非有特殊需要,我们应该尽量以二进制方式储存资料。
load命令可将档案载入以取得储存之变数:
load
filename:load会寻找名称为filename.mat的档案,并以二进制格式载入。若找不到filename.mat,则寻找名称为filename的档案,并以ASCII格式载入。
load filename-ascii:load会寻找名称为filename的档案,并以ASCII格式载入。
若以ASCII格式载入,则变数名称即为档案名称(但不包含副档名)。若以二进制载入,则可保留原有的变数名称,如下例:
clear all;%清除工作空间中的变数
x=1:10;
save testfile.dat x–ascii%将x以ASCII格式存至名为testfile.dat的档案
load testfile.dat%载入testfile.datwho%列出工作空间中的变数
Your variables are:
testfile x
注意在上述过程中,由於是以ASCII格式储存与载入,所以产生了一个与档案名称相同的变数testfile,此变数的值和原变数x完全相同。
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1-7、结束MATLAB
有三种方法可以结束MATLAB:
1.键入exit
2.键入quit
3.直接关闭MATLAB的命令视窗(Command window)
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Matlab入门教程--二维绘图
2.基本xy平面绘图命令
MATLAB不但擅长於矩阵相关的数值运算,也适合用在各种科学目视表示(Scientificvisualization)。本节将介绍MATLAB基本xy平面及xyz空间的各项绘图命令,包含一维曲线及二维曲面的绘制、列印及存档。
plot是绘制一维曲线的基本函数,但在使用此函数之前,我们需先定义曲线上每一点的x及y座标。下例可画出一条正弦曲线:
close all;x=linspace(0,2*pi,100);%100个点的x座标
y=sin(x);%对应的y座标
plot(x,y);
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小整理:MATLAB基本绘图函数
plot:x轴和y轴均为线性刻度(Linear scale)
loglog:x轴和y轴均为对数刻度(Logarithmic scale)
semilogx:x轴为对数刻度,y轴为线性刻度
semilogy:x轴为线性刻度,y轴为对数刻度
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若要画出多条曲线,只需将座标对依次放入plot函数即可:
plot(x,sin(x),x,cos(x));
若要改变颜色,在座标对後面加上相关字串即可:
plot(x,sin(x),'c',x,cos(x),'g');
若要同时改变颜色及图线型态(Line style),也是在座标对後面加上相
关字串即可:
plot(x,sin(x),'co',x,cos(x),'g*');====================================================
小整理:plot绘图函数的叁数
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
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图形完成後,我们可用axis([xmin,xmax,ymin,ymax])函数来调整图轴的范围:axis([0,6,-1.2,1.2]);
此外,MATLAB也可对图形加上各种注解与处理:
xlabel('Input Value');%x轴注解
ylabel('Function Value');%y轴注解
title('Two Trigonometric Functions');%图形标题
legend('y=sin(x)','y=cos(x)');%图形注解
grid on;%显示格线
我们可用subplot来同时画出数个小图形於同一个视窗之中:
subplot(2,2,1);plot(x,sin(x));
subplot(2,2,2);plot(x,cos(x));
subplot(2,2,3);plot(x,sinh(x));
subplot(2,2,4);plot(x,cosh(x));
MATLAB还有其他各种二维绘图函数,以适合不同的应用,详见下表。
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小整理:其他各种二维绘图函数bar长条图
errorbar图形加上误差范围
fplot较精确的函数图形
polar极座标图
hist累计图
rose极座标累计图
stairs阶梯图
stem针状图
fill实心图
feather羽毛图
compass罗盘图
quiver向量场图
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以下我们针对每个函数举例。
当资料点数量不多时,长条图是很适合的表示方式:
close all;%关闭所有的图形视窗
x=1:10;
y=rand(size(x));
bar(x,y);
如果已知资料的误差量,就可用errorbar来表示。下例以单位标准差来做资料的误差量:
x=linspace(0,2*pi,30);
y=sin(x);
e=std(y)*ones(size(x));
errorbar(x,y,e)
对於变化剧烈的函数,可用fplot来进行较精确的绘图,会对剧烈变化处进行较密集的取样,如下例:
fplot('sin(1/x)',[0.020.2]);%[0.020.2]是绘图范围若要产生极座标图形,可用polar:
theta=linspace(0,2*pi);
r=cos(4*theta);
polar(theta,r);
对於大量的资料,我们可用hist来显示资料的分情况和统计特性。下面几个命令可用来验证randn产生的高斯乱数分:
x=randn(5000,1);%产生5000个?=0,?=1的高斯乱数
hist(x,20);%20代表长条的个数rose和hist很接近,只不过是将资料大小视为角度,资料个数视为距离,? x=randn(1000,1);
rose(x);
stairs可画出阶梯图:
x=linspace(0,10,50);
y=sin(x).*exp(-x/3);
stairs(x,y);
stems可产生针状图,常被用来绘制数位讯号:
x=linspace(0,10,50);
y=sin(x).*exp(-x/3);
stem(x,y);
stairs将资料点视为多边行顶点,并将此多边行涂上颜色:
x=linspace(0,10,50);
y=sin(x).*exp(-x/3);
fill(x,y,'b');%'b'为蓝色
feather将每一个资料点视复数,并以箭号画出:
theta=linspace(0,2*pi,20);
z=cos(theta)+i*sin(theta);
feather(z);
compass和feather很接近,只是每个箭号的起点都在圆点:
theta=linspace(0,2*pi,20);
z=cos(theta)+i*sin(theta);
compass(z);
3.基本XYZ立体绘图命令
在科学目视表示(Scientific visualization)中,三度空间的立体图是一个非常重要的技巧。本章将介绍MATLAB基本XYZ三度空间的各项绘图命令。
mesh和plot是三度空间立体绘图的基本命令,mesh可画出立体网状图,plot则可画出立体曲面图,两者产生的图形都会依高度而有不同颜色。下列命令可画出由函数形成的立体网状图:
x=linspace(-2,2,25);%在x轴上取25点
y=linspace(-2,2,25);%在y轴上取25点
[xx,yy]=meshgrid(x,y);%xx和yy都是21x21的矩阵
zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2);%计算函数值,zz也是21x21的矩阵
mesh(xx,yy,zz);%画出立体网状图
surf和mesh的用法类似:
x=linspace(-2,2,25);%在x轴上取25点
y=linspace(-2,2,25);%在y轴上取25点
[xx,yy]=meshgrid(x,y);%xx和yy都是21x21的矩阵
zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2);%计算函数值,zz也是21x21的矩阵
surf(xx,yy,zz);%画出立体曲面图
为了方便测试立体绘图,MATLAB提供了一个peaks函数,可产生一个凹凸有致的曲面,包含了三个局部极大点及三个局部极小点,其方程式为:
要画出此函数的最快方法即是直接键入peaks:
peaks
z=3*(1-x).^2.*exp(-(x.^2)-(y+1).^2)...
-10*(x/5-x.^3-y.^5).*exp(-x.^2-y.^2)...
-1/3*exp(-(x+1).^2-y.^2)
我们亦可对peaks函数取点,再以各种不同方法进行绘图。meshz可将曲面加上围裙:[x,y,z]=peaks;
meshz(x,y,z);
axis([-inf inf-inf inf-inf inf]);
waterfall可在x方向或y方向产生水流效果:
[x,y,z]=peaks;
waterfall(x,y,z);
axis([-inf inf-inf inf-inf inf]);
下列命令产生在y方向的水流效果:
[x,y,z]=peaks;waterfall(x',y',z');
axis([-inf inf-inf inf-inf inf]);
meshc同时画出网状图与等高线:
[x,y,z]=peaks;
meshc(x,y,z);
axis([-inf inf-inf inf-inf inf]);
surfc同时画出曲面图与等高线:
[x,y,z]=peaks;
surfc(x,y,z);
axis([-inf inf-inf inf-inf inf]);
contour3画出曲面在三度空间中的等高线:contour3(peaks,20);
axis([-inf inf-inf inf-inf inf]);
contour画出曲面等高线在XY平面的投影:contour(peaks,20);
plot3可画出三度空间中的曲线:
t=linspace(0,20*pi,501);
plot3(t.*sin(t),t.*cos(t),t);
亦可同时画出两条三度空间中的曲线:
t=linspace(0,10*pi,501);
plot3(t.*sin(t),t.*cos(t),t,t.*sin(t),t.*cos(t),-t);
