第1章TLAB简介 ·3。 3.强大的绘图能力，便于数据可视化 MATLAB不仅能绘制多种不同坐标系中的二维曲线，还能绘制三维曲面，体现了强大 的绘图能力。正是这种能力为数据的图形化表示（即数据可视化）提供了有力工具，使数据 的展示更加形象生动，有利于揭示数据间的内在关系。 4.学科众多、领域广泛的工具箱 MATLAB工具箱（函数库）可分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱 主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互的 功能。而学科性工具箱是专业性比较强的，如优化工具箱、统计工具箱、控制工具箱、通 信工具箱、图像处理工具箱、小波工具箱等。 5.开放性好，易于扩充 除内部函数外，MATLAB的其他文件都是公开的、可读可改的源文件，体现了 MATLAB的开放性特点。用户可修改源文件和加入自己的文件，甚至构造自己的工具箱。 6.与C语言和Fortran语言有良好的接口 通过MEX文件，可以方便地调用C语言和Fortran语言编写的函数或程序，完成 MATLAB与它们的混合编程，充分利用已有的C语言和Fortran语言资源。 MATLAB的应用领域十分广阔，典型的应用举例如下： (I)数据分析： (2)数值与符号计算： (3)工程与科学绘图： (4)控制系统设计： (⑤)航天工业： (6)汽车工业： (7)生物医学工程： (8)语音处理： (9)图像与数字信号处理： (10)财务、金融分析： (11)建模、仿真及样机开发： (12)新算法研究开发： (13)图形用户界面设计。 1.3 MATLAB系统及工具箱 概括地讲，整个MATLAB系统由两部分组成，一是MATLAB基本部分，二是各种功 能性和学科性的工具箱，系统的强大功能由它们表现出来。 基本部分包括数组、矩阵运算，代数和超越方程的求解，数据处理和傅里叶变换，数 值积分等。 ·3
第 1 章 MATLAB 简介 ·3· ·3· 3. 强大的绘图能力，便于数据可视化 MATLAB 不仅能绘制多种不同坐标系中的二维曲线，还能绘制三维曲面，体现了强大 的绘图能力。正是这种能力为数据的图形化表示(即数据可视化)提供了有力工具，使数据 的展示更加形象生动，有利于揭示数据间的内在关系。 4. 学科众多、领域广泛的工具箱 MATLAB 工具箱(函数库)可分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱 主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互的 功能。而学科性工具箱是专业性比较强的，如优化工具箱、统计工具箱、控制工具箱、通 信工具箱、图像处理工具箱、小波工具箱等。 5. 开放性好，易于扩充 除内部函数外，MATLAB 的其他文件都是公开的、可读可改的源文件，体现了 MATLAB 的开放性特点。用户可修改源文件和加入自己的文件，甚至构造自己的工具箱。 6. 与 C 语言和 Fortran 语言有良好的接口 通过 MEX 文件，可以方便地调用 C 语言和 Fortran 语言编写的函数或程序，完成 MATLAB 与它们的混合编程，充分利用已有的 C 语言和 Fortran 语言资源。 MATLAB 的应用领域十分广阔，典型的应用举例如下： (1) 数据分析； (2) 数值与符号计算； (3) 工程与科学绘图； (4) 控制系统设计； (5) 航天工业； (6) 汽车工业； (7) 生物医学工程； (8) 语音处理； (9) 图像与数字信号处理； (10) 财务、金融分析； (11) 建模、仿真及样机开发； (12) 新算法研究开发； (13) 图形用户界面设计。 1.3 MATLAB 系统及工具箱 概括地讲，整个 MATLAB 系统由两部分组成，一是 MATLAB 基本部分，二是各种功 能性和学科性的工具箱，系统的强大功能由它们表现出来。 基本部分包括数组、矩阵运算，代数和超越方程的求解，数据处理和傅里叶变换，数 值积分等
4· MATLAB基础及其应用教程 工具箱实际是用MATLAB语句编成的、可供调用的函数文件集，用于解决某一方面 的专门问题或实现某一类新算法。MATLAB工具箱中的函数文件可以修改、增加或删除， 用户也可根据自己研究领域的需要自行开发工具箱并外挂到MATLAB中。Internet上有大 量的由用户开发的工具箱资源。 到目前为止，MATLAB本身提供的工具箱有40多个，其中主要的有： (I)生物信息科学工具箱Bioinformatics Toolbox): (2)通信工具箱(Communication Toolbox): (3)控制系统工具箱(Control System Toolbox): (4)曲线拟合工具箱(Curve Fitting Toolbox): (5)数据采集工具箱(Data Acquisition Toolbox): (6)滤波器设计工具箱(Filter Design Toolbox): (T)财政金融工具箱(Financial Toolbox): (8)频域系统辨识工具箱(Frequency System Identification Toolbox): (9)模糊逻辑工具箱(Fuzzy Logic Toolbox): (IO)遗传算法和直接搜索工具箱(Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox): (11)图像处理工具箱mage Processing Toolbox): (I2)地图工具箱Mapping Toolbox): I3)模型预测控制工具箱(Model Predictive Control Toolbox): (I4)神经网络工具箱Neural Network Toolbox): (15)优化工具箱(Optimization Toolbox): (I6)偏微分方程工具箱(Partial Differential Equation Toolbox): (17)信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox): (I8)仿真工具箱(Simulink Toolbox): (I9)统计工具箱(Statistics Toolbox): (20)符号运算工具箱(Symbolic Math Toolbox): (2l)系统辨识工具箱(System Identification Toolbox): (22)小波工具箱(Wavelet Toolbox)。 1.4 MATLAB的安装和启动 当计算机的软硬件均达到MATLAB的安装要求后，只需将MATLAB的安装光盘放入 光驱，安装程序将会自动提示安装步骤，按所给提示做出选择，便能顺利完成安装。 MATLAB对计算机软硬件的大致安装要求是： (I)Windows2000、Windows XP的操作系统： (2)Pentium III、Pentium IV的CPU: (3)128MB左右的内存； (4)10GB左右的硬盘： (⑤)最好支持16位颜色，分辨率在800×600以上的显示卡和显示器： 4…
·4· MATLAB 基础及其应用教程 ·4· 工具箱实际是用 MATLAB 语句编成的、可供调用的函数文件集，用于解决某一方面 的专门问题或实现某一类新算法。MATLAB 工具箱中的函数文件可以修改、增加或删除， 用户也可根据自己研究领域的需要自行开发工具箱并外挂到 MATLAB 中。Internet 上有大 量的由用户开发的工具箱资源。 到目前为止，MATLAB 本身提供的工具箱有 40 多个，其中主要的有： (1) 生物信息科学工具箱(Bioinformatics Toolbox)； (2) 通信工具箱(Communication Toolbox)； (3) 控制系统工具箱(Control System Toolbox)； (4) 曲线拟合工具箱(Curve Fitting Toolbox)； (5) 数据采集工具箱(Data Acquisition Toolbox)； (6) 滤波器设计工具箱(Filter Design Toolbox)； (7) 财政金融工具箱(Financial Toolbox)； (8) 频域系统辨识工具箱(Frequency System Identification Toolbox)； (9) 模糊逻辑工具箱(Fuzzy Logic Toolbox)； (10) 遗传算法和直接搜索工具箱(Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox)； (11) 图像处理工具箱(Image Processing Toolbox)； (12) 地图工具箱(Mapping Toolbox)； (13) 模型预测控制工具箱(Model Predictive Control Toolbox)； (14) 神经网络工具箱(Neural Network Toolbox)； (15) 优化工具箱(Optimization Toolbox)； (16) 偏微分方程工具箱(Partial Differential Equation Toolbox)； (17) 信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)； (18) 仿真工具箱(Simulink Toolbox)； (19) 统计工具箱(Statistics Toolbox)； (20) 符号运算工具箱(Symbolic Math Toolbox)； (21) 系统辨识工具箱(System Identification Toolbox)； (22) 小波工具箱(Wavelet Toolbox)。 1.4 MATLAB 的安装和启动 当计算机的软硬件均达到 MATLAB 的安装要求后，只需将 MATLAB 的安装光盘放入 光驱，安装程序将会自动提示安装步骤，按所给提示做出选择，便能顺利完成安装。 MATLAB 对计算机软硬件的大致安装要求是： (1) Windows 2000、Windows XP 的操作系统； (2) Pentium III、Pentium IV 的 CPU； (3) 128MB 左右的内存； (4) 10GB 左右的硬盘； (5) 最好支持 16 位颜色，分辨率在 800×600 以上的显示卡和显示器；
第1章MATLAB简介 ·5 (6)光驱。 成功安装后，MATLAB将在桌面放置一图标，双击该图标即可启动MATLAB并显示 MATLAB的工作窗口界面。 1.5 MATLAB操作界面 安装后首次启动MATLAB所得的操作界面如图1.1所示，这是系统默认的、未曾被用 户依据自身需要和喜好设置过的界面。 MATLAB的主界面是一个高度集成的工作环境，有4个不同职责分工的窗口。它们分 别是命令窗口(Command Window)、历史命令(Command History)窗口、当前目录(Current Directory)窗口和工作空间(Workspace)窗口。除此之外，MATLAB6.5之后的版本还添加 了开始按钮(Start)。 菜单栏 HATLAB ▣☒ Eile Edit Debug Desktop Eindow Help 工具栏 它花电毫7等图目？1 es\MATLABT1 work 当前目录 Shortcuts☑How to Add☒What'sMew 设置区 Workspace Conmand Window 省国担四·Bse Warning:MATLAB Toolbox Path Cache is 工作空间 Wame▲ Value Type 'help toolbox_path_cache'for mor 窗口 命令窗口 To get started,select MAILAB Help o Command History 历史命 06-9-22下午4：07-光A 令窗口 c=[12:34] size(c) a=24.5.h='Hi.Miss R1 开始按钮 么Strt 图1.1 MATLAB默认的主界面 菜单栏和工具栏在组成方式和内容上与一般应用软件基本相同或相似，本章不准备给 出详细说明，待后面用到时自会明了。下面重点介绍MATLAB的5个窗口。 1.5.1命令窗口(Command Window) 在MATLAB默认主界面的右边是命令窗口。因为MATLAB至今未被汉化，所有窗口 名都用英文表示，所以“Command Window”即指命令窗口。 命令窗口顾名思义是接收命令输入的窗口，但实际上，可输入的对象除MATLAB命 令之外，还包括函数、表达式、语句以及M文件名或MEX文件名等，为叙述方便，这些 可输入的对象以下通称语句。 MATLAB的工作方式之一是：在命令窗口中输入语句，然后由MATLAB逐句解释执 ·5
第 1 章 MATLAB 简介 ·5· ·5· (6) 光驱。 成功安装后，MATLAB 将在桌面放置一图标，双击该图标即可启动 MATLAB 并显示 MATLAB 的工作窗口界面。 1.5 MATLAB 操作界面 安装后首次启动 MATLAB 所得的操作界面如图 1.1 所示，这是系统默认的、未曾被用 户依据自身需要和喜好设置过的界面。 MATLAB 的主界面是一个高度集成的工作环境，有 4 个不同职责分工的窗口。它们分 别是命令窗口(Command Window)、历史命令(Command History)窗口、当前目录(Current Directory)窗口和工作空间 (Workspace)窗口。除此之外，MATLAB 6.5 之后的版本还添加 了开始按钮(Start)。 菜单栏 历史命 令窗口 工作空间 窗口 开始按钮 工具栏 命令窗口 当前目录 设置区 图 1.1 MATLAB 默认的主界面 菜单栏和工具栏在组成方式和内容上与一般应用软件基本相同或相似，本章不准备给 出详细说明，待后面用到时自会明了。下面重点介绍 MATLAB 的 5 个窗口。 1.5.1 命令窗口(Command Window) 在 MATLAB 默认主界面的右边是命令窗口。因为 MATLAB 至今未被汉化，所有窗口 名都用英文表示，所以“Command Window”即指命令窗口。 命令窗口顾名思义是接收命令输入的窗口，但实际上，可输入的对象除 MATLAB 命 令之外，还包括函数、表达式、语句以及 M 文件名或 MEX 文件名等，为叙述方便，这些 可输入的对象以下通称语句。 MATLAB 的工作方式之一是：在命令窗口中输入语句，然后由 MATLAB 逐句解释执
6· MATLAB基础及其应用教程 行并在命令窗口中给出结果。命令窗口可显示除图形以外的所有运算结果。 命令窗口可从MATLAB主界面中分离出来，以便单独显示和操作，当然也可重新返 回主界面中，其他窗口也有相同的行为。分离命令窗口可执行Desktop菜单中的Undock Command Window命令，也可单击窗口右上角的按钮，另外还可以直接用鼠标将命令窗 口拖离主界面，其结果如图12所示。若将命令窗口返回到主界面中，可单击窗口右上角 的￥按钮，或执行Desktop菜单中的Dock Command Window命令。下面分几点对使用命 令窗口的一些相关问题加以说明。 Command Vindow 日回☒ 里ile Edit Debug卫esktop Window Help >format compact >a=24.5,b='Hi,Miss Black' a= 24.5000 b= Hi,Miss Black >if a>10 d=5,end d= 图1.2分离的命令窗口 1.命令提示符和语句颜色 在图12中，每行语句前都有一个符号“>”，此即命令提示符。在此符号后（也只能 在此符号后)输入各种语句并按Eter键，方可被MATLAB接收和执行。执行的结果通常 就直接显示在语句下方，如图1.2所示。 不同类型语句用不同颜色区分。在默认情况下，输入的命令、函数、表达式以及计算 结果等采用黑色字体，字符串采用赭红色，if、or等关键词采用蓝色，注释语句用绿色。 2.语句的重复调用、编辑和重运行 命令窗口不仅能编辑和运行当前输入的语句，而且对曾经输入的语句也有快捷的方法 进行重复调用、编辑和运行。成功实施重复调用的前提是已输入的语句仍然保存在命令历 史窗口中（未对该窗口执行清除操作）。而重复调用和编辑的快捷方法就是利用表1-1所列 的键盘按键。 表1-1语句行用到的编辑键 键盘按键 键的用途 键盘按键 键的用途 ↑ 向上回调以前输入的语句行 Home 让光标跳到当前行的开头 向下回调以前输入的语句行 End 让光标跳到当前行的末尾 ← 光标在当前行中左移一字符 Delete 删除当前行光标后的字符 光标在当前行中右移一字符 Backspace 删除当前行光标前的字符 6…
·6· MATLAB 基础及其应用教程 ·6· 行并在命令窗口中给出结果。命令窗口可显示除图形以外的所有运算结果。 命令窗口可从 MATLAB 主界面中分离出来，以便单独显示和操作，当然也可重新返 回主界面中，其他窗口也有相同的行为。分离命令窗口可执行 Desktop 菜单中的 Undock Command Window 命令，也可单击窗口右上角的 按钮，另外还可以直接用鼠标将命令窗 口拖离主界面，其结果如图 1.2 所示。若将命令窗口返回到主界面中，可单击窗口右上角 的 按钮，或执行 Desktop 菜单中的 Dock Command Window 命令。下面分几点对使用命 令窗口的一些相关问题加以说明。 图 1.2 分离的命令窗口 1. 命令提示符和语句颜色 在图 1.2 中，每行语句前都有一个符号“>>”，此即命令提示符。在此符号后(也只能 在此符号后)输入各种语句并按 Enter 键，方可被 MATLAB 接收和执行。执行的结果通常 就直接显示在语句下方，如图 1.2 所示。 不同类型语句用不同颜色区分。在默认情况下，输入的命令、函数、表达式以及计算 结果等采用黑色字体，字符串采用赭红色，if、for 等关键词采用蓝色，注释语句用绿色。 2. 语句的重复调用、编辑和重运行 命令窗口不仅能编辑和运行当前输入的语句，而且对曾经输入的语句也有快捷的方法 进行重复调用、编辑和运行。成功实施重复调用的前提是已输入的语句仍然保存在命令历 史窗口中(未对该窗口执行清除操作)。而重复调用和编辑的快捷方法就是利用表 1-1 所列 的键盘按键。 表 1-1 语句行用到的编辑键 键盘按键 键的用途 键盘按键 键的用途 ↑ 向上回调以前输入的语句行 Home 让光标跳到当前行的开头 ↓ 向下回调以前输入的语句行 End 让光标跳到当前行的末尾 ← 光标在当前行中左移一字符 Delete 删除当前行光标后的字符 → 光标在当前行中右移一字符 Backspace 删除当前行光标前的字符
第1章MATLAB简介 ·7。 其实这些按键与文字处理软件中介绍的同一编辑键在功能上是大体一致的，不同点主 要是：在文字处理软件中是针对整个文档使用，而MATLAB命令窗口是以行为单位使用 这些编辑键，类似于编辑DOS命令的使用手法。提到后一点是有用意的，实际上，MATLAB 有很多命令就是从DOS命令中借来的。本书1.8节还会就一些常用命令做专门介绍。 3.语句行中使用的标点符号 MATLAB在输入语句时，可能要用到表1-2所列的各种符号，这些符号在MATLAB 中所起的作用如表1-2所示。提醒一下，在向命令窗口输入语句时，一定要在英文输入状 态下输入，尤其在刚刚输完汉字后初学者很容易忽视中英文输入状态的切换。 表1-2 MATLAB语句中常用标点符号的作用 名称 符号 作用 空格 变量分隔符：矩阵一行中各元素间的分隔符：程序语句关键词分隔符 逗号 分隔欲显示计算结果的各语句：变量分隔符：矩阵一行中各元素间的分隔符 点号 数值中的小数点：结构数组的域访问符 分号 分隔不想显示计算结果的各语句：矩阵行与行的分隔符 冒号 用于生成一维数值数组：表示一维数组的全部元素或多维数组某一维的全部元素 百分号 % 注释语句说明符，凡在其后的字符视为注释性内容而不被执行 单引号 字符串标识符 圆括号 () 用于矩阵元素引用：用于函数输入变量列表：确定运算的先后次序 方括号 向量和矩阵标识符：用于函数输出列表 花括号 {} 标识细胞数组 续行号 长命令行需分行时连接下行用 赋值号 将表达式赋值给一个变量 语句行中使用标点符号示例。 >a=24.5,b='Hi,Miss Black' 号">"为命令行提示符：逗号用来分隔显示计算结果的各 语句：单引号标识字符串：“各"为注释语句说明符 a= 24.5000 b= Hi,Miss Black >>c=[12;34] 号方括号标识矩阵，分号用来分隔行，空格用来分隔元素 C= 12 34 ·7
第 1 章 MATLAB 简介 ·7· ·7· 其实这些按键与文字处理软件中介绍的同一编辑键在功能上是大体一致的，不同点主 要是：在文字处理软件中是针对整个文档使用，而 MATLAB 命令窗口是以行为单位使用 这些编辑键，类似于编辑 DOS 命令的使用手法。提到后一点是有用意的，实际上，MATLAB 有很多命令就是从 DOS 命令中借来的。本书 1.8 节还会就一些常用命令做专门介绍。 3. 语句行中使用的标点符号 MATLAB 在输入语句时，可能要用到表 1-2 所列的各种符号，这些符号在 MATLAB 中所起的作用如表 1-2 所示。提醒一下，在向命令窗口输入语句时，一定要在英文输入状 态下输入，尤其在刚刚输完汉字后初学者很容易忽视中英文输入状态的切换。 表 1-2 MATLAB 语句中常用标点符号的作用 名 称 符 号 作 用 空格 变量分隔符；矩阵一行中各元素间的分隔符；程序语句关键词分隔符 逗号 , 分隔欲显示计算结果的各语句；变量分隔符；矩阵一行中各元素间的分隔符 点号 . 数值中的小数点；结构数组的域访问符 分号 ; 分隔不想显示计算结果的各语句；矩阵行与行的分隔符 冒号 : 用于生成一维数值数组；表示一维数组的全部元素或多维数组某一维的全部元素 百分号 % 注释语句说明符，凡在其后的字符视为注释性内容而不被执行 单引号 ' ' 字符串标识符 圆括号 ( ) 用于矩阵元素引用；用于函数输入变量列表；确定运算的先后次序 方括号 [ ] 向量和矩阵标识符；用于函数输出列表 花括号 { } 标识细胞数组 续行号 … 长命令行需分行时连接下行用 赋值号 ＝ 将表达式赋值给一个变量 语句行中使用标点符号示例。 >> a=24.5,b='Hi,Miss Black' %">>"为命令行提示符；逗号用来分隔显示计算结果的各 语句；单引号标识字符串；"%"为注释语句说明符 a= 24.5000 b= Hi,Miss Black >>c=[1 2;3 4] %方括号标识矩阵，分号用来分隔行，空格用来分隔元素 c= 1 2 3 4