MATLAB基础及其应用教程_IT168文库.pdf

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1、目录 第 1章MATLAB介 1 1.1MATLAB 的发展沿革. 1 1.2MATLAB 的特点及应用领域. 2 1.3MATLAB 系统及工具箱. 3 1.4MATLAB 的安装和启动. 4 1.5MATLAB 操作界面. 5 1.5.1命令窗口(Command Window). 5 1.5.2历史命令(Command History)窗口. 9 1.5.3当前目录(Current Directory) 窗口 11 1.5.4工作空间(Workspace)窗口 12 1.5.5帮助(Help)窗口 13 1.6MATLAB 的各种文件. 14 1.7MATLAB 的搜索路径. 14 1.7

2、.1搜索路径机制和搜索顺序. 14 1.7.2设置搜索路径的方法 15 1.8MATLAB 窗口操作命令. 16 1.9小结 18 1.10习题 18 第 2章MATLAB语言基础 20 2.1基本概念 20 2.1.1MATLAB 数据类型. 20 2.1.2常量与变量 21 2.1.3标量、向量、矩阵与数组. 22 2.1.4字符串 23 2.1.5运算符 23 2.1.6命令、函数、表达式和语句. 26 2.2向量运算 27 2.2.1向量的生成 27 2.2.2向量的加减和数乘运算. 28 2.2.3向量的点、叉积运算 29 2.3矩阵运算 31 2.3.1矩阵元素的存储次序 31 2

3、.3.2矩阵元素的表示及相关操作. 31 2.3.3矩阵的创建 34 2.3.4矩阵的代数运算.40 2.4数组运算. 48 2.4.1多维数组元素的存储次序. 48 2.4.2多维数组的创建.48 2.4.3数组的代数运算.51 2.4.4数组的关系与逻辑运算.54 2.4.5数组和矩阵函数的通用形式. 57 2.5字符串运算. 59 2.5.1字符串变量与一维字符 数组 59 2.5.2对字符串的多项操作.60 2.5.3二维字符数组.62 2.6小结 63 2.7习题 63 第 3章MATLAB数值运算. 65 3.1多项式. 65 3.1.1多项式的表达和创建.65 3.1.2多项式的

4、四则运算. 65 3.1.3多项式求值和求根运算.68 3.1.4多项式的构造.70 3.2插值和拟合. 71 3.2.1多项式插值和拟合. 71 3.2.2最小二乘法拟合.77 3.3数值微积分. 79 3.3.1微分和差分 79 3.3.2牛顿-科茨系列数值积分 公式 81 3.4线性方程组的数值解. 83 3.4.1直接法 84 3.4.2迭代法 85 3.5稀疏矩阵. 89 3.5.1稀疏矩阵的建立.90 VI MATLAB 基础及其应用教程 3.5.2稀疏矩阵的存储 92 3.5.3用稀疏矩阵求解线性方程组. 93 3.6常微分方程的数值解. 95 3.6.1欧拉法 96 3.6.2

5、龙格-库塔方法 99 3.7小结.102 3.8习题.102 第 4章结构数组与细胞数组.104 4.1结构数组 .104 4.1.1结构数组的创建 .104 4.1.2结构数组的操作 .106 4.2细胞数组 .113 4.2.1细胞数组的创建 .113 4.2.2细胞数组的操作 .115 4.2.3结构细胞数组 .123 4.3小结.124 4.4习题.124 第 5章MATLAB符号运算.128 5.1符号对象及其表达方式128 5.1.1符号常量和变量 .128 5.1.2符号表达式.130 5.1.3符号矩阵.131 5.2符号算术运算 .132 5.2.1符号对象的加减 .132

6、5.2.2符号对象的乘除 .133 5.3独立变量与表达式化简134 5.3.1表达式中的独立变量 .134 5.3.2表达式化简.135 5.4符号微积分运算140 5.4.1符号极限.140 5.4.2符号微分.141 5.4.3符号积分.141 5.4.4符号 Taylor 级数展开.142 5.5符号积分变换 .144 5.5.1傅里叶变换及其反变换144 5.5.2拉普拉斯变换及其反变换145 5.5.3Z 变换及其反变换147 5.6方程的解析解. 149 5.6.1线性方程组的解析解. 149 5.6.2非线性方程(组)的解析解 150 5.6.3常微分方程(组)的解析解 152

7、 5.7小结 154 5.8习题 154 第 6章MATLAB程序设计. 157 6.1M 文件 157 6.1.1局部变量与全局变量. 157 6.1.2M 文件的编辑与运行 158 6.1.3脚本文件 159 6.1.4函数文件 160 6.1.5函数调用 161 6.2MATLAB的程序控制结构 164 6.2.1循环结构 164 6.2.2选择结构 169 6.2.3程序流的控制. 173 6.3数据的输入与输出. 173 6.3.1键盘输入语句(input) 173 6.3.2屏幕输出语句(disp) . 174 6.3.3M 数据文件的存储/加载 (save / load). 17

8、4 6.3.4格式化文本文件的存储/ 读取(fprintf / fscanf). 174 6.3.5二进制数据文件的存储/ 读取(fwrite/ fread) 174 6.3.6数据文件行存储/读取 (fgetl / fgets) 175 6.4MATLAB 文件操作. 175 6.5面向对象编程. 177 6.5.1面向对象程序设计的基本 方法 177 6.5.2面向对象的程序设计实例. 179 6.6MATLAB 程序优化. 181 6.7程序调试. 182 6.8小结 183 6.9习题 183 VI 目录VII 第 7章MATLAB 数据可视化.185 7.1二维图形 .185 7.1

9、.1MATLAB 的图形窗口186 7.1.2基本二维图形绘制 .187 7.1.3其他类型的二维图 .189 7.1.4色彩和线型.191 7.1.5坐标轴及标注 .193 7.1.6子图.194 7.2三维图形 .195 7.2.1三维曲线图.196 7.2.2三维曲面图.196 7.2.3视角控制.200 7.2.4其他图形函数 .202 7.3图像.205 7.3.1图像的类别和显示 .205 7.3.2图像的读写.207 7.4函数绘图 .208 7.4.1一元函数绘图 .208 7.4.2二元函数绘图 .209 7.5小结.212 7.6习题.212 第 8章交互式仿真集成环境 S

10、IMULINK 214 8.1SIMULINK 简介 214 8.1.1SIMULINK 特点 214 8.1.2SIMULINK 的工作环境 215 8.1.3SIMULINK 仿真基本步骤 216 8.2模型的创建. 217 8.2.1模型概念和文件操作. 217 8.2.2模块操作 218 8.2.3信号线操作 221 8.2.4对模型的注释. 223 8.2.5常用的 Source 信源 223 8.2.6常用的 Sink 信宿. 230 8.2.7仿真的配置 235 8.2.8启动仿真 239 8.3SIMULINK 仿真实例 239 8.4小结 245 8.5习题 246 附录MA

11、TLAB上机实验. 247 VII 第 1 章MATLAB简介 教学提示：MATLAB 是目前在国际上被广泛接受和使用的科学与工程计算软件。虽 然 Cleve Moler 教授开发它的初衷是为了更简单、更快捷地解决矩阵运算，但 MATLAB 现 在的发展已经使其成为一种集数值运算、符号运算、数据可视化、图形界面设计、程序设 计、仿真等多种功能于一体的集成软件。 教学要求：了解 MATLAB 的发展历史、特点和功能，了解 MATLAB 工具箱的概念及 类型。重点掌握 MATLAB 主界面各窗口的用途和操作方法。 1.1MATLAB的发展沿革 20 世纪 70 年代中后期，曾在密西根大学、斯坦福大

12、学和新墨西哥大学担任数学与计 算机科学教授的 Cleve Moler 博士，为讲授矩阵理论和数值分析课程的需要，他和同事用 Fortran 语言编写了两个子程序库 EISPACK 和 LINPACK，这便是构思和开发 MATLAB 的 起点。MATLAB 一词是对 Matrix Laboratory(矩阵实验室)的缩写，由此可看出 MATLAB 与 矩阵计算的渊源。MATLAB 除了利用 EISPACK 和 LINPACK 两大软件包的子程序外，还 包含了用 Fortran 语言编写的、用于承担命令翻译的部分。 为进一步推动 MATLAB 的应用，在 20 世纪 80 年代初，John Lit

13、tle 等人将先前的 MATLAB 全部用 C 语言进行改写，形成了新一代的 MATLAB。1984 年，Cleve Moler 和 John Little 等人成立 MathWorks 公司，并于同年向市场推出了第一个 MATLAB 的商业版 本。随着市场接受度的提高，其功能也不断增强，在完成数值计算的基础上，新增了数据 可视化以及与其他流行软件的接口等功能，并开始了对 MATLAB 工具箱的研究开发。 1993年， MathWorks公司推出了基于PC的以 Windows为操作系统平台的 MATLAB 4.0 版。1994 年推出的 4.2 版，扩充了 4.0 版的功能，尤其在图形界面设计

14、方面提供了新的 方法。 1997 年推出的 MATLAB 5.0 版增加了更多的数据结构，如结构数组、细胞数组、多维 数组、对象、类等，使其成为一种更方便的编程语言。1999 年初推出的 MATLAB 5.3 版在 很多方面又进一步改进了 MATLAB 的功能。 2000 年 10 月底推出了全新的 MATLAB 6.0 正式版(Release 12)，在核心数值算法、界 面设计、外部接口、应用桌面等诸多方面有了极大的改进。时隔 2 年，即 2002 年 8 月又推 出了 MATLAB 6.5 版，其操作界面进一步集成化，并开始运用 JIT 加速技术，使运算速度 有了明显提高。 2004 年

15、7 月，MathWorks 公司又推出了 MATLAB 7.0 版(Release l4)，其中集成了 MATLAB 7.0 编译器、Simulink 6.0 图形仿真器及很多工具箱，在编程环境、代码效率、数 据可视化、文件 I/O 等方面都进行了全面的升级。 MATLAB 基础及其应用教程2 2 最近的一次版本更新是在 2005 年 9 月，Mathworks 公司推出了 MATLAB 7.1 版，包括 了新的时间序列分析工具，进一步加强了对 Macintosh 平台的支持。另外，此前的两次较 小范围的更新主要提供了一个 Linux 平台上的 64 位版本，并且优化了工作在 Linux 和

16、Macintosh 平台上的基本线性代数子程序库。 显然，今天的 MATLAB 已经不再是仅仅解决矩阵与数值计算的软件，更是一种集数 值与符号运算、数据可视化图形表示与图形界面设计、程序设计、仿真等多种功能于一体 的集成软件。观察由欧美引进的新版教材，MATLAB 已经成为线性代数、数值分析计算、 数学建模、信号与系统分析、自动控制、数字信号处理、通信系统仿真等一批课程的基本 教学工具。而在国内， 随着 MATLAB 在我国高校的推广和应用， MATLAB 已经渐入人心。 1.2MATLAB 的特点及应用领域 MATLAB 有两种基本的数据运算量：数组和矩阵，单从形式上，它们之间是不好区分 的

17、。每一个量可能被当作数组，也可能被当作矩阵，这要依所采用的运算法则或运算函数 来定。 在 MATLAB 中， 数组与矩阵的运算法则和运算函数是有区别的。 但不论是 MATLAB 的数组还是 MATLAB 的矩阵，都已经改变了一般高级语言中使用数组的方式和解决矩阵 问题的方法。 在 MATLAB 中，矩阵运算是把矩阵视为一个整体来进行，基本上与线性代数的处理 方法一致。矩阵的加减乘除、乘方开方、指数对数等运算，都有一套专门的运算符或运算 函数。而对于数组，不论是算术的运算，还是关系或逻辑的运算，甚至于调用函数的运算， 形式上可以当作整体，有一套有别于矩阵的、完整的运算符和运算函数，但实质上却是针

18、 对数组的每个元素施行的。 当 MATLAB 把矩阵(或数组)独立地当作一个运算量来对待后， 向下可以兼容向量和标 量。不仅如此，矩阵和数组中的元素可以用复数作基本单元，向下可以包含实数集。这些 是 MATLAB 区别于其他高级语言的根本特点。以此为基础，还可以概括出如下一些 MATLAB 的特色。 1. 语言简洁，编程效率高 因为 MATLAB 定义了专门用于矩阵运算的运算符，使得矩阵运算就像列出算式执行 标量运算一样简单，而且这些运算符本身就能执行向量和标量的多种运算。利用这些运算 符可使一般高级语言中的循环结构变成一个简单的 MATLAB 语句， 再结合 MATLAB 丰富 的库函数可使

19、程序变得相当简短， 几条语句即可代替数十行 C 语言或 Fortran 语言程序语句 的功能。 2. 交互性好，使用方便 在 MATLAB 的命令窗口中，输入一条命令，立即就能看到该命令的执行结果，体现 了良好的交互性。交互方式减少了编程和调试程序的工作量，给使用者带来了极大的方便。 因为不用像使用 C 语言和 Fortran 语言那样，首先编写源程序，然后对其进行编译、连接， 待形成可执行文件后，方可运行程序得出结果。 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

20、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

21、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

22、法研究开发； (13) 图形用户界面设计。 1.3MATLAB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。 MATLAB 基础及其应用教程4 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。Interne

23、t 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(Financia

24、l 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(Ne

25、ural 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)

26、 小波工具箱(Wavelet Toolbox)。 1.4MATLAB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 800600 以上的显示卡和显示器； 第 1 章MATL

27、AB 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。 1.5MATLAB 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，MATLA

28、B 6.5 之后的版本还添加 了开始按钮(Start)。 菜单栏 工具栏 当前目录 设置区 工作空间 窗口 命令窗口 历史命 令窗口 开始按钮 图 1.1MATLAB 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

29、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 MATLAB 基础及其应用教程6 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

30、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。 1. 命令提示符和语句颜色 图 1.2分离的命令窗口 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

31、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

32、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 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-

33、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 1-2MATLAB 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

34、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= 12 34 MATLAB 基础及其应用教程8 8 4. 命令窗口中数

35、值的显示格式 为了适应用户以不同格式显示计算结果的需要， MATLAB 设计了多种数值显示格式以 供用户选用，如表 1-3 所示。其中默认的显示格式是：数值为整数时，以整数显示；数值 为实数时，以 short 格式显示；如果数值的有效数字超出了这一范围，则以科学计数法显示 结果。 表 1-3命令窗口中数据 e 的显示格式 格式命令窗口中的显示形式格式效果说明 short(默认) 2.7183 保留 4 位小数，整数部分超过 3 位的小数用 short e 格式 short e2.7183e+000 用 1 位整数和 4 位小数表示，倍数关系用科学计数 法表示成十进制指数形式 short g2.

36、7183 保证 5 位有效数字，数字大小在 10 的正负 5 次幂之 间时，自动调整数位多少，超出幂次范围时用 short e 格式 long2.71828182845905 14 位小数，最多 2 位整数，共 16 位十进制数，否则 用 long e 格式表示 long e2.718281828459046e+00015 位小数的科学计数法表示 long g2.71828182845905 保证 15 位有效数字，数字大小在 10 的+15 和-5 次 幂之间时，自动调整数位多少，超出幂次范围时用 long e 格式 rational1457/536用分数有理数近似表示 hex4005bf0

37、a8b14576a十六进制表示 +正、负数和零分别用、空格表示 bank2.72限两位小数，用于表示元、角、分 compact不留空行显示在显示结果之间没有空行的压缩格式 loose留空行显示在显示结果之间有空行的稀疏格式 需要说明的是，表中最后 2 个是用于控制屏幕显示格式的，而非数值显示格式。 必须指出，MATLAB 所有数值均按 IEEE 浮点标准所规定的长型格式存储，显示的精 度并不代表数值实际的存储精度，或者说数值参与运算的精度，认清这点是非常必要的。 5. 数值显示格式的设定方法 格式设定的方法有两种：一是执行 MATLAB 窗口中 File 菜单的 Preferences 命令，

38、用 弹出的对话框(如图 1.3 所示)去设定；二是执行 format 命令，例如要用 long 格式，在命令 窗口中输入 format long 语句即可。两种方法均可独立完成设定，但使用命令是方便在程序 设计时进行格式设定。 不仅数值显示格式可由用户自行设置，数字和文字的字体显示风格、大小、颜色也可 由用户自行挑选。其方法还是执行 FilePreferences 命令，弹出如图 1.3 所示对话框。利用 该对话框左侧的格式对象树，从中选择要设定的对象再配合相应的选项，便可对所选对象 的风格、大小、颜色等进行设定。 第 1 章MATLAB 简介9 9 6. 命令窗口清屏 图 1.3Prefer

39、ences 设置对话框 当命令窗口中执行过许多命令后，窗口会被占满，为方便阅读，清除屏幕显示是经常 采用的操作。清除命令窗口显示通常有两种方法：一是执行 MATLAB 窗口的 Edit|Clear Command Window 命令；二是在提示符后直接输入 clc 语句。两种方法都能清除命令窗口 中的显示内容，也仅仅是命令窗口的显示内容而已，并不能清除工作空间和历史命令窗口 的显示内容。 1.5.2历史命令(Command History)窗口 历史命令窗口是 MATLAB 用来存放曾在命令窗口中使用过的语句。它借用计算机的 存储器来保存信息。其主要目的是为了便于用户追溯、查找曾经用过的语句，

40、利用这些既 有的资源节省编程时间。 单击历史命令窗口右上角的按钮，便可将其从 MATLAB 主界面分离出来，如图 1.4 所示。从窗口中 记录的时间来看， 其中存放的正是曾经使用过的语句。 对历史命令窗口中的内容，可在选中的前提下， 将它们复制到当前正在工作的命令窗口中，以供进一 步修改或直接运行。其优势在如下两种情况下体现得 尤为明显：一是需要重复处理长语句；二是在选择多 行曾经用过的语句形成 M 文件时。 1. 复制、执行历史命令窗口中的命令 图 1.4分离的历史命令窗口 历史命令窗口的主要应用体现在表 1-4 中。表中操作方法一栏中提到的“选中”操作， 与 Windows 选中文件时方法

41、相同，同样可以结合 Ctrl 键和 Shift 键使用。 MATLAB 基础及其应用教程10 10 表 1-4历史命令窗口的主要应用 功能操作方法 复制单行或多行语句 选中单行或多行语句，执行 Edit 菜单的 Copy 命令，回到命令窗口，执行粘 贴操作，即可实现复制 执行单行或多行语句 选中单行或多行语句，右击，弹出快捷菜单，执行该菜单中的 Evaluate Selection 命令，则选中语句将在命令窗口中运行，并给出相应结果。或者双 击选择的语句行也可运行 把多行语句写成 M 文件 选中单行或多行语句，右击，弹出快捷菜单，执行该菜单的 Create M-File 命令，利用随之打开的

42、M 文件编辑/调试器窗口，可将选中语句保存为 M 文件 用历史命令窗口完成所选语句的复制操作。 (1) 用鼠标选中所需第一行； (2) 再按 Shift 键和鼠标选择所需最后一行，于是连续多行即被选中； (3) 执行 Edit | Copy 菜单命令，或在选中区域单击鼠标右键，执行快捷菜单的 Copy 命令； (4) 回到命令窗口，在该窗口用快捷菜单中的 Paste 命令，所选内容即被复制到命令窗 口。其操作如图 1.5 所示。 图 1.5历史命令窗口选中与复制操作 用历史命令窗口完成所选语句的运行操作。 (1) 用鼠标选中所需第一行； (2) 再按 Ctrl 键结合鼠标点选所需的行，于是不连

43、续多行即被选中； (3) 在选中的区域右击弹出快捷菜单， 选用 Evaluate Selection 命令， 计算结果就会出现 在命令窗口中。 2. 清除历史命令窗口中的内容 清除历史命令窗口内容的方法就是执行 Edit 菜单中的 Clear Command History 命令。 当 执行上述命令后，历史命令窗口当前的内容就被完全清除了，以前的命令再不能被追溯和 利用，这一点必须清楚。 第 1 章MATLAB 简介11 11 1.5.3当前目录(Current Directory)窗口 MATLAB 借鉴 Windows 资源管理器管理磁盘、文件夹和文件的思想，设计了当前目 录窗口。利用该窗

44、口可组织、管理和使用所有 MATLAB 文件和非 MATLAB 文件，例如新 建、复制、删除和重命名文件夹和文件。甚至还可用此窗口打开、编辑和运行 M 程序文件 以及载入 MAT 数据文件等。当然，其核心功能还是设置当前目录。 当前目录窗口如图 1.6 所示。下面主要介绍当前目录的概念及如何完成对当前目录的 设置，并不准备在此讨论程序文件的运行。 当前目录设置区 文件详细列表 图 1.6分离的当前目录窗口 MATLAB 的当前目录即是系统默认的实施打开、装载、编辑和保存文件等操作时的文 件夹。用桌面图标启动 MATLAB 后，系统默认的当前目录是 MATLABwork。设置当 前目录就是将此默

45、认文件夹改变成用户希望使用的文件夹，它应是用户准备用来存放文件 和数据的文件夹，可能正是用户自己有意提前创建好的。 具体的设置方法有两种： (1) 在当前目录设置区设置。在图 1.1 所示 MATLAB 主界面工具栏的右边以及图 1.6 所示分离的当前目录设置窗口都有当前目录设置区，可以在设置区的下拉列表文本框中直 接填写待设置的文件夹名或选择下拉列表中已有的文件夹名；或单击按钮，从弹出的 当前目录设置对话框的目录树中选取欲设为当前目录的文件夹即可。欲弹出分离的当前目 录设置窗口，执行 MATLAB 窗口的 DesktopCurrent Directory 菜单命令即可。 (2) 用命令设置。

46、有一组从 DOS 中借用的目录命令可以完成这一任务，它们的语法格 式如表 1-5 所示。 表 1-5几个常用的设置当前目录的命令 目录命令含义示例 cd显示当前目录cd cd 文件夹名设定当前目录为“文件夹名”cd f:matfiles cd 回到当前目录的上一级目录cd MATLAB 基础及其应用教程12 12 用命令设置当前目录，为在程序中控制当前目录的改变提供了方便，因为编写完成的 程序通常用 M 文件存放， 执行这些文件时是不便先退出再用窗口菜单或对话框去改变当前 目录设置的。 1.5.4工作空间(Workspace)窗口 工作空间窗口的主要目的是为了对 MATLAB 中用到的变量进行

47、观察、编辑、提取和 保存。从该窗口中可以得到变量的名称、数据结构、字节数、变量的类型甚至变量的值等 多项信息。工作空间的物理本质就是计算机内存中 的某一特定存储区域，因而工作空间 的存储表现亦 如内存的表现。工作空间窗口如图 1.7 所示。 因 为 工 作 空 间 的 内 存 性 质 ， 存 放 其 中 的 MATLAB 变量(或称数据)在退出 MATLAB 程序后 会自动丢失。若想在以后利用这些数据，可在退出 前用数据文件(.MAT 文件)将其保存在外存上。其具 体操作方法有两种：(1)在工作空间窗口中结合快捷 菜单来实现；(2)在命令窗口中执行相关命令，下面 分别予以介绍。 1. 用工作空

48、间结合快捷菜单保存数据 图 1.7分离的工作空间窗口 在工作空间窗口中结合快捷菜单来保存变量或删除变量的操作方法列在表 1-6 中。 表 1-6工作空间中保存和删除变量的操作方法 功能操作方法 全部工作空间变量保存 为 MAT 文件 右击，在弹出的快捷菜单中执行 Save Workspace As命令，则可把当前工作 空间中的全部变量保存为外存中的数据文件 部分工作空间变量保存 为 MAT 文件 选中若干变量右击，在弹出的快捷菜单中执行 Save Selection As命令，则可 把所选变量保存为数据文件 删除部分工作空间变量 选中一个或多个变量按鼠标右键弹出快捷菜单，选用 Delete 命

49、令，或执行 MATLAB 窗口的 Edit|Delete 菜单命令；在弹出的 Confirm Delete 对话框中单 击“确定”按钮。 删除全部工作空间变量 右击，弹出快捷菜单，执行 Clear Workspace 命令，或执行 MATLAB 窗口的 Edit|Clear Workspace 菜单命令 2. 用命令建立数据文件以保存数据 MATLAB 提供了一组命令来处理工作空间中的变量，在此只介绍 3 个命令，其他命令 将在本书 1.8 节中说明。 (1) save 命令，其功能是把工作空间的部分或全部变量保存为以.mat 为扩展名的文件。 它的通用格式是： save 文件名 变量名 1 变量名 2 变量名 3参数 第 1 章MATLAB 简介13 13 将工作空间中的全部或部分变量保存为数据文件。 save dataf%将工作空间中所有变量保存在 dataf.mat 文件中 save var_ab A B%将工作空间中变量 A、B 保存在 var_ab.mat 文件中 save var_ab C-append%将工作空间中变量 C 添加到 var_ab.mat 文件中 (2) load 命令