第1章　MATLAB基礎(chǔ)

1.1　MATLAB工作環(huán)境

1.1.1　MATLAB窗口

啟動(dòng)MATLAB　R2016b常用以下兩種方法。

●　從系統(tǒng)桌面選擇“開始/所有程序/MATLAB/MATLABR2016b”菜單。

●　桌面快捷方式。

打開之后，顯示界面如圖1-1所示。

圖1-1　MATLAB用戶界面

由圖1-1可以看到選項(xiàng)卡包括三個(gè)標(biāo)簽頁：主頁（HOME）、繪圖（PLOTS）、APP（應(yīng)用程序）。其中主頁包括命令行窗口（Command Window）、工作區(qū)（Workspace）、當(dāng)前文件夾（Current Folder）、命令歷史窗口（Command History）。

（1）命令行窗口（Command Window）

啟動(dòng)MATLAB，出現(xiàn)MATLAB的命令行窗口，可以見到提示符“>>”，如圖1-1所示。在命令行窗口中，可以輸入變量、函數(shù)及表達(dá)式等，按Enter鍵后，系統(tǒng)即可執(zhí)行相應(yīng)操作。例如，要計(jì)算“120+60÷5”的值，在命令行窗口輸入：

 x=120+60/5

按Enter鍵，輸出為：

x =
    　 132

命令行窗口常用命令及功能如下。

clc：對(duì)命令行窗口清屏；

clear：從工作區(qū)清除所有變量；

clear all：從工作區(qū)清除所有變量和函數(shù)；

clf：清除圖形窗口內(nèi)容；

who：列出當(dāng)前工作區(qū)中的變量；

whos：列出當(dāng)前工作區(qū)中的變量及信息；

which：查找指定文件的路徑；

save name：保存工作區(qū)變量到文件name.mat；

save name x y：保存工作區(qū)變量x和y到文件name.mat；

load name：加載name文件中的所有變量到工作區(qū)；

load name x y：加載name文件中的變量x和y到工作區(qū)；

what：列出當(dāng)前目錄下的M文件和mat文件。

（2）工作區(qū)（Workspace）

鼠標(biāo)左鍵雙擊“工作區(qū)”瀏覽器，可以使界面脫離MATLAB界面。在該區(qū)域可以看到各內(nèi)存變量，方便快捷地實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的操作。例如，x取0到4π區(qū)間，離散點(diǎn)間隔為π/50，y為x的正弦函數(shù)。在命令行窗口輸入：

>> x=0:pi/50:4*pi;
   y=sin(x);

按Enter鍵后，查看工作區(qū)，如圖1-2所示。

圖1-2　工作區(qū)界面

用鼠標(biāo)雙擊圖1-2中的變量y，將得到如圖1-3所示的用數(shù)組編輯器顯示的值。

圖1-3　數(shù)組編輯器界面

當(dāng)選中圖1-3中“工作區(qū)”的x和y時(shí)，在“繪圖”標(biāo)簽頁中可以選擇任意一種繪圖類型，若選擇“plot”，即可得到相應(yīng)的y與x的函數(shù)圖像。

（3）當(dāng)前文件夾（Current Folder）

當(dāng)前路徑窗口顯示當(dāng)前用戶所在的路徑，可以在其中對(duì)MATLAB路徑下的文件進(jìn)行搜索、瀏覽、打開等操作。點(diǎn)擊“當(dāng)前文件夾”瀏覽器右上角的圖標(biāo)，出現(xiàn)如圖1-4所示的界面。

圖1-4　“當(dāng)前文件夾”瀏覽器界面

若把鼠標(biāo)放置“當(dāng)前文件夾”中任意文件上，單擊右鍵，可以彈出如圖1-5所示的快捷菜單，通過菜單中的選項(xiàng)可以對(duì)文件完成一般的操作，如打開、刪除、數(shù)據(jù)導(dǎo)入等。

　

圖1-5　“當(dāng)前文件夾”快捷菜單界面

（4）命令歷史記錄（Command History）

命令歷史記錄窗口顯示已執(zhí)行過的命令。若選中命令歷史記錄中的某段命令，按F9鍵后，則該段命令被導(dǎo)入命令行窗口。

1.1.2　M文件的編輯調(diào)試環(huán)境

MATLAB的工作模式分為指令（命令）執(zhí)行模式及M文件程序執(zhí)行方式。前者在命令行窗口直接實(shí)現(xiàn)，后者文件名通常保存后綴為“m”的文件，故稱之為M文件。當(dāng)遇到輸入命令較多，以及要重復(fù)輸入命令的情況下，利用M文件很方便。將所要執(zhí)行的命令按順序放到一個(gè)擴(kuò)展名為“.m”的文本文件中，每次運(yùn)行時(shí)只需要在MATLAB的命令行窗口輸入M文件的文件名即可。

M文件分為兩種，即腳本文件與函數(shù)文件。編輯M文件時(shí)，需要打開編輯器窗口。打開MATLAB　R2016b后，有以下幾種形式打開。

●　單擊“主頁（HOME）/新建腳本（New Script）”按鈕。

●　單擊“主頁（HOME）/新建（New）/腳本（Script）”按鈕（腳本文件）。

●　單擊“主頁（HOME）/新建（New）/函數(shù)（Function）”按鈕（函數(shù)文件）。

●　在命令行窗口直接輸入命令：edit。

進(jìn)入M文件編輯區(qū)，文件默認(rèn)名為Untitle。

點(diǎn)擊按鈕，或按F5鍵，執(zhí)行M文件。

（1）M腳本文件（Script）

M腳本文件實(shí)際上與窗口命令沒有本質(zhì)區(qū)別，它是一系列命令的集合，可以理解為一種批處理文件，而且腳本文件運(yùn)行產(chǎn)生的變量留在MATLAB的工作區(qū)，運(yùn)行結(jié)果可以在命令行窗口顯示，也可以用圖形顯示，還可以以文件形式保存。

【例 1-1】以下兩個(gè)函數(shù)用M文件編輯器編輯腳本文件并運(yùn)行，再分別繪制其圖像。y=sin(x)+sin(4x)，z=cos(x)+sin(3x)。

用上述介紹的任一種方法打開編輯器（Editor），并輸入以下命令：

x=0:0.02:8;
   y=sin(x)+sin(4*x);
   z=cos(x)+sin(3*x);
   plot(x,y,’*’,x,z)
   xlabel(‘x’);
   ylabel(‘y (z)’);

出現(xiàn)如圖1-6所示界面，點(diǎn)擊“保存（Save）”按鈕，命名為Example1_1.m；再點(diǎn)擊“運(yùn)行（Run）”按鈕，運(yùn)行結(jié)果如圖 1-7 所示。也可以在命令行窗口直接輸入腳本文件名Example1_1，按Enter鍵，會(huì)得到同樣的運(yùn)行結(jié)果。

圖1-6　腳本文件的編輯狀態(tài)

圖1-7　腳本文件運(yùn)行結(jié)果

（2）M函數(shù)文件（Function）

函數(shù)文件必須以function 開頭。應(yīng)用示例見第3章【例3-8】。

（3）M文件的命名規(guī)則

① 文件名命名要用英文字符，第一個(gè)字符不能是數(shù)字。

② 盡量不要是簡單的英文單詞，最好是由大小寫英文、數(shù)字、下劃線等組成。命名不能為兩個(gè)單詞，如Transfer Heat，應(yīng)該加一下劃線Transfer_Heat，或者TransferHeat。

③ 文件名不要與MATLAB的內(nèi)置函數(shù)名以及工具箱中的函數(shù)重名，以免發(fā)生執(zhí)行錯(cuò)誤命令的現(xiàn)象。

需要注意的是，M文件最好直接放在MATLAB的默認(rèn)搜索路徑下（一般是MATLAB安裝目錄的子目錄work中）。這樣就不用設(shè)置M文件的路徑，否則要用路徑操作指令path重新設(shè)置路徑。

1.1.3　在線幫助

MATLAB提供了強(qiáng)大的幫助系統(tǒng)，內(nèi)容豐富，獲取幫助的形式多樣。

（1）利用幫助菜單獲取幫助信息

選中MATLAB主界面菜單上的“幫助（Help）”，下拉菜單如圖1-8所示。如選擇“示例（Examples）”，通過該演示系統(tǒng)，可以直觀、快速地學(xué)習(xí)MATLAB許多實(shí)用的知識(shí)。

圖1-8　“幫助”下拉菜單界面

（2）在MATLAB命令行窗口獲得幫助信息

help 功能提供MATLAB大部分主題的在線幫助信息。

help：顯示help 主題一覽表；

help命令及函數(shù)名：查詢某條命令或函數(shù)的用法（必須知道準(zhǔn)確的函數(shù)名稱）；

help 及特殊符號(hào)：顯示特殊字符與符號(hào)幫助信息；

help help：顯示help 的幫助信息。

比如，在命令行窗口輸入：

>> help fsolve

即可獲得函數(shù)“fsolve”的相關(guān)信息：

fsolve solves systems of nonlinear equations of several variables.    
fsolve attempts to solve equations of the form:    
F(X) = 0　　where F and X may be vectors or matrices.　
    ……

若在命令行窗口輸入：

>> help pi 

即可獲得π的相關(guān)信息：

pi　　 3.1415926535897....    
pi = 4*atan(1) = imag(log(-1)) = 3.1415926535897....
……

幫助系統(tǒng)導(dǎo)航瀏覽器是MATLAB專門提供的一個(gè)獨(dú)立的幫助子系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含所有的幫助文件都存儲(chǔ)在MATLAB安裝目錄的help子目錄下。若在命令行窗口輸入：

>>doc

則打開了幫助導(dǎo)航瀏覽器。

（3）遠(yuǎn)程幫助

通過網(wǎng)絡(luò)獲得遠(yuǎn)程幫助。可以直接訪問MathWorks公司主頁（www.mathworks.com或http://cn.mathworks.com），從中可以找到許多有用的信息。還有國內(nèi)的MATAB中文論壇（http://www.ilovematlab.cn）、MATAB技術(shù)論壇（http://www.matlabsky.com）等也有很豐富的信息資源。