第1章 MATLAB語言概述

1.1 MATLAB語言及特點

MATLAB是“MATrix LABoratory”的縮寫（矩陣實驗室），它是由美國MathWorks公司于1984年正式推出的一種科學計算軟件。1988年推出了3.x（DOS）版本，1992年推出了4.x（Windows）版本，1997年推出5.1（Windows）版本，然后就是6.0版本和7.0版本。隨著新版本的推出，MATLAB的擴展函數越來越多，功能越來越強大。

MATLAB語言是一種以矩陣運算為基礎的交互式程序語言。它集成度高，使用方便，輸入簡捷，運算高效，內容豐富，并且很容易由用戶自行擴展。與其他計算機語言相比，MATLAB具有以下顯著特點。

（1）MATLAB是一種解釋性語言

MATLAB以解釋方式工作，輸入算式立即得出結果，無需編譯，對每條語句解釋后立即執行。若有錯誤也立即做出反應，便于編程者馬上改正。這些都大大減輕了編程和調試的工作量。

（2）變量的“多功能性”

● 每個變量代表一個矩陣，它可以有n×m個元素；

● 每個元素都看作復數，這個特點在其他語言中也是不多見的；

● 矩陣的行數、列數無需定義，MATLAB會根據用戶輸入的數據形式，自動決定一個矩陣的階數，而在用其他語言編程時必須定義矩陣的階數。

（3）運算符號的“多功能性”

所有的運算，包括加、減、乘、除、函數運算都對矩陣和復數有效。

（4）語言規則與筆算式相似

MATLAB的程序與科技人員的書寫習慣相近，因此易寫易讀，易于在科技人員之間交流。

（5）強大而簡易的作圖功能

● 能根據輸入數據自動確定坐標繪圖；

● 能規定多種坐標（極坐標、對數坐標等）繪圖；

● 能繪制三維坐標中的曲線和曲面；

● 可設置不同顏色、線型、視角等。

如果數據齊全，往往只需一條命令即可給出相應的圖形。

（6）智能化程度高

● 繪圖時自動選擇最佳坐標，以及按輸入或輸出變元數自動選擇算法等；

● 做數值積分時自動按精度選擇步長；

● 自動檢測和顯示程序錯誤的能力強，易于調試。

（7）功能豐富，可擴展性強

MATLAB軟件包括基本部分和專業擴展部分。基本部分包括： 矩陣的運算和各種變換，代數和超越方程的求解，數據處理和傅里葉變換及數值積分等，可以滿足大學理工科計算的需要。擴展部分稱為工具箱（toolbox）。它實際上是用MATLAB的基本語句編成的各種子程序集，用于解決某一個方面的專門問題，或某一領域的新算法。現在已經有控制系統、信號處理、圖像處理、系統辨識、模糊集合、神經元網絡及小波分析等20余個工具箱，并且還在繼續發展中。

MATLAB由于其強大的功能，在歐美等國家的一些大學里，MATLAB已經成為諸如數字信號處理、自動控制理論等課程的主要工具軟件，同時也是理工科本科生、研究生必須掌握的一項基本技能。近年來，隨著我國教育事業的不斷發展及與國外著名高校的接軌，許多高校都開設了這門課程，MATLAB這一功能強大的軟件逐漸被越來越多的人所了解和使用。

為了幫助理工科本科生、研究生更好地學習和掌握MATLAB，在本書中重點講解MATLAB基本部分，對于工具箱的應用，則重點介紹在信號處理、自動控制和通信仿真三方面的應用，涉及的課程有高等數學、信號與系統、數字信號處理、自動控制原理、數字通信等。