1.4 MATLAB桌面操作環(huán)境

MATLAB為用戶提供了全新的桌面操作環(huán)境，了解并熟悉這些桌面操作環(huán)境是使用MATLAB的基礎(chǔ)，下面介紹MATLAB的啟動、主要功能菜單、命令窗口（Command Window）、工作空間（Workspace）、文件管理和幫助管理等。

1.4.1 MATLAB啟動和退出

以Windows操作系統(tǒng)為例，進(jìn)入Windows后，選擇“開始”→“程序”→“MATLAB R2008b”，便可以進(jìn)入如圖1-1所示的MATLAB默認(rèn)主窗口。如果安裝時選擇在桌面上生成快捷方式，也可以雙擊快捷方式直接啟動。

MATLAB主窗口是MATLAB的主要工作界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，還主要包括菜單欄和工具欄。

主窗口的工具欄共提供了11個命令按鈕。這些命令按鈕均有對應(yīng)的菜單命令，但比菜單命令使用起來更快捷、方便。

單擊主窗口左下角的Start按鈕，該按鈕會彈出一個菜單，如圖1-2所示。選擇其中的命令可以執(zhí)行MATLAB產(chǎn)品的各種工具，并且可以查閱MATLAB包含的各種資源。

從圖1-2中可以看出，MATLAB的主要資源有：

● MATLAB主體：由MATLAB的編程集成環(huán)境、程序開發(fā)工具組成和與其他軟件的擴(kuò)展接口組成；

● 工具箱（Toolboxes）：工具箱是MATLAB函數(shù)的子程序庫，每一個工具箱都是為某一類學(xué)科專業(yè)和應(yīng)用而定制的，主要包括最優(yōu)化計算、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面的應(yīng)用；

● Simulink:Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。它是一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計環(huán)境，在該環(huán)境中，無須大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。

● 模塊集（Blocksets）：模塊集是一個個的數(shù)學(xué)軟件包，是系統(tǒng)仿真的關(guān)鍵部件。

● 自動代碼生成工具（Links and Targets）：將MATLAB中的Simulink程序框圖自動轉(zhuǎn)換成嵌入式ANSI C的代碼，是第三方軟件和硬件應(yīng)用Simulink的工具。

常用的退出MATLAB系統(tǒng)的方式有以下三種：

（1）在文件菜單（File）中選擇“Exit MATLAB”；

（2）在命令窗口輸入“exit”；

（3）用鼠標(biāo)單擊窗口右上角的關(guān)閉圖標(biāo)。

1.4.2 MATLAB主菜單及功能

打開MATLAB主窗口后，即彈出其主菜單欄，共包含F(xiàn)ile、Edit、Debug、Parallel、Desktop、Window和Help共7個菜單項。主菜單欄的各菜單項及其下拉菜單的功能簡要介紹如下。

1．File主菜單項

File菜單項實現(xiàn)有關(guān)文件的操作，其下拉菜單包括如下。

（1）New：用于建立新的．m文件、圖形、模型和圖形用戶界面。

（2）Open：用于打開MATLAB的．m文件、.fig文件、.mat文件、.mdl文件、.cdr文件等，也可通過快捷鍵“Ctrl+O”來實現(xiàn)此項操作。

（3）Close Command Window：關(guān)閉命令窗口。

（4）Import Data：用于從其他文件導(dǎo)入數(shù)據(jù)，單擊后彈出對話框，選擇導(dǎo)入文件的路徑和位置。

（5）Save Workspace As：用于把工作空間的數(shù)據(jù)存放到相應(yīng)的路徑文件中。

（6）Set Path：設(shè)置工作路徑。

（7）Preferences：用于設(shè)置命令窗的屬性，單擊該選項彈出一個屬性畫面。

（8）Page Setup：用于頁面設(shè)置。

（9）Print：用于設(shè)置打印屬性。

（10）Print Selection：用于對選擇的文件數(shù)據(jù)進(jìn)行打印設(shè)置。

（11）Exit MATLAB：退出MATLAB桌面操作環(huán)境。

2．Edit主菜單項

Edit菜單項用于命令窗口的編輯操作，其下拉菜單如下。

（1）Undo：用于撤銷上一步操作。

（2）Redo：用于重新執(zhí)行上一步操作。

（3）Cut：用于剪切選中的對象。

（4）Copy：用于復(fù)制選中的對象。

（5）Paste：用于粘貼剪貼板上的內(nèi)容。

（6）Paste to Workspace：用于打開Import Wizard（輸入向?qū)Вυ捒颍瑢⒓糍N板上的數(shù)據(jù)粘貼到MATLAB的工作空間中。

（7）Select All：用于全部選擇。

（8）Delete：用于刪除所選的對象。

（9）Find：用于查找所需選擇的對象。

（10）Find Files：用于查找所需文件。

（11）Clear Command Window：用于清除命令窗口區(qū)的對象。

（12）Clear Command History：用于清除命令窗口區(qū)的歷史記錄。

（13）Clear Workspace：用于清除工作區(qū)的對象。

3．Debug主菜單項

用戶可以通過Debug菜單進(jìn)行程序調(diào)試時的各種設(shè)置，其下拉菜單如下。

（1）Open M-Files when Debugging：用于調(diào)試時打開M文件。

（2）Step：用于單步調(diào)試程序。

（3）Step In：用于單步調(diào)試進(jìn)入子函數(shù)。

（4）Step Out：用于單步調(diào)試從子函數(shù)中跳出。

（5）Continue：程序執(zhí)行到下一斷點。

（6）Clear Breakpoints in All Files：清除所有打開文件中的斷點。

（7）Stop if Errors/Warnings：在程序出錯或報警處停止往下執(zhí)行。

（8）Exit Debug Mode：退出調(diào)試模式。

4．Parallel主菜單項

Parallel菜單，用來進(jìn)行并行計算方面的設(shè)置，其下拉菜單如下。

（1）Select Configuration：選擇并行計算的配置類型

（2）Manage Configuration：對配置進(jìn)行管理

（3）Admin Center：打開并行計算的管理中心。

并行計算的設(shè)置，比較專業(yè)，一般不去進(jìn)行設(shè)置。

5．Desktop主菜單項

Desktop菜單，用來設(shè)置主窗口中需要打開的窗口，其下拉菜單如下。

（1）Desktop Layout：單擊該項后，彈出一個子菜單；用于桌面顯示方式的設(shè)置，其設(shè)置選項包括系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置項（Default）、單獨命令窗口項（Command Window Only）、命令歷史窗口和命令窗口項（History and Command Window）、全部標(biāo)簽項顯示（All Tabbed）。

（2）Save Layout：保存選定的桌面顯示方式設(shè)置。

（3）Organize Layouts：管理保存的桌面顯示方式設(shè)置。

（4）Command Window：控制在桌面系統(tǒng)中顯示或隱藏命令窗口。

（5）Command History：控制在桌面系統(tǒng)中顯示或隱藏歷史命令窗口。

（6）Current Directory：控制在桌面系統(tǒng)中顯示或隱藏當(dāng)前路徑瀏覽器窗口。

（7）Workspace：控制在桌面系統(tǒng)中顯示或隱藏工作空間窗口。

（8）Help：控制在桌面系統(tǒng)中顯示或隱藏幫助界面。

（9）Profiler：控制在桌面系統(tǒng)中顯示或隱藏調(diào)試器界面。

（10）Editor：控制在桌面系統(tǒng)中顯示或隱藏M文件編輯窗口。

（11） Figures：控制在桌面系統(tǒng)中顯示或隱藏圖形窗口。

（12）Web Brower：控制在桌面系統(tǒng)中顯示或隱藏Web Brower窗口。

（13）Variable Editor：控制在桌面系統(tǒng)中顯示或隱藏工作空間變量編輯窗口。

（14）File and Directory Comparisons：控制在桌面系統(tǒng)中顯示或隱藏文件和目錄比較窗口。

（15）Toolbar：控制在桌面系統(tǒng)中顯示或隱藏工具欄選項。

（16）Titles：控制在桌面系統(tǒng)中顯示或隱藏標(biāo)題欄選項。

6．Window主菜單項

Window菜單能夠在所打開的文件或者窗口中，重新設(shè)置它們的位置和大小，還可以實現(xiàn)它們之間的快速切換，其下拉菜單如下。

（1）Close All Documents：關(guān)閉所有文檔，包括M-file、Figure、Model和GUI窗口。

（2）0 Command Window：選定命令窗口為當(dāng)前活動窗口。

（3）1 Command History：選定命令歷史窗口為當(dāng)前活動窗口。

（4）2 Current Directory：選定當(dāng)前路徑窗口為當(dāng)前活動窗口。

（5）3 Workspace：選定工作空間窗口為當(dāng)前活動窗口。

7．Help主菜單項

Help菜單項用于提供幫助信息，其下拉菜單如下。

（1）Product Help：顯示所有MATLAB產(chǎn)品的幫助信息。

（2）Function Browser：啟動MATLAB幫助。

（3）Using the Desktop：啟動Desktop的幫助。

（4）Using the Command Window：啟動命令窗口的幫助。

（5）Web Resources：顯示Internet上一些相關(guān)的資源網(wǎng)址。

（6）Get Product Trials：申請試用版的MATLAB軟件

（7）Check for Updates：檢查軟件是否更新。

（8）Licensing:：授權(quán)文件的一些相關(guān)操作

（9）Demos：調(diào)用MATLAB所提供的范例程序。

（10）Terms of Use：顯示MATLAB軟件中使用的術(shù)語

（11）Patents：顯示MATLAB軟件的專利信息

（12）About MATLAB：顯示有關(guān)MATLAB的信息。

1.4.3 MATLAB命令窗口

MATLAB的命令窗口（Command Wondow）如圖1-3所示，它用于MATLAB命令的交互操作。

1．命令窗口的主要功能和操作

命令窗口具有兩大主要功能：

（1）提供用戶輸入命令的操作平臺，用戶通過該窗口輸入命令和數(shù)據(jù)；

（2）提供命令執(zhí)行結(jié)果的顯示平臺，該窗口顯示命令執(zhí)行的結(jié)果。

在命令窗口內(nèi)執(zhí)行的MATLAB主要操作如下。

● 運(yùn)行函數(shù)和輸入變量；

● 控制輸入和輸出；

● 執(zhí)行程序，包括M文件和外部程序；

● 保存一段日志；

● 打開或關(guān)閉其他應(yīng)用窗口；

● 各應(yīng)用窗口的參數(shù)選擇。

計算機(jī)安裝好MATLAB之后，雙擊MATLAB圖標(biāo)，就可以進(jìn)入命令窗口，此時意味著系統(tǒng)處于準(zhǔn)備接受命令的狀態(tài)，可以在命令窗口中直接輸入命令語句。

MATLAB語句形式為：變量=表達(dá)式。

通過等號將表達(dá)式的值賦予變量。當(dāng)輸入回車鍵時，該語句被執(zhí)行。語句執(zhí)行之后，窗口自動顯示出語句執(zhí)行的結(jié)果。

使用方向鍵和控制鍵可以編輯、修改已輸入的命令，↑鍵回調(diào)上一行命令，↓鍵回調(diào)下一行命令。使用“more off”表示不允許分頁，“more on”表示允許分頁，“more (n)”表示指定每頁輸出的行數(shù)。回車前進(jìn)一行，空格鍵顯示下一頁，“q”結(jié)束當(dāng)前顯示。

如果命令語句超過一行或者太長希望分行輸入，則可以使用多行命令繼續(xù)輸入。例如，輸入下列式子時，可以通過兩行輸入。

        >> S=1-12+13+4+...
        9+4+18;
        >> S
        S =   37

注意，MATLAB R2008B版本中在輸入符“>>”之前新增了函數(shù)瀏覽器（Browse for functions） ，可以方便地進(jìn)行函數(shù)查找以及函數(shù)參數(shù)的自動幫助。

2．命令窗口的常用命令

MATLAB提供了一組可以在命令窗口中輸入的命令，以執(zhí)行相應(yīng)的操作，常用的命令及功能如表1.1所示。

1.4.4 MATLAB工作空間

MATLAB的工作空間如圖1-4所示。

工作空間中的變量以變量名（Name）、數(shù)值（Value）和類型（Class）的形式顯示出來，雙擊某個變量，將進(jìn)入變量編輯器（Variable Editor），可以直接觀察變量中具體元素的值，也可以直接修改這些元素。

1．工作空間的工具條

MATLAB 7.0的工作空間中還有一個工具條，可快捷地在工作空間中進(jìn)行許多操作，這些操作在圖1-4中標(biāo)注出來了，簡單介紹如下。

● （增加新變量）：在工作空間中增加一個新的變量，并可對此變量進(jìn)行賦值、修改等操作。

● （打開選定的變量）：將工作空間中選定的變量在變量編輯器（Variable Editor）中打開，可對此變量進(jìn)行修改等操作。

● （導(dǎo)入數(shù)據(jù)）：將MATLAB支持格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到工作空間中。

● （將變量保存為文件）：將工作空間中選定的變量以文件的形式保存起來。

● （刪除變量）：將工作空間中選定的變量刪除。

● （將變量繪制成圖形）：將工作空間中選定的變量繪制成圖形，支持的繪圖函數(shù)有plot、bar、stem、stairs、area、pie、hist和plot3等。若在工作空間選擇某變量后，再點擊該圖標(biāo)，便可實現(xiàn)對該變量的曲線、曲面等圖形的繪制。

2．工作空間的變量編輯器

變量編輯器（Variable Editor）是編輯數(shù)組變量的工具，其型式有如Excel電子表格，只是它僅能修改及顯示，沒有計算的功能。在工作空間中選定變量，然后雙擊，便可進(jìn)入如圖1-5所示的變量編輯器窗口。

在編輯器中，可以對變量進(jìn)行修改、刪除、增加等操作，非常方便。

需要注意的是：由于大型矩陣不容易由命令窗口輸入，因此采用變量編輯器更為方便。變量編輯器可與Excel表格的數(shù)據(jù)相通，只要將Excel表格中的數(shù)據(jù)復(fù)制，即可復(fù)制到編輯器中的某一變數(shù)內(nèi)。原則上，變量的輸入以行向為主，要增加一行，只要將其中一元素之位置增加即可，如此即可增加另一行。其余未有數(shù)據(jù)之空間則以零取代。

3．工作空間相關(guān)的常用命令

MATLAB還有幾個常用的工作空間操作的命令，分別是who、whos、clear、size、length，其各自功能描述如下。

● who：顯示當(dāng)前工作空間中所有變量的一個簡單列表。

● whos：列出變量的大小、數(shù)據(jù)格式等詳細(xì)信息。

● clear：清除工作空間中的所有變量。

● clear變量名：清除指定的變量。

● size(a)：獲取向量a的行數(shù)與列數(shù)。

● length(a)：獲取向量a的長度，并在屏幕上顯示。如果a是矩陣，則顯示的參數(shù)為行數(shù)中的最大值。

4．工作空間的數(shù)據(jù)存取函數(shù)

MATLAB提供了以下保存（save）和載入（load）工作空間的函數(shù)。

（1）save函數(shù)

save命令是將MATLAB工作空間中的變量存入磁盤，具體格式介紹如下。

● save：將當(dāng)前MATLAB工作空間中所有變量以二進(jìn)制格式存入名為matlab.mat（默認(rèn)的文件名）的文件中。

● save dfile（文件名）：將當(dāng)前工作空間中所有變量以二進(jìn)制格式存入名為dfile.mat文件，擴(kuò)展名自動產(chǎn)生。

● save dfile x：只把變量x以二進(jìn)制格式存入dfile.mat文件，擴(kuò)展名自動產(chǎn)生。

● save dfile.dat x -ascii：將變量x以8位ASCII碼形式存入dfile.mat文件。

● save dfile.dat x -ascii -double：將變量x以16位ASCII碼形式存入dfile.mat文件。

● save（fname, ' x' , ' -ascii' ）:fname是一個預(yù)先定義好的包含文件名的字符串，該用法將變量x以ASCII碼形式存入由fname定義的文件中，由于在這種用法中，文件名是一個字符變量，因此可以方便地通過編程的方法存儲一系列數(shù)據(jù)文件。

（2）load函數(shù)

load命令是將磁盤上的數(shù)據(jù)讀入到工作空間，具體格式介紹如下。

● load：把磁盤文件matlab.mat（默認(rèn)的文件名）的內(nèi)容讀入內(nèi)存，由于存儲．mat文件時已包含了變量名的信息，因此調(diào)回時已直接將原變量信息帶入，不需要重新賦值變量。

● load dfile：把磁盤文件dfile.mat的內(nèi)容讀入內(nèi)存。

● load dfile.dat：把磁盤文件dfile.mat的內(nèi)容讀入內(nèi)存，這是一個ASCII碼文件，系統(tǒng)自動將文件名（dfile）定義為變量名。

● x=load (fname):fname是一個預(yù)先定義好的包含文件名的字符串，將由fname定義文件名的數(shù)據(jù)文件讀入變量x中，使用這種方法可以通過編程方便地調(diào)入一系列數(shù)據(jù)文件。

1.4.5 M文件編輯/調(diào)試器

將MATLAB語句按特定的順序組合在一起就得到了MATLAB程序，其文件名的后綴為．m，故也成為M文件。MATLAB7.0提供了M文件的專用編輯/調(diào)試器，在編輯器中，會以不同的顏色表示不同的內(nèi)容：命令、關(guān)鍵字、不完整字符串、完整字符串及其他文本，這樣就可以發(fā)現(xiàn)輸入錯誤，縮短調(diào)試時間。

M文件編輯/調(diào)試器如圖1-6所示。

1．M文件編輯器的特點

MATLAB編輯器與其他Windows編輯程序類似，此處不再贅述，只對下列幾點作特別說明。

（1）在編輯M文件時，可直接轉(zhuǎn)到指定的行，這可從Go菜單中選擇Go To命令來完成。

（2）可直接計算M文件中表達(dá)式的值，結(jié)果顯示在命令窗口中，這可通過選擇表達(dá)式，然后在Text菜單中選擇Evalueate Selection命令來實現(xiàn)。

（3）可根據(jù)MATLAB的句法自動縮排，以增加M文件的可讀性。先選擇文本塊，然后按鼠標(biāo)右鍵，在Text菜單中選擇Smart Indent命令來實現(xiàn)。

2．編輯器的工具欄

下面，只對此工具欄中特殊的按鈕控件進(jìn)行敘述，如表1.2所示。

1.4.6 圖形窗口

MATLAB圖形窗口（Figure）主要用于顯示用戶所繪制的圖形。通常，只要執(zhí)行了任意一種繪圖命令，圖形窗口就會自動產(chǎn)生。繪圖都在這一個圖形窗口中進(jìn)行。如果再建一個圖形窗，則可輸入figure命令，MATLAB會新建一個圖形窗口，并自動給它排出序號。

MATLAB的圖形窗口如圖1-7所示。它是MATLAB繪圖功能的基礎(chǔ)，使用極其方便。其菜單和工具欄，更是增添了交互處理的功能。

1．圖形窗口的菜單欄

圖形窗口的Desktop（桌面）菜單、Window（窗口）菜單和Help（幫助）菜單，與其他系統(tǒng)的大致一樣，也比較簡單，可以對照學(xué)習(xí)，在此不再敘述。下面只對差別較大的菜單項進(jìn)行介紹。

（1）File菜單

其主要功能命令與桌面平臺的File菜單相近，只是增加了圖形輸出Generate M-file命令、Export Setup、Print Preview和Print命令。

● Generate M-file命令可以生成當(dāng)前圖形的M文件。

● Export Setup命令可以打開Export Setup（圖形輸出設(shè)置）對話框。

● Print Preview命令可以打開打印預(yù)覽對話框。

（2）View菜單

其中的Figure Toolbar命令用于控制是否顯示圖形窗口中的工具欄，而Camera Toolbar命令用于控制是否顯示圖形窗口中的照相操作工具欄。

（3）Insert菜單

通過該菜單，可以在圖形窗口中添加不同的對象，主要有：X Label、Y Label、Z Label、Title、Legend（圖例）、Colorbar（顏色條）、Line、Arrow、Text Arrow、Double Arrow、TextBox、Rectangle、Ellipse、Axes和Light（光源）等。

（4）Tools菜單。包括簡單的圖形操作和照相操作，在此只介紹圖形操作。

● Basic Fitting命令可以打開圖形基本數(shù)據(jù)擬合對話框。在該對話框中，用戶可以根據(jù)需要選擇擬合的數(shù)據(jù)源（Select data）、擬合方式（Check to display fits on figure）、擬合函數(shù)的顯示（Show equations）、數(shù)值的有效位數(shù)（Significant digits）以及是否顯示殘差（Plot residuals）和是否顯示最大殘差模（Show norm of residuals）等。

● Data Statistics命令可以打開圖形數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析對話框。對話框中可以選擇數(shù)據(jù)的最小值（min）、最大值（max）、平均值（mean）、中值（median）以及均方差（std）等。

2．圖形窗口的工具欄

下面，只對此工具欄中特殊的按鈕控件進(jìn)行敘述，如表1.3所示。

1.4.7 MATLAB文件管理

MATLAB提供了一組文件管理命令，包括列文件名、顯示或刪除文件、顯示或改變當(dāng)前目錄等，相關(guān)的命令及其功能如表1.4所示。

1.4.8 MATLAB幫助使用

MATLAB為用戶提供了非常豐富的幫助信息，如軟件產(chǎn)品幫助（Product Help）、函數(shù)幫助（函數(shù)瀏覽器）、網(wǎng)絡(luò)資源幫助等，極大地完善了該應(yīng)用軟件的功能。

MATLAB在命令窗口提供了可以獲得幫助的命令，用戶可以很容易地獲得聯(lián)機(jī)幫助信息，幾個常用的幫助命令介紹如下。

（1）helpwin：幫助窗口。

（2）helpdesk：幫助桌面，瀏覽器模式。

（3）lookfor：返回包含指定關(guān)鍵詞的項。

（4）demo：打開示例窗口。

MATLAB還提供了豐富的help命令，如表1.5所示，在命令窗口中輸入相關(guān)命令就可以獲得相關(guān)的幫助。