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第1部分 MATLAB基礎(chǔ)知識

第1章 MATLAB概述

本章包括

◆ MATLAB的安裝

◆ MATLAB的工作環(huán)境

◆ MATLAB的常見命令

◆ MATLAB的幫助系統(tǒng)

MATLAB是由MATRIX和LABORATORY兩個英文單詞的前3個字母組合而成的。最初版本的MATLAB出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代,由FORTRAN語言編寫,主要功能是實現(xiàn)程序庫的接口功能。在20世紀(jì)90年代,MATLAB已經(jīng)發(fā)展成為國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)計算軟件,在數(shù)值計算方面功能十分強(qiáng)大,從這個時候起,MATLAB的內(nèi)核就采用C語言編寫,增加了數(shù)據(jù)視圖功能。在MATLAB推向市場之后,由于軟件良好的開放性和運行的可靠性,淘汰了該行業(yè)其他各種軟件,許多工作開始在MATLAB平臺上重建。

1.1 MATLAB 7簡介

MATLAB從第1個版本到第14個版本MATLAB 7.0(ReIease 14),軟件本身已經(jīng)有了很大的改善,下面簡要對這些內(nèi)容進(jìn)行介紹。

開發(fā)環(huán)境:在MATLAB 7.0中,用戶可以同時使用多個文件和圖形窗口,可以根據(jù)自己的習(xí)慣和喜好來定制桌面環(huán)境,同時還可以為自己定義常用的快捷鍵。

代碼開發(fā):支持函數(shù)嵌套、有條件中斷點,可以使用匿名函數(shù)定義單行函數(shù)。

數(shù)值處理:在最新的版本中,單精度算法、線性代數(shù)可以方便用戶處理更大的單精度數(shù)據(jù),ODE可以求解泛函數(shù),操作隱式差分等式和求解多項式邊界值問題。

數(shù)據(jù)可視化:提供了新的繪圖界面窗口,可以不輸入M函數(shù)代碼而直接在界面窗口中交互性地創(chuàng)建并編輯圖形,同時可以直接從圖形窗口中創(chuàng)建對應(yīng)的M代碼文件。

文件I/O和外部應(yīng)用程序接口:支持讀入更大的文本文件,支持壓縮格式的MAT文件,可以動態(tài)加載、刪除或者重載Java類,支持COM用戶接口等。

1.2 MATLAB 7的安裝

MATLAB是一個功能強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工具軟件,只有在適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)環(huán)境中才能正常運行。相對于MATLAB 7之前的幾個版本,MATLAB 7在安裝時給用戶提供了更為個性化的條件。本節(jié)將介紹MATLAB 7在PC機(jī)的Windows操作系統(tǒng)中的典型安裝方法。

注意

本節(jié)只介紹MATLAB 7在Windows操作系統(tǒng)中的安裝方法,但是,MATLAB 7本身適合于許多機(jī)型和操作系統(tǒng),例如Macintosh和UNIX工作站等。在本書的后面章節(jié)中,如果沒有特別說明,所有的操作都是在Windows XP操作系統(tǒng)下的MATLAB 7中進(jìn)行的。

在一般情況下,當(dāng)用戶將MATLAB的安裝光盤插入光驅(qū)后,會自動啟動“安裝向?qū)А薄H绻驅(qū)]有自動啟動,可以打開安裝光盤中的setup.exe應(yīng)用程序,啟動安裝向?qū)А?/p>

在安裝過程中出現(xiàn)的所有界面都是標(biāo)準(zhǔn)界面,用戶只需按照界面中的提示進(jìn)行操作,輸入用戶名、單位名以及軟件產(chǎn)品的序列號等。由于MATLAB 7的安裝界面相對于MATLAB之前的版本有了較大改變,下面主要介紹幾個明顯改變的地方。

首先,用戶需要在“InstaIIation Type”對話框中選擇“Custom”單選按鈕才能自行選擇軟件安裝的組件和目錄等,如圖1-1所示。

圖1-1 選擇自定義安裝選項

當(dāng)選擇了“Custom”單選按鈕后,單擊“Next”按鈕,就會出現(xiàn)MATLAB安裝選項的界面,即“Product and FoIder SeIection”對話框,可以在該對話框中選擇需要安裝的組件,如圖1-2所示。

圖1-2 選擇MATLAB組件界面

在“Product and FoIder SeIection”對話框的上面選框中,需要選擇MATLAB軟件的安裝位置和軟件的名稱。可以使用任意名稱,同時也可以將MATLAB軟件安裝在硬盤中的任何位置。單擊該對話框中的“Browse”按鈕,選擇相應(yīng)的安裝路徑,也可以直接在選框中輸入安裝路徑名稱。

提示

在默認(rèn)情況下,系統(tǒng)會將MATLAB安裝在系統(tǒng)盤中,可以使用該默認(rèn)安裝路徑。但是,由于MATLAB本身所占空間和資源較大,同時,經(jīng)常使用MATLAB軟件,會產(chǎn)生很多的臨時文件,這將給系統(tǒng)盤增加負(fù)擔(dān)。因此,建議將MATLAB安裝在其他磁盤中。

在對話框的“SeIect products to instaII”列表框中,需要選擇MATLAB軟件的安裝組件。可以直接勾選相應(yīng)的組件,進(jìn)行安裝。默認(rèn)情況下,系統(tǒng)會選中所有的組件,但是,對于一般的用戶而言,很多組件的專業(yè)性過強(qiáng),沒有安裝的必要。所以,用戶應(yīng)該根據(jù)自己的需要選擇安裝的組件。

為了幫助讀者了解組件的構(gòu)成,下面給出比較典型的組件組合方式,如表1-1所示。

表1-1 MATLAB的安裝組件

技巧

一般來講,隨著用戶對MATLAB使用的深入,可能隨時需要安裝新的工具箱。如果這個工具箱在安裝光盤中已經(jīng)包括了,可以再次使用光盤進(jìn)行安裝。如果該工具箱是新增的,可以訪問Mathworks公司的官方網(wǎng)站,單獨下載工具箱的安裝文件。

當(dāng)選擇了MATLAB的安裝組件后,單擊組件選擇界面中的“Next”按鈕,就會出現(xiàn)使用選項的界面,可以在界面中選擇MATLAB的使用選項,如圖1-3所示。

圖1-3 MATLAB選項界面

在MATLAB選項界面的上部,MATLAB為用戶設(shè)置軟件的密碼。如果選中該復(fù)選框,則可以設(shè)置操作密碼。其他用戶只能讀取MATLAB的所有相關(guān)文件,而不能編輯其中任何文件。當(dāng)用戶使用的操作系統(tǒng)是多人共用的時,為了保護(hù)自行設(shè)置和編輯的MATLAB文件,建議選中該復(fù)選框。

在該界面的中部,可以選擇為MATLAB添加快捷方式的位置。系統(tǒng)提供了三個位置:桌面、“開始”菜單和快速啟動欄。可以根據(jù)需要選擇添加的位置,一般建議選中“Desktop”和“Programs foIder on the Start Menu”復(fù)選框。這樣,可以很方便地啟動MATLAB。

在該界面的底部,可以選擇和MATLAB關(guān)聯(lián)的文件擴(kuò)展名。當(dāng)選中相應(yīng)的文件擴(kuò)展名后,在默認(rèn)的情況下,系統(tǒng)會使用MATLAB打開這些擴(kuò)展名的文件。

1.3 MATLAB 7的工作環(huán)境

在將MATLAB安裝到相應(yīng)的硬盤上之后,可以啟動MATLAB,查看MATLAB的工作環(huán)境。

在一般情況下,可以使用兩種方法來啟動MATLAB。在上面小節(jié)中,將快捷方式添加在桌面上了,因此可以雙擊桌面上的快捷方式圖標(biāo),打開如圖1-4所示的操作界面(Desktop)。

圖1-4 MATLAB操作界面的默認(rèn)外觀

如果沒有添加MATLAB的桌面快捷方式,則需要使用電腦選擇路徑matIab7.0\bin\win32文件夾中的MATLAB.exe應(yīng)用程序,同樣可以打開MATLAB的操作界面。這兩種方法的結(jié)果是完全相同的。

說明

盡管使用上面兩種方法都可以啟動MATLAB,但是,兩種方法還是有區(qū)別的。如果使用第二種方法啟動MATLAB,系統(tǒng)會將matlab7.0\bin\win32作為一個默認(rèn)的目錄。因此,建議使用第一種方法來啟動MATLAB。

1.3.1 操作界面簡介

MATLAB 7延續(xù)了MATLAB 6.x版本的操作界面,該操作界面中包含了大量的交互性工作界面,例如:通用操作界面、工具包專用界面、幫助界面和演示界面等。這些交互性界面組合在一起,構(gòu)成了MATLAB的默認(rèn)操作界面。

在默認(rèn)情況下,MATLAB的操作界面包含了3個最常見的界面:命令窗口、歷史命令窗口和工作空間瀏覽器,同時,在窗口的左下角為“開始”按鈕。

提示

在默認(rèn)情況下,還可以在MATLAB的操作界面中看到名為“Current Directory”的交互界面選項卡。如果單擊該選項卡,該交互界面就會出現(xiàn)。該交互界面是一個十分常用的界面:當(dāng)前目錄窗口。

下面詳細(xì)介紹MATLAB中常見的幾個交互界面。

命令窗口(Command Window):這是MATLAB操作界面中最為重要的窗口,也是用戶進(jìn)行各種操作的主要窗口。在這個窗口中,可以輸入各種MATLAB的命令、函數(shù)和表達(dá)式。同時,所有操作和運算的結(jié)果也會在該窗口中出現(xiàn)(圖形結(jié)果會單獨顯示)。

歷史命令窗口(Command History):在默認(rèn)情況下,該命令窗口出現(xiàn)在MATLAB操作界面的左下方。這個窗口中記錄了用戶已經(jīng)操作過的各種命令、函數(shù)和表達(dá)式。之所以記錄這些信息,主要功能有兩個:方便用戶回憶之前的操作,也可以方便用戶對這些歷史信息進(jìn)行編輯(例如:復(fù)制、重運行等)。

當(dāng)前目錄窗口(Current Directory):在默認(rèn)情況下,該命令窗口出現(xiàn)在MATLAB操作界面的左上方的后臺。在這個窗口中,可以設(shè)置當(dāng)前目錄,展示目錄中的M文件或者M(jìn)AT文件等,同時,可以編輯M文件等。

工作空間瀏覽器(Workspace Browser):在默認(rèn)情況下,該命令窗口出現(xiàn)在MATLAB操作界面的左上方的前臺。在這個窗口中,可以查看工作空間中所有變量的類別、名稱和大小。可以在這個窗口中觀察、編輯和提取這些變量。

“開始”按鈕(Start):這個按鈕是MATLAB 6.5版本后增加的按鈕。單擊這個按鈕以后,會出現(xiàn)MATLAB的快捷菜單。這個菜單中分為兩個部分,上半部分的菜單包含了各種交互界面,下半部分的菜單選項的主要功能是:窗口設(shè)置、訪問MATLAB公司的網(wǎng)頁、查看幫助文件等。

1.3.2 運行命令窗口

命令窗口(Command Window)是MATLAB的主要操作界面。關(guān)于MATLAB的大部分操作命令和結(jié)果都需要在命令窗口中進(jìn)行輸入和顯示。本小節(jié)首先介紹命令窗口的外觀特征。

由于命令窗口在默認(rèn)情況下位于MATLAB操作界面的右方,可以單擊命令窗口右上角的按鈕,使命令窗口脫離操作界面,得到的命令窗口如圖1-5所示。

圖1-5 單獨的命令窗口

和MATLAB之間的版本相比,MATLAB 7命令窗口的菜單欄有了一些調(diào)整。例如,相對于MATLAB 6.5,MATLAB 7的菜單欄中增加了“Debug”和“Desktop”選項,減少了“View”選項。其中,增加“Debug”選項是為了方便用戶編譯M文件,“Desktop”選項則是方便用戶在界面置放方式上進(jìn)行調(diào)換。

從MATLAB 6.x版本以后,當(dāng)MATLAB在Windows操作系統(tǒng)中運行時,命令窗口都會出現(xiàn)命令行提示符“>>”。

說明

如果希望將命令窗口嵌放回到MATLAB的操作界面中,可以選擇命令窗口中的“Desktop”→“Dock Command Window”命令,也可以直接單擊菜單欄中的按鈕。

1.3.3 命令窗口的顯示方式

本節(jié)中將主要介紹控制命令窗口的命令和操作設(shè)置,希望讀者可以全面了解MATLAB的命令系統(tǒng)。

在默認(rèn)情況下,MATLAB 7對命令窗口中的字符或者數(shù)碼設(shè)置了不同的顏色,這樣會使得用戶方便地查看各種信息。用戶可以根據(jù)自己的需要,對命令窗口的字體風(fēng)格、大小和顏色等進(jìn)行自定義的設(shè)置。

在MATLAB的操作界面或者命令窗口中選擇“FiIe”→“Preferences”命令,打開“Preferences”對話框,可以在其中設(shè)置字體格式等,如圖1-6所示。

圖1-6 參數(shù)設(shè)置對話框

選擇“Preferences”對話框左窗格中的“Fonts”選項,在右側(cè)會顯示命令窗口的字體屬性。默認(rèn)情況下,MATLAB將命令窗口(Command Window)、歷史窗口(Command History)和M文件編輯器(Editor)中的字體設(shè)置為相同:字體類型是Monospaced,字體屬性是PIain,大小為10。而將幫助導(dǎo)航(HeIp Navigator)、當(dāng)前記錄窗口(Current Directory)、HTML文本文字、工作空間瀏覽器(Workspace Browser)和內(nèi)存數(shù)組編輯器(Array Editor)中的字體設(shè)置為相同:字體類型是SansSerif,字體屬性是PIain,大小為10。

對于上面兩種字體類型,都可以在對應(yīng)選項的下拉菜單中選擇新的屬性,然后單擊“Preferences”對話框中的“OK”按鈕,完成屬性的設(shè)置。

注意

修改了字體的屬性之后,這些設(shè)置都將被永久保留。這些設(shè)置不會隨著MATLAB的關(guān)閉或者開啟而改變。但是,用戶只能改變各個局部的字體屬性,不能改變字體的分布設(shè)置。也就是說,可以修改命令窗口的字體屬性,但是命令窗口的字體和歷史窗口的字體屬性永遠(yuǎn)相同。

和設(shè)置字體屬性類似,可以為不同類型的變量設(shè)置顏色,以示區(qū)別。選擇“Preferences”對話框左窗格的“CoIors”選項,在對話框右側(cè)會顯示操作系統(tǒng)的字體顏色,如圖1-7所示。

圖1-7 設(shè)置字體顏色

在“Desktop tooI coIors”區(qū)域,可以設(shè)置MATLAB操作界面的工具字體顏色。默認(rèn)情況下,MATLAB會使用系統(tǒng)字體的顏色,可以根據(jù)需要取消選中“Use system coIors”復(fù)選框,然后選擇字體顏色。

在對話框中部的“M-fiIe syntax highIighting coIors”區(qū)域,可以為各種類型的字符設(shè)置顏色。MATLAB提供了6種不同類型的字符:關(guān)鍵字、字符串、系統(tǒng)命令、注釋、未結(jié)束的字符串和錯誤提示等。可以根據(jù)自己的喜好來修改這些不同類型字符的顏色。

在對話框下部的“SampIe”區(qū)域,顯示的是用戶設(shè)置的字體樣式。可以根據(jù)這個結(jié)果及時調(diào)整字體的顏色。如果對自行修改的字體顏色不滿意,單擊“Restore DefauIt CoIors”按鈕,重新啟用系統(tǒng)默認(rèn)的字體顏色。

注意

盡管MATLAB為用戶提供了十分寬松的環(huán)境來設(shè)置不同的顏色,但是,不能將不同類型的字符串設(shè)置為相同的顏色。例如,可以修改“關(guān)鍵字”的顏色,但是不能將“關(guān)鍵字”和“注釋”設(shè)置成相同的顏色。

1.3.4 數(shù)值結(jié)果的顯示方式

在默認(rèn)情況下,命令窗口的數(shù)值結(jié)果都是以format short g的格式來顯示的,可以根據(jù)計算的要求來自行設(shè)置數(shù)據(jù)結(jié)果的顯示方式。

說明

上面描述的是MATLAB數(shù)值結(jié)果的顯示方式,而不是數(shù)值的計算精度。MATLAB只是為了顯示的簡潔才采用了較少位數(shù)的顯示,在實際存儲和計算過程中使用的都是雙精度。

表1-2顯示的就是MATLAB中數(shù)值顯示格式的種類、命令和含義。

表1-2 數(shù)據(jù)顯示方式的常見命令

根據(jù)上面表格的介紹,可以直接在MATLAB的操作界面中輸入相應(yīng)的命令,查看同一個變量a的不同顯示結(jié)果,如圖1-8所示。

圖1-8 設(shè)置數(shù)值的顯示格式

可以看出,對于同一個變量a=2.563753324578901,使用不同的格式命令會在MATLAB中顯示出不同的結(jié)果。

說明

從上面的操作結(jié)果可以看出,對于數(shù)值格式的設(shè)置,如果用戶使用的是格式命令,相應(yīng)的設(shè)置只對當(dāng)前的MATLAB命令窗口有效,一旦MATLAB窗口關(guān)閉,這些設(shè)置也會失效。系統(tǒng)會恢復(fù)數(shù)值的默認(rèn)格式。

1.3.5 命令窗口的標(biāo)點符號

在MATLAB命令窗口中,不同的標(biāo)點符號具有不同的運算含義,所以有必要了解各種標(biāo)點符號的具體含義,靈活使用標(biāo)點符號,會給運算帶來很大的方便。表1-3歸納了各種常見標(biāo)點符號的作用。

表1-3 MATLAB常見標(biāo)點符號的功能

下面列舉一些簡單的例子來介紹常用標(biāo)點符號的功能。

例1.1 在MATLAB中輸入矩陣。

具體的輸入步驟如下:

step 1 在MATLAB的命令窗口中輸入下列內(nèi)容:

            A=[2,4,6;3,5,7;8,9,10]

step 2 按“Enter”鍵,結(jié)束輸入并執(zhí)行命令,得到的結(jié)果如圖1-9所示。

圖1-9 輸入數(shù)值矩陣

說明

從上面的操作結(jié)果可以看出,數(shù)值矩陣可以直接輸入方括號“[ ]”。而矩陣中的數(shù)值間隔使用的是逗號,每個數(shù)據(jù)行之間的分隔使用的是分號。最后,所有的標(biāo)點都必須在英文狀態(tài)下輸入,MATLAB無法辨識中文的標(biāo)點符號。

例1.2 在MATLAB命令窗口中輸入下面的續(xù)行命令:

            B=1+25-36+……
            37-58+77

按“Enter”鍵,結(jié)束輸入并執(zhí)行命令,得到的結(jié)果如圖1-10所示。

圖1-10 續(xù)行輸入命令行

說明

上面的案例是在MATLAB的命令窗口環(huán)境中進(jìn)行的,如果在“記事本”程序中運行上面的命令,則不能使用續(xù)行號,只能讓其自動換行。

例1.3 在MATLAB中進(jìn)行數(shù)組點乘。

具體的操作步驟如下:

step 1 在MATLAB的命令窗口中輸入下列內(nèi)容:

            >>  %例1.3.3-3演示標(biāo)點符號的用法
            >> C=[1,2,3].*[4,5,6]

step 2 按“Enter”鍵,結(jié)束輸入并執(zhí)行命令,得到的結(jié)果如圖1-11所示。

圖1-11 MATLAB中的點乘

上面的計算結(jié)果是兩個數(shù)組中對應(yīng)元素的乘積,例如,4=1×4;10=2×5;18=3×6。

說明

在圖1.11中,首先使用注釋號%引出了注釋行,在下面的計算行中首先輸入黑點,然后輸入乘號,得到點乘的結(jié)果。如果在輸入過程中沒有輸入黑點,MATLAB會提示計算錯誤,因為這兩個矩陣無法相乘。

1.3.6 輸入變量

在MATLAB的計算和編程過程中,變量和表達(dá)式都是最基礎(chǔ)的元素。因此,如果需要深入學(xué)習(xí)MATLAB,十分有必要了解MATLAB關(guān)于定義變量和表達(dá)式的基本規(guī)則。

在MATLAB中,為變量定義名稱需要滿足下列規(guī)則:

◆ 變量名稱和函數(shù)名稱有大小寫區(qū)別。對于變量名稱NumVar和numvar,MATLAB會認(rèn)為是不同的變量。exp是MATLAB內(nèi)置的指數(shù)函數(shù)名稱,因此,如果輸入exp(0),系統(tǒng)會得出結(jié)果1;而如果輸入EXP(0),MATLAB會顯示提示信息“??? Undefined command/function 'EXP'”,表明MATLAB無法識別EXP的函數(shù)名稱,如圖1-12所示。

圖1-12 函數(shù)名稱區(qū)分大小寫

◆ 變量名稱的第一個字符必須是英文字符。因此,5Var、_matrix等都是不合法的變量名稱。MATLAB 6.5以后的版本,變量名稱最多可以包含63個字符。

◆ 變量名稱中不可以包含空格或者標(biāo)點符號,但是可以包括下畫線。因此,變量名稱Num_Var是合法的,但是變量名稱Num、Var則是不合法的。

提示

盡管MATLAB對于變量名稱的限制較少,但還是建議用戶在設(shè)置變量名稱時考慮到變量的含義。例如,在M文件中,變量名稱inputname就比名稱a易于理解。

在變量名稱規(guī)則中,并沒有限制用戶使用MATLAB的預(yù)定義變量名稱,但是根據(jù)筆者經(jīng)驗,建議不要使用MATLAB預(yù)先定義的變量名稱。因為,用戶每次啟動MATLAB,系統(tǒng)就會自動產(chǎn)生這些變量,表1-4列出了常見的預(yù)定義變量名稱。

表1-4 MATLAB中的預(yù)定義變量

MATLAB沒有限制用戶使用這些預(yù)定義變量,可以在MATLAB的任何文件中將這些預(yù)定義變量重新定義,賦予新值,然后重新計算。下面的例子說明用戶可以使用MATLAB內(nèi)置的預(yù)定義變量。

例1.4 如何在MATLAB中使用預(yù)定義變量。

詳細(xì)程序清單如下:

            >> %演示用戶重新定義預(yù)定義變量
            >> pi                    %顯示系統(tǒng)的預(yù)定義變量pi
            ans =
                  3.1416
            >> R=6;                  %定義半徑
            >> perimeter=2*pi*R    %計算周長
            perimeter =
                  37.699
            >> pi=3.50;              %重新定義變量pi
            >> perimeter=2*pi*R    %重新計算周長
            perimeter =
                42
            >> clear;                %清除用戶定義的變量pi和R
            >> R=6;                  %定義半徑
            >> perimeter=2*pi*R    %重新計算周長
            perimeter =
                  37.699

在程序清單的第一行中,用戶直接輸入了“pi”,可以顯示系統(tǒng)的預(yù)定義變量pi,在默認(rèn)情況下,MATLAB會以“format short g”的數(shù)值格式顯示系統(tǒng)預(yù)先定義的數(shù)值3.1416。在后續(xù)的程序中,用戶定義了變量R,然后計算周長perimeter,得到的結(jié)果是37.699。

在后面的代碼中,重新定義變量pi,將其數(shù)值設(shè)置為3.50,然后重新計算周長,得到的結(jié)果是42,這就表明MATLAB已經(jīng)將變量pi的值改為3.50。也就是說,MATLAB接受用戶重新定義的預(yù)定義變量pi的數(shù)值。

然后使用命令cIear,清除前面步驟中定義的所有變量,重新定義半徑,然后再次計算周長,得到的結(jié)果是37.699。這就表明,MATLAB又將變量pi的數(shù)值重新設(shè)置為3.1416。

說明

在MATLAB的IEEE算法規(guī)則中,被0除是允許的。這不會導(dǎo)致任何程序的中斷,只是給出警告信息,然后使用名稱Inf或者NaN來記述。這些名稱可以在后面的代碼中得到合理運用。

1.3.7 處理復(fù)數(shù)

在一般的數(shù)學(xué)運算軟件中,復(fù)數(shù)屬于一般的變量。之所以在本節(jié)中單獨介紹關(guān)于復(fù)數(shù)的問題,是因為在MATLAB中將復(fù)數(shù)作為一個整體處理,而不是像其他程序語言那樣把實部和虛部分開處理。而復(fù)數(shù)的虛數(shù)單位用預(yù)定義變量i或者j表示。

在MATLAB中,核心處理工具是矩陣,因此需要了解復(fù)數(shù)矩陣的處理方法和普通復(fù)數(shù)單數(shù)的差別。下面利用一些簡單實例來說明MATLAB如何處理復(fù)數(shù)。

例1.5 在MATLAB中輸入復(fù)數(shù)z1=8+10i2 12 6z = + i

具體的操作步驟如下:

step 1 在MATLAB的命令窗口中輸入下列內(nèi)容:

            >> %顯示如何在MATLAB中輸入復(fù)數(shù)
            >> z1=8+10i;           %直接按照直角坐標(biāo)的方式輸入
            >> z2=12+6*i;          %運算符構(gòu)成的直角坐標(biāo)的方式輸入
            >> z3=25*exp(i*pi/3);  %運算符構(gòu)成的極坐標(biāo)的方式輸入
            >> A=[z1,z2,z3]

step 2 按“Enter”鍵,結(jié)束輸入并執(zhí)行命令,得到的結(jié)果如圖1-13所示。

圖1-13 在MATLAB中輸入復(fù)數(shù)

在圖1.13所示的操作界面中,復(fù)數(shù)z1的輸入方式是直接按照書面習(xí)慣完成的,在這種書寫格式中10i是一個完整的虛數(shù)部分,因此在10和i之間不允許有任何的空格。這種書寫格式符合大家實際運用的習(xí)慣,但是僅限于使用在復(fù)數(shù)標(biāo)量中,不能使用在復(fù)數(shù)矩陣中。

復(fù)數(shù)z2的輸入方式則將虛數(shù)部分分開成6和i,同時使用乘號連接。這種方式適用于復(fù)數(shù)矩陣。但是,需要注意的是,如果可以使用第一種書寫格式,盡量使用它,因為這種格式比復(fù)數(shù)z2的輸入方式運算速度要快。對于大型的復(fù)數(shù)矩陣,這種運算速度差別十分明顯。

例1.6 在MATLAB中輸入復(fù)數(shù)矩陣并進(jìn)行矩陣運算。

具體的操作步驟如下:

step 1 在MATLAB的命令窗口中輸入下列內(nèi)容:

            >> %顯示如何使用復(fù)數(shù)矩陣
            >> A=[1,3,5;7,9,11]-[2,4,6;8,10,12]*i;                 %使用數(shù)組輸入復(fù)數(shù)矩陣
            >> B=[1+2*i,3+4*i;5+6*i,7+8*i;9+10*i,11+12*i];    %使用元素輸入復(fù)數(shù)矩陣
            >> C=A*B

step 2 按“Enter”鍵,結(jié)束輸入并執(zhí)行命令,得到的結(jié)果如圖1-14所示。

圖1-14 在MATLAB中輸入復(fù)數(shù)矩陣

在這個例子中,使用數(shù)組方式輸入了復(fù)數(shù)矩陣A,而使用數(shù)組元素方式輸入復(fù)數(shù)矩陣B,這兩種方式都是十分常見的輸入方式,效果相同,可以根據(jù)習(xí)慣選擇。從輸入的繁易程度來看,第一種方法更加簡單,建議使用這種方法輸入復(fù)數(shù)矩陣。

說明

復(fù)數(shù)矩陣的乘法和實數(shù)矩陣的乘法計算方法是完全相同的,在例1.6中,復(fù)數(shù)矩陣A的維度是2×3,而復(fù)數(shù)矩陣B的維度是3×2,因此兩個矩陣相乘得到的結(jié)果是一個2×2矩陣。

例1.7 在MATLAB中計算例1.6中復(fù)數(shù)矩陣C的實部、虛部、模和相角。

具體的操作步驟如下:

step 1 在MATLAB的命令窗口中輸入下列內(nèi)容:

            >>  %處理復(fù)數(shù)參量(實部、虛部、模和相角)
            Real=real(C);  Imag=imag(C);                %計算復(fù)數(shù)的實部、虛部
            Mag=abs(C);    Phase=angle(C)*180/pi;      %計算復(fù)數(shù)的模、相角

step 2 依次輸入上面的各個變量名稱,按“Enter”鍵,結(jié)束輸入并執(zhí)行命令,得到的結(jié)果如圖1-15所示。

圖1-15 在MATLAB中計算復(fù)數(shù)的參量

說明

本例中的函數(shù)real、imag、abs、angle等都是MATLAB內(nèi)置的函數(shù),用來處理和計算復(fù)數(shù)的參量。同時,這些函數(shù)的參數(shù)都可以是數(shù)組類型,這樣函數(shù)可以對數(shù)組元素逐個發(fā)生作用。

1.3.8 命令窗口的控制命令

在MATLAB的命令窗口中進(jìn)行各種操作的時候,用戶會經(jīng)常遇到一些編輯工作,例如:清除窗口的程序語句,清除圖形或者關(guān)閉MATLAB程序等。這些操作在MATLAB 7中大部分都可以使用對應(yīng)的菜單或者功能按鈕來實現(xiàn),但是,在用戶編寫M文件的時候,還是有必要使用這些控制命令的,因此,在本節(jié)中歸納了MATLAB的常見控制命令和對應(yīng)功能,如表1-5所示。

表1-5 MATLAB中的常見控制命令

上面這些控制命令在整個MATLAB程序中都是通用的,也就是說,既可以在命令窗口中輸入這些控制命令,也可以在M文件或者M(jìn)AT文件的程序語句中使用這些控制命令,功能是完全相同的。例如,在命令窗口中輸入cIear命令,將會清除工作空間中的變量;如果在M文件中輸入cIear命令,也會清除變量。

說明

上面這些控制命令一直都是MATLAB中的基本通用命令,對各個版本都適用。如果使用的是MATLAB 6.x或者更低版本,都可以使用上述命令。

1.3.9 使用歷史窗口

在前面已經(jīng)簡單介紹了歷史窗口(Command History)的作用,下面將詳細(xì)介紹如何合理使用MATLAB的歷史窗口的功能。在MATLAB中,利用歷史窗口可以驗證用戶即時的想法,相當(dāng)于可以隨時進(jìn)行各種嘗試和試驗,邊做邊想。同時,MATLAB還提供了另外一個有效工具實錄命令diary。下面分別進(jìn)行詳細(xì)介紹。

在默認(rèn)的情況下,歷史窗口位于MATLAB操作桌面左下方的前臺,可以單擊歷史窗口右上方的按鈕,查看獨立的歷史窗口,如圖1-16所示。

圖1-16 歷史窗口

歷史窗口的菜單欄和命令窗口的菜單欄相同,如果希望將歷史窗口嵌放回到MATLAB的操作界面中,可以選擇歷史窗口中的“Desktop”→“Dock Command Window”命令,也可以直接單擊菜單欄中的按鈕。

在歷史窗口中,記錄著用戶在MATLAB命令窗口中輸入的所有命令行(除非用戶人為地刪除歷史窗口中的記錄)。一般而言,完整的歷史記錄包括:用戶每次啟動MATLAB的時間,每次啟動MATLAB的所有命令行。

用戶不僅能在歷史窗口中查看命令窗口中運行過的所有命令行,而且可以根據(jù)需要編輯這些命令行。下面列舉幾個常見的編輯功能。

復(fù)制命令行:這種編輯功能適用于使用原來的部分命令行。例如,用戶需要輸入新的命令行,有部分命令行和歷史命令行重復(fù),則可以在歷史窗口中點亮相應(yīng)的命令行,然后單擊鼠標(biāo)右鍵,在彈出的快捷菜單中選擇“Copy”命令,如圖1-17所示。

圖1-17 復(fù)制歷史命令行

復(fù)制歷史命令行后,可以在命令窗口中的任何地方粘貼這些命令行,如圖1-18所示。

圖1-18 粘貼歷史命令行

粘貼歷史命令行后,可以在此之后繼續(xù)輸入新的命令行,這樣就節(jié)省了重新輸入這些命令行的時間。

說明

由于上面的操作需要在歷史窗口和命令窗口中共同操作,因此需要首先將歷史窗口嵌放回到MATLAB的操作界面中。

運行命令行:這個操作的功能是運行原來輸入的命令行,得到原來命令行的結(jié)果。在歷史窗口中選擇需要運行的歷史命令行,然后單擊鼠標(biāo)右鍵,在彈出的快捷菜單中選擇“EvaIuate SeIection”命令,如圖1-19所示。

圖1-19 運行歷史命令行

運行歷史命令行后,在命令窗口中就會顯示相應(yīng)的運行結(jié)果,如圖1-20所示。

圖1-20 運行的結(jié)果

說明

如果運行的是單行命令行,則可以直接使用鼠標(biāo)左鍵來雙擊命令行;如果運行的是多行命令行,則需要按下“Ctrl”鍵同時選擇多行命令行。

創(chuàng)建M文件:可以根據(jù)需要將歷史命令行編寫成為M文件,在歷史窗口中選擇需要運行的歷史命令行,然后單擊鼠標(biāo)右鍵,在彈出的快捷菜單中選擇“Create M-FiIe”命令,如圖1-21所示。

圖1-21 創(chuàng)建M文件

選擇相應(yīng)的菜單選項后,MATLAB就會調(diào)用M文件編輯器,并且將用戶選擇的歷史命令行填寫在M文件編輯器中,如圖1-22所示。

圖1-22 創(chuàng)建完成的M文件

說明

M文件是MATLAB的重要應(yīng)用之一,在后面的章節(jié)中將詳細(xì)介紹如何使用和編輯M文件。當(dāng)通過歷史命令行創(chuàng)建了M文件后,需要經(jīng)過必要的操作才能得到完整的M文件。

1.3.10 使用實錄命令

在MATLAB中,為用戶提供了diary命令,用來創(chuàng)建“日志”文件。在這個“日志”文件中,記錄了當(dāng)前命令窗口中的所有內(nèi)容,包括命令和計算結(jié)果等。文件的保存格式是ASCII碼,因此需要使用“記事本”程序或者其他文本軟件來閱讀日志文件。

在MATLAB程序啟動的前提下,首先單擊操作界面中的“Current Directory”按鈕旁邊的瀏覽按鈕,在打開的對話框中選擇合理的路徑。在后面步驟中創(chuàng)建的日志文件會保存在該路徑中。如果用戶不修改路徑,MATLAB會將日志文件保存在默認(rèn)的MATLAB7.0\work文件夾中。

在用戶修改了保存路徑后,就可以在命令窗口中輸入關(guān)于實錄的命令,創(chuàng)建日志文件。下面舉例詳細(xì)介紹。

例1.8 在MATLAB中創(chuàng)建名為“first_diary”的日志文件,并閱讀該日志文件,如圖1-23所示。

圖1-23 創(chuàng)建日志文件

詳細(xì)的程序清單如下:

            >> diary first_diary         %創(chuàng)建名稱為first_diary的日志文件
            >> %顯示如何在MATLAB中輸入復(fù)數(shù)
            z1=8+10i;                    %直接按照直角坐標(biāo)的方式輸入
            z2=12+6*i;                  %運算符構(gòu)成的直角坐標(biāo)的方式輸入
            z3=25*exp(i*pi/3);         %運算符構(gòu)成的極坐標(biāo)的方式輸入
            A=[z1,z2,z3]
            A =
                      8 +        10i         12 +         6i       12.5 +    21.651i
            >> diary off                 %關(guān)閉記錄命令,完成日志文件

由于沒有修改保存路徑,因此可以在MATLAB7.0\work路徑中找到相應(yīng)的日志文件,并用“記事本”程序打開該日志文件,如圖1-24所示。

圖1-24 閱讀日志文件

說明

使用上面的方法創(chuàng)建的日志文件不帶有擴(kuò)展名,一般可以使用文本編輯器或者M(jìn)ATLAB的M文件編輯器來閱讀和編輯該日志文件。

1.3.11 當(dāng)前目錄瀏覽器和路徑管理

在MATLAB中包含大量的函數(shù)和數(shù)據(jù)庫,當(dāng)在命令窗口中輸入命令行的時候,MATLAB如何搜索到相應(yīng)的函數(shù)和數(shù)據(jù),怎樣有效地管理這些函數(shù)和數(shù)據(jù)庫的路徑、提高搜索的效率是本節(jié)的核心問題。

同時,在使用MATLAB的時候,會產(chǎn)生大量的MATLAB文件,如何管理好這些文件也是一個重要的問題。如果不能有效地管理這些文件,將會直接影響用戶運行MATLAB的效率。

在MATLAB中,提供當(dāng)前目錄瀏覽器來管理各種文件。在默認(rèn)的情況下,當(dāng)前目錄瀏覽器在MATLAB操作界面的左上方的后臺,單擊“Current Directory”選項卡,可以使目錄瀏覽器在MATLAB的前臺顯示。單擊目錄瀏覽器右上方的按鈕,可以查看目錄瀏覽器的詳細(xì)外觀,如圖1-25所示。

圖1-25 當(dāng)前目錄瀏覽器

在默認(rèn)情況下,當(dāng)前目錄瀏覽器包括了菜單欄、當(dāng)前目錄設(shè)置區(qū)、工具菜單和文件詳細(xì)列表等。其中,用戶需要經(jīng)常使用的是文件詳細(xì)列表區(qū)域,在該區(qū)域中,可以運行或者編輯M文件,裝載MAT數(shù)據(jù)文件等,如圖1-26所示。

圖1-26 操作和編輯M文件

上面的操作過程十分簡單,用戶首先在當(dāng)前目錄瀏覽器中選擇相應(yīng)的M文件,然后單擊鼠標(biāo)右鍵,在彈出的快捷菜單中選擇對應(yīng)的命令。例如,用戶希望運行對應(yīng)的M文件,可以選擇“Run”命令;用戶希望編輯該M文件,則選擇“Open”命令,該M文件就會出現(xiàn)在M文件的編輯器中。其他的操作都可以通過在該菜單中選擇對應(yīng)的選項來完成。

1.3.12 設(shè)置當(dāng)前目錄

在默認(rèn)的情況下,啟動MATLAB的時候,系統(tǒng)會將當(dāng)前目錄設(shè)置為“MATLAB7.0\work”或者“MATLAB7.0\bin\win32”,這取決于用戶啟動MATLAB的方式,這在前面的內(nèi)容中已經(jīng)有了介紹。

對于“MATLAB7.0\work”這個目錄路徑,在該路徑中存放用戶的文件是允許的,而且是安全的,因此可以沿用這個默認(rèn)路徑;而對于“MATLAB7.0\bin\win32”這個目錄路徑,則不建議用戶使用,如果啟動MATLAB的時候產(chǎn)生了這個路徑,建議改變這個默認(rèn)的目錄路徑。

盡管可以沿用“MATLAB7.0\work”這個目錄路徑,但是根據(jù)筆者經(jīng)驗,為了方便用戶管理各種MATLAB文件,還是建議用戶創(chuàng)建自己的工作路徑,來存放自己創(chuàng)建的應(yīng)用文件。而將“MATLAB7.0\work”這個目錄路徑作為臨時目錄使用。

創(chuàng)建工作目錄的方法和在Windows中創(chuàng)建目錄的方法完全相同,讀者可以參閱相應(yīng)的書籍。下面建議將用戶創(chuàng)建的工作目錄設(shè)置為當(dāng)前目錄,這是因為在MATLAB環(huán)境中,如果不特別指明存放目錄,MATLAB都會默認(rèn)地將文件存放在當(dāng)前目錄中。如果將自己設(shè)置的工作目錄設(shè)置為當(dāng)前目錄,就可以保證MATLAB運行的可靠和便捷。

可以在當(dāng)前目錄瀏覽器中的目錄設(shè)置框中輸入新的工作目錄,或者單擊該界面中的目錄瀏覽按鈕,選擇新的工作目錄,如圖1-27所示。

圖1-27 設(shè)置當(dāng)前目錄

除了上面的方法,習(xí)慣了編程的用戶也可以在命令窗口中輸入控制命令來修改當(dāng)前目錄。這種方法適用于MATLAB的各個版本,而且控制命令不僅可以在命令窗口中使用,也可以在M文件中使用,效果相同。設(shè)置當(dāng)前目錄的控制命令是cd,例如,用戶需要將當(dāng)前目錄設(shè)置為D:\Study\MatIab\mfiIes,對應(yīng)的控制命令為cd D:\Study\MatIab\mfiIes。

提示

使用上面兩種方法設(shè)置的當(dāng)前目錄,只在當(dāng)前開啟的MATLAB環(huán)境中有效。如果用戶重新設(shè)置MATLAB應(yīng)用程序,上面的設(shè)置操作需要重新進(jìn)行。

1.3.13 MATLAB的搜索路徑

在MATLAB中,所有的文件都被存放在一組結(jié)構(gòu)比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)哪夸浡窂街小ATLAB會將這些目錄按照一定的次序設(shè)置為搜索路徑的各個節(jié)點。當(dāng)用戶運行MATLAB的時候,程序就會沿著這個設(shè)定好的路徑進(jìn)行搜索,查找相應(yīng)的文件、函數(shù)或者具體的數(shù)據(jù)。

當(dāng)MATLAB進(jìn)行搜索的時候,會按照一定的次序進(jìn)行,例如用戶在命令窗口中輸入命令:my_matIab,程序會首先在內(nèi)存中搜索是否有名為my_matIab的變量,如果沒有找到,則再檢查my_matIab是否是內(nèi)置的函數(shù),如果沒有搜索到結(jié)果,則在當(dāng)前目錄中檢查是否有名為my_matIab的M文件,如果還是沒有搜索到,則在其他目錄中檢查是否存在名為my_matIab的M文件。

上面的搜索過程就是MATLAB的典型搜索路徑,了解這個搜索路徑就可以有效地進(jìn)行路徑管理,提高搜索效率和MATLAB的運行效率。

如果有多個目錄需要同時和MATLAB進(jìn)行信息交換,應(yīng)該將這些目錄設(shè)置在搜索路徑中,這些目錄中的所有內(nèi)容就都可以被MATLAB調(diào)用。或者,用戶設(shè)置了某個目錄來存放所有的文件和數(shù)據(jù),這個目錄也應(yīng)該被設(shè)置在MATLAB的搜索路徑中。

可以在MATLAB的命令窗口中輸入“pathtooI”命令或者選擇“FiIe”→“Set Path”命令,打開“Set Path”對話框,在其中設(shè)置路徑的各個參數(shù),如圖1-28所示。

圖1-28 “Set Path”對話框

在“Set Path”對話框中,單擊“Add FoIder”按鈕,然后選擇相應(yīng)的路徑,就可以將該路徑“D:\Study\MatIab\mfiIes”設(shè)置到搜索路徑中。在“Set Path”對話框中,可以編輯任意一個現(xiàn)存的路徑信息,例如,添加子文件夾、移動文件夾的位置或者刪除路徑等,只需單擊對話框中的對應(yīng)按鈕。

提示

在“Set Path”對話框中,存在兩種修改狀態(tài)。如果在修改路徑信息的時候,僅使用對話框左側(cè)的按鈕,那么這種修改行為只是當(dāng)前有效;如果在修改路徑信息的時候,單擊了對話框中的“Save”按鈕,則這種修改行為將永久有效。

除了上面的設(shè)置方法,MATLAB還提供了path命令來設(shè)置路徑,這個命令對于MATLAB的各個版本都適用。例如,可以使用path命令查看MATLAB的路徑信息,如圖1-29所示。

圖1-29 查看MATLAB的路徑信息

提示

使用path命令完成的路徑修改信息只在當(dāng)前MATLAB的環(huán)境中有效,當(dāng)重新啟動MATLAB后,使用該命令完成的路徑信息都將失效。

1.3.14 工作空間瀏覽器和數(shù)組編輯器

在默認(rèn)的情況下,工作空間瀏覽器位于MATLAB操作界面的左上側(cè)的后臺,單擊“Workspace”選項卡,可以使工作空間瀏覽器在MATLAB的前臺顯示。然后,單擊工作空間瀏覽器右上方的按鈕,可以查看工作空間瀏覽器的詳細(xì)外觀,如圖1-30所示。

圖1-30 工作空間瀏覽器

和其他MATLAB組件的界面相比,工作空間瀏覽器的菜單欄中多了一個“Graphics”菜單項,當(dāng)選中其中某個變量時,可以選擇該菜單項中的子選項,很方便地繪制相應(yīng)的各種圖形,如圖1-31所示。

圖1-31 圖形選項菜單

在圖形選項菜單中,可以選擇各種常見的圖表類型。如果菜單選項中沒有合適的圖表類型,可以選擇菜單中的“More PIots”選項,打開“PIot CataIog”對話框,選擇合適的圖表類型,如圖1-32所示。

圖1-32 “PIot CataIog”對話框

“PIot CataIog”對話框的左側(cè)是圖形的分類,中間表示的是圖表類型,右側(cè)則是用戶選擇的圖表類型的描述。

說明

工作空間瀏覽器中的“Graphics”菜單選項是MATLAB 7中新增的,在MATLAB 6.x版本中,并沒有該菜單選項。

除了非常強(qiáng)大的圖形繪制功能之外,工作空間瀏覽器還有其他多種應(yīng)用功能,例如內(nèi)存變量的查閱、保存和編輯等。所有這些操作都比較簡單,只需在工作空間瀏覽器中選擇相應(yīng)的變量,然后右擊鼠標(biāo),在彈出的快捷菜單中選擇相應(yīng)的命令,如圖1-33所示。

圖1-33 編輯內(nèi)存變量

對變量的操作可以從菜單選項的名稱看出,例如,“Rename”菜單選項表示對應(yīng)的操作是重命名該變量;“Copy”菜單選項表示對應(yīng)的操作是復(fù)制該變量等。

1.3.15 變量的編輯命令

在MATLAB中,用戶除了可以在工作空間瀏覽器中編輯內(nèi)存變量,還可以在MATLAB的命令窗口中輸入相應(yīng)的命令,來查閱和刪除內(nèi)存變量。下面用簡單的案例來說明如何在命令窗口中對變量進(jìn)行操作。

例1.9 在MATLAB命令窗口中查閱內(nèi)存變量。

在命令窗口中輸入who和whos命令,查看內(nèi)存變量的信息,如圖1-34所示。

圖1-34 查閱內(nèi)存變量的信息

說明

who和whos命令適用于MATLAB的各個版本,兩個命令的區(qū)別只在于內(nèi)存變量信息的詳細(xì)程度。兩個命令結(jié)果的列表次序隨具體情況而不同。

例1.10 承接上面的例子,在MATLAB命令窗口中刪除內(nèi)存變量Desp。

在命令窗口中輸入下面的命令行:

            >> clear Desp;
            >> who

得到的結(jié)果如圖1-35所示。

圖1-35 刪除內(nèi)存變量

和前面的例子對比可以看出,當(dāng)運行cIear命令后,將Desp變量從工作空間刪除,而且在工作空間瀏覽器中也將該變量刪除。

說明

如果在命令窗口中直接輸入clear命令,就可以刪除工作空間中的所有變量;如果需要刪除多個內(nèi)存變量,可以在clear命令后面依次添加刪除的變量名稱。

1.3.16 數(shù)組編輯器

在MATLAB中,數(shù)組和矩陣都是十分重要的基礎(chǔ)變量,因此MATLAB專門提供了數(shù)組編輯器這個工具來編輯數(shù)組。選擇工作空間瀏覽器中任意一個數(shù)組(就是cIass類別為doubIe的內(nèi)存變量),然后單擊工具欄中的“Open seIection”按鈕,或者直接雙擊該變量,就可以打開該變量的數(shù)組編輯器,如圖1-36所示。

圖1-36 打開數(shù)組編輯器

注意

在MATLAB中,數(shù)組編輯器只支持一維或者二維數(shù)值數(shù)組,而不支持元胞數(shù)組、構(gòu)架數(shù)組、符號類數(shù)組、三維數(shù)組、字符串?dāng)?shù)組等。因此,在前面的步驟中,必須選擇數(shù)值數(shù)組打開相應(yīng)的數(shù)組編輯器。

在上面的步驟中,打開了變量y的數(shù)組編輯器,如圖1-37所示。

圖1-37 變量的數(shù)組編輯器

可以在數(shù)組編輯器中直接編輯該變量,對于大型數(shù)組,使用數(shù)組編輯器會給用戶帶來很大的便利。

1.3.17 存取數(shù)據(jù)文件

在MATLAB中,提供了Save和Load命令來實現(xiàn)數(shù)據(jù)文件的存取。表1-6列出了命令的常見用法。

表1-6 MATLAB的文件存取命令

表1-6中列出了幾個常見的文件存取命令,可以根據(jù)需要選擇對應(yīng)的存取命令,對于一些比較少見的存取命令,可以查閱MATLAB的相關(guān)幫助。

說明

在表1-6的命令當(dāng)中,參數(shù)Filename可以帶有路徑,但是不能帶擴(kuò)展名;x、y、z代表變量名稱,個數(shù)不限,但是名稱之間必須以空格來分隔;- ASCII參數(shù)表示數(shù)據(jù)將以ASCII格式來處理,生成的文件可以使用文本編輯器來編輯,一般適用于數(shù)據(jù)較多的文件;如果命令行后面沒有- ASCII參數(shù),在默認(rèn)情況下,數(shù)據(jù)將以二進(jìn)制格式來處理,生成以mat為擴(kuò)展名的文件。

在MATLAB中,除了可以在命令窗口中輸入相應(yīng)的命令之外,也可以在工作空間中選擇相應(yīng)的按鈕,來實現(xiàn)數(shù)據(jù)文件的存取工作。例如,可以選擇工作空間瀏覽器中的“FiIe”→“Save Workspace As”命令,將所有變量保存到MAT文件中,如圖1-38所示。

圖1-38 保存所有的變量

當(dāng)選擇“Save Workspace As”命令后,打開“Save to MAT-FiIe”對話框,在對話框中輸入數(shù)據(jù)文件的名稱,然后選擇保存路徑,就可以保存所有的變量。

如果需要保存部分變量,可以在工作空間瀏覽器中同時選擇需要保存的變量,然后單擊鼠標(biāo)右鍵,在彈出的快捷菜單中選擇“Save As”命令,將選擇的變量保存到MAT文件中,如圖1-39所示。

圖1-39 保存部分變量

說明

當(dāng)選擇“Save As”命令后,同樣可以打開“Save to MAT-File”對話框,在對話框中輸入數(shù)據(jù)文件的名稱,然后選擇保存路徑,就可以保存所選擇的變量。

在MATLAB的工作空間瀏覽器中,也可以加載數(shù)據(jù)。選擇工作空間瀏覽器中的“FiIe”→“Open”命令,打開“Open”對話框,來加載數(shù)據(jù)文件中的所有變量;同時,可以選擇“FiIe”→“Import Data”命令,打開“Open”對話框,選擇需要加載的數(shù)據(jù)文件,然后單擊“打開”按鈕,打開“Import Wizard”對話框,從中選中希望加載的變量,如圖1-40所示。

圖1-40 “Import Wizard”對話框

在“Import Wizard”對話框中,左窗格中是數(shù)據(jù)文件中的變量,可以在這些變量中選擇需要加載的變量,右窗格則是用戶所選變量的預(yù)覽效果。在圖1.40中,用戶選擇的是變量“my_array”,在右窗格中顯示了該變量的預(yù)覽效果。

提示

如果某些數(shù)據(jù)是經(jīng)過很復(fù)雜的計算過程得到的,為了避免再次重復(fù)計算,通常會使用Save命令加以保存。如果在后面的操作中需要使用這些數(shù)據(jù),則可以使用Load命令來加載。

1.4 MATLAB 7的幫助系統(tǒng)

MATLAB的各個版本都為用戶提供了非常詳細(xì)的幫助系統(tǒng),可以幫助用戶更好地了解和運用MATLAB。因此,不論用戶是否使用過MATLAB,是否熟悉MATLAB,都應(yīng)該了解和掌握MATLAB的幫助系統(tǒng)。同時,在MATLAB 6.x以后的版本中,幫助系統(tǒng)的幫助方式、內(nèi)容層次相對于之前的版本發(fā)生了本質(zhì)變化,因此,更加有必要了解MATLAB 7的幫助系統(tǒng)。在本節(jié)中,將詳細(xì)介紹MATLAB 7的幫助系統(tǒng)。

1.4.1 純文本幫助

在MATLAB中,所有執(zhí)行命令或者函數(shù)的M源文件都有較為詳細(xì)的注釋,這些注釋都是用純文本的形式來表示的,一般都包括了函數(shù)的調(diào)用格式或者輸入?yún)?shù)、輸出結(jié)果的含義。這些幫助是最原始的(相當(dāng)于最底層的源文件),當(dāng)MATLAB不同版本中函數(shù)發(fā)生變化的時候,這些文本幫助也會同步更新。

下面使用簡單的例子來說明如何使用MATLAB的純文本幫助。

例1.11 如何在MATLAB中查閱幫助信息。

根據(jù)MATLAB的幫助體系,可以查閱不同范圍的幫助,具體步驟如下:

step 1 在MATLAB的命令窗口中輸入heIp heIp命令,然后按下“Enter”鍵,查閱如何在MATLAB中使用heIp命令,如圖1-41所示。

圖1-41 使用heIp命令的幫助信息

圖1.41中顯示了如何在MATLAB中使用heIp命令的幫助信息,可以詳細(xì)閱讀其中的信息來了解如何使用heIp命令。

step 2 在MATLAB的命令窗口中輸入heIp命令,然后按下“Enter”鍵,查閱關(guān)于MATLAB系統(tǒng)中的所有主題的幫助信息,如圖1-42所示。

圖1-42 查閱關(guān)于主題的幫助信息

step 3 在MATLAB的命令窗口中輸入heIp topic命令,然后按下“Enter”鍵,查閱關(guān)于該主題的所有幫助信息,如圖1-43所示。

圖1-43 查閱主題下的函數(shù)幫助信息

提示

上面的步驟中,簡單地演示了如何在MATLAB中使用help命令,來獲得各種函數(shù)、命令的幫助信息。在實際應(yīng)用中,可以靈活使用這些命令來搜索所需的幫助信息。

例1.12 如何在MATLAB中搜索各命令的幫助信息,在M函數(shù)文件中搜索包含關(guān)鍵字jacobian的所有M函數(shù)文件名,如圖1-44所示。

圖1-44 搜索M文件的幫助文件

1.4.2 演示(demo)幫助

在MATLAB中,各個工具包都有設(shè)計好的演示程序,這組演示程序在交互界面中運行,操作非常簡便。因此,運行這組演示程序,然后研究演示程序的相關(guān)M文件,對MATLAB用戶而言是十分有益的。這種演示功能對提高用戶對MATLAB的運用能力有著重要的作用。特別對于那些初學(xué)者而言,不需要了解復(fù)雜的程序就可以直觀地查看程序結(jié)果,可以加強(qiáng)用戶對MATLAB的掌握能力。

在MATLAB的命令窗口中輸入“demo”命令,就可以調(diào)用關(guān)于演示程序的幫助對話框,如圖1-45所示。

圖1-45 MATLAB的demo幫助

可以在對話框的左窗格中選擇演示的內(nèi)容,例如選擇“Graphics”選項,在右窗格中會出現(xiàn)該項目下的各種類別的演示程序。單擊對話框中的“3-D Surface PIots”選項,MATLAB中會顯示關(guān)于“3-D Surface PIots”演示程序的介紹,然后單擊對話框中的“Run this demo”選項,MATLAB會打開“3-D PIots in HandIe Graphics”對話框,這就是演示demo的交互界面,如圖1-46所示。

圖1-46 顯示demo的交互界面

演示該demo的是一個交互界面,可以調(diào)整該界面中選項按鈕的數(shù)值,改變圖形的顯示參數(shù),這些修改的參數(shù)會出現(xiàn)在“Command Window”框中,如圖1-47所示。

圖1-47 動態(tài)演示demo

除了可以在打開的動態(tài)界面中演示demo之外,還可以查看該demo的程序代碼,單擊“HeIp”對話框中的“View code for graf3d”選項,查看該GUI界面的MATLAB程序代碼,如圖1-48所示。

圖1-48 查看demo的程序代碼

提示

除了在命令窗口中輸入demo命令來調(diào)用demo的“Help”對話框之外,還可以選擇MATLAB的操作界面中的“Start”→“Demos”命令,調(diào)用demo的對話框。

1.4.3 幫助導(dǎo)航/瀏覽器

在MATLAB中提供幫助信息的“導(dǎo)航/瀏覽器”交互界面是MATLAB 6.x以后的版本的重要改進(jìn),這個交互界面主要由幫助導(dǎo)航器和幫助瀏覽器兩個部分組成。這個幫助文件和M文件中的純文本幫助無關(guān),而是MATLAB專門設(shè)置的獨立幫助系統(tǒng)。該系統(tǒng)對MATLAB的功能敘述得全面、系統(tǒng),而且界面友好,使用方便,是用戶查找?guī)椭闹匾緩健?/p>

在MATLAB的命令窗口中輸入命令“heIpbrowser”或者“heIpdesk”,或者在操作界面中單擊按鈕,打開幫助導(dǎo)航/瀏覽器交互界面,如圖1-49所示。

圖1-49 幫助導(dǎo)航/瀏覽器界面

1.4.4 Contents幫助文件目錄窗口

在默認(rèn)情況下,當(dāng)用戶在MATLAB中打開幫助導(dǎo)航/瀏覽器交互界面時,界面會顯示“Contents”選項卡。這個選項卡使用了節(jié)點可展開的目錄樹來列出各種幫助信息,直接使用鼠標(biāo)來單擊相應(yīng)的目錄條,就可以在瀏覽器中顯示出相應(yīng)標(biāo)題的HTML幫助文件。

這個窗口是向用戶提供全方位系統(tǒng)幫助的向?qū)В瑢哟吻逦⒐δ軇澐忠?guī)范,可以查找相應(yīng)的幫助信息。例如,初學(xué)用戶希望了解MATLAB,可以選擇對話框中的“MATLAB” →“Getting Started”→“Introduction”→“What Is MATLAB?” 選項,在瀏覽器中查看關(guān)于MATLAB的HTML幫助文件,如圖1-50所示。

圖1-50 查看幫助文件的目錄

提示

在MATLAB的幫助瀏覽器中,除了提供HTML類型的幫助文件,還提供了PDF類型、Web類型的幫助文件。對于不同類型的文件,在目錄樹中對應(yīng)文件名稱之前的符號會有所不同。

1.4.5 Index幫助文件索引窗口

在MATLAB中,為了提高用戶使用幫助文件的效率,專門為命令、函數(shù)和一些專用術(shù)語提供了索引表。選擇交互界面中的“Index”選項卡,然后在“Search index for”文本框中輸入需要查找的名稱,在其下面就會出現(xiàn)與此匹配的詞匯列表。同時,在瀏覽器的界面中顯示相應(yīng)的介紹內(nèi)容。

例如,在“Search index for”文本框中輸入“sin”進(jìn)行搜索,得到的結(jié)果如圖1-51所示。

圖1-51 查看“sin”的信息

提示

在MATLAB 7中,交互界面的“Index”選項中添加了A~Z的字母索引體系,當(dāng)用戶單擊其中一個字母的時候,會在其下的列表中顯示含有該字母的資源信息。

1.4.6 Search幫助文件搜索窗口

和前面“Index”選項卡不同,在“Search”選項卡中,可以利用關(guān)鍵字在全文中查找到與關(guān)鍵字相匹配的內(nèi)容。在“Search”選項卡中的搜索范圍是整個HTML文件而不僅僅是專業(yè)術(shù)語,因此其覆蓋面更加廣泛。

在默認(rèn)的情況下,該選項卡中的搜索方式是全文搜索。例如,在“Search for”文本框中輸入“IapIace”,就可以在整個HTML文件中搜索含有該字母片斷的內(nèi)容,如圖1-52所示。

圖1-52 在“Search”選項卡中查看“IapIace”的信息

在搜索結(jié)果的底部,有“Search Support Database on Web for IapIace”超鏈接,單擊該鏈接,MATLAB就會啟動IE在相關(guān)網(wǎng)站上搜索關(guān)于IapIace的資源信息。同時,在搜索界面的底部,顯示了“18 pages contain the word:IapIace”的字樣,表明搜索的結(jié)果個數(shù)。

在幫助瀏覽器中會顯示每個搜索結(jié)果的HTML文件,同時將關(guān)鍵字“IapIace”高亮顯示,方便用戶查閱相應(yīng)的信息。

注意

在MATLAB 6.5以后的版本中,MATLAB開始支持關(guān)鍵字之間的邏輯運算符AND、OR、NOT等,這些邏輯運算符都需要大寫,同時必須和關(guān)鍵字之間保持間隔。

1.5 小結(jié)

在本章中,首先向讀者介紹了MATLAB軟件的特點,然后循序漸進(jìn)地介紹了如何安裝MATLAB 7以及MATLAB 7的工作環(huán)境、幫助系統(tǒng)等內(nèi)容,希望通過本章的學(xué)習(xí),讀者能夠?qū)ATLAB有一個直觀的印象。在后面的章節(jié)中,將詳細(xì)介紹關(guān)于MATLAB的基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)操作方法。

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