第1部分 MATLAB基礎知識

第1章 MATLAB概述

本章包括

◆ MATLAB的安裝

◆ MATLAB的工作環境

◆ MATLAB的常見命令

◆ MATLAB的幫助系統

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出現在20世紀70年代，由FORTRAN語言編寫，主要功能是實現程序庫的接口功能。在20世紀90年代，MATLAB已經發展成為國際公認的標準計算軟件，在數值計算方面功能十分強大，從這個時候起，MATLAB的內核就采用C語言編寫，增加了數據視圖功能。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），軟件本身已經有了很大的改善，下面簡要對這些內容進行介紹。

◆ 開發環境：在MATLAB 7.0中，用戶可以同時使用多個文件和圖形窗口，可以根據自己的習慣和喜好來定制桌面環境，同時還可以為自己定義常用的快捷鍵。

◆ 代碼開發：支持函數嵌套、有條件中斷點，可以使用匿名函數定義單行函數。

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

◆ 數據可視化：提供了新的繪圖界面窗口，可以不輸入M函數代碼而直接在界面窗口中交互性地創建并編輯圖形，同時可以直接從圖形窗口中創建對應的M代碼文件。

◆ 文件I/O和外部應用程序接口：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是一個功能強大的數學工具軟件，只有在適當的系統環境中才能正常運行。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。本節將介紹MATLAB 7在PC機的Windows操作系統中的典型安裝方法。

在一般情況下，當用戶將MATLAB的安裝光盤插入光驅后，會自動啟動“安裝向導”。如果向導沒有自動啟動，可以打開安裝光盤中的setup.exe應用程序，啟動安裝向導。

在安裝過程中出現的所有界面都是標準界面，用戶只需按照界面中的提示進行操作，輸入用戶名、單位名以及軟件產品的序列號等。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

當選擇了“Custom”單選按鈕后，單擊“Next”按鈕，就會出現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，選擇相應的安裝路徑，也可以直接在選框中輸入安裝路徑名稱。

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。可以直接勾選相應的組件，進行安裝。默認情況下，系統會選中所有的組件，但是，對于一般的用戶而言，很多組件的專業性過強，沒有安裝的必要。所以，用戶應該根據自己的需要選擇安裝的組件。

為了幫助讀者了解組件的構成，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

當選擇了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為用戶設置軟件的密碼。如果選中該復選框，則可以設置操作密碼。其他用戶只能讀取MATLAB的所有相關文件，而不能編輯其中任何文件。當用戶使用的操作系統是多人共用的時，為了保護自行設置和編輯的MATLAB文件，建議選中該復選框。

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

在該界面的底部，可以選擇和MATLAB關聯的文件擴展名。當選中相應的文件擴展名后，在默認的情況下，系統會使用MATLAB打開這些擴展名的文件。

1.3 MATLAB 7的工作環境

在將MATLAB安裝到相應的硬盤上之后，可以啟動MATLAB，查看MATLAB的工作環境。

在一般情況下，可以使用兩種方法來啟動MATLAB。在上面小節中，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，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應用程序，同樣可以打開MATLAB的操作界面。這兩種方法的結果是完全相同的。

1.3.1 操作界面簡介

MATLAB 7延續了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，構成了MATLAB的默認操作界面。

在默認情況下，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。

下面詳細介紹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、函數和表達式。同時，所有操作和運算的結果也會在該窗口中出現（圖形結果會單獨顯示）。

◆ 歷史命令窗口（Command History）：在默認情況下，該命令窗口出現在MATLAB操作界面的左下方。這個窗口中記錄了用戶已經操作過的各種命令、函數和表達式。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行編輯（例如：復制、重運行等）。

◆ 當前目錄窗口（Current Directory）：在默認情況下，該命令窗口出現在MATLAB操作界面的左上方的后臺。在這個窗口中，可以設置當前目錄，展示目錄中的M文件或者MAT文件等，同時，可以編輯M文件等。

◆ 工作空間瀏覽器（Workspace Browser）：在默認情況下，該命令窗口出現在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：窗口設置、訪問MATLAB公司的網頁、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。關于MATLAB的大部分操作命令和結果都需要在命令窗口中進行輸入和顯示。本小節首先介紹命令窗口的外觀特征。

由于命令窗口在默認情況下位于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行調換。

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

1.3.3 命令窗口的顯示方式

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

在默認情況下，MATLAB 7對命令窗口中的字符或者數碼設置了不同的顏色，這樣會使得用戶方便地查看各種信息。用戶可以根據自己的需要，對命令窗口的字體風格、大小和顏色等進行自定義的設置。

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，可以在其中設置字體格式等，如圖1-6所示。

圖1-6 參數設置對話框

選擇“Preferences”對話框左窗格中的“Fonts”選項，在右側會顯示命令窗口的字體屬性。默認情況下，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。而將幫助導航（HeIp Navigator）、當前記錄窗口（Current Directory）、HTML文本文字、工作空間瀏覽器（Workspace Browser）和內存數組編輯器（Array Editor）中的字體設置為相同：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，完成屬性的設置。

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

圖1-7 設置字體顏色

在“Desktop tooI coIors”區域，可以設置MATLAB操作界面的工具字體顏色。默認情況下，MATLAB會使用系統字體的顏色，可以根據需要取消選中“Use system coIors”復選框，然后選擇字體顏色。

在對話框中部的“M-fiIe syntax highIighting coIors”區域，可以為各種類型的字符設置顏色。MATLAB提供了6種不同類型的字符：關鍵字、字符串、系統命令、注釋、未結束的字符串和錯誤提示等。可以根據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”區域，顯示的是用戶設置的字體樣式。可以根據這個結果及時調整字體的顏色。如果對自行修改的字體顏色不滿意，單擊“Restore DefauIt CoIors”按鈕，重新啟用系統默認的字體顏色。

1.3.4 數值結果的顯示方式

在默認情況下，命令窗口的數值結果都是以format short g的格式來顯示的，可以根據計算的要求來自行設置數據結果的顯示方式。

表1-2顯示的就是MATLAB中數值顯示格式的種類、命令和含義。

表1-2 數據顯示方式的常見命令

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

圖1-8 設置數值的顯示格式

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中顯示出不同的結果。

1.3.5 命令窗口的標點符號

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

表1-3 MATLAB常見標點符號的功能

下面列舉一些簡單的例子來介紹常用標點符號的功能。

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容：

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

step 2 按“Enter”鍵，結束輸入并執行命令，得到的結果如圖1-9所示。

圖1-9 輸入數值矩陣

例1.2 在MATLAB命令窗口中輸入下面的續行命令：

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

按“Enter”鍵，結束輸入并執行命令，得到的結果如圖1-10所示。

圖1-10 續行輸入命令行

例1.3 在MATLAB中進行數組點乘。

具體的操作步驟如下：

step 1 在MATLAB的命令窗口中輸入下列內容：

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

step 2 按“Enter”鍵，結束輸入并執行命令，得到的結果如圖1-11所示。

圖1-11 MATLAB中的點乘

上面的計算結果是兩個數組中對應元素的乘積，例如，4=1×4；10=2×5；18=3×6。

1.3.6 輸入變量

在MATLAB的計算和編程過程中，變量和表達式都是最基礎的元素。因此，如果需要深入學習MATLAB，十分有必要了解MATLAB關于定義變量和表達式的基本規則。

在MATLAB中，為變量定義名稱需要滿足下列規則：

◆ 變量名稱和函數名稱有大小寫區別。對于變量名稱NumVar和numvar，MATLAB會認為是不同的變量。exp是MATLAB內置的指數函數名稱，因此，如果輸入exp(0)，系統會得出結果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的函數名稱，如圖1-12所示。

圖1-12 函數名稱區分大小寫

◆ 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。

在變量名稱規則中，并沒有限制用戶使用MATLAB的預定義變量名稱，但是根據筆者經驗，建議不要使用MATLAB預先定義的變量名稱。因為，用戶每次啟動MATLAB，系統就會自動產生這些變量，表1-4列出了常見的預定義變量名稱。

表1-4 MATLAB中的預定義變量

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

例1.4 如何在MATLAB中使用預定義變量。

詳細程序清單如下：

            >> %演示用戶重新定義預定義變量
            >> pi                    %顯示系統的預定義變量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”，可以顯示系統的預定義變量pi，在默認情況下，MATLAB會以“format short g”的數值格式顯示系統預先定義的數值3.1416。在后續的程序中，用戶定義了變量R，然后計算周長perimeter，得到的結果是37.699。

在后面的代碼中，重新定義變量pi，將其數值設置為3.50，然后重新計算周長，得到的結果是42，這就表明MATLAB已經將變量pi的值改為3.50。也就是說，MATLAB接受用戶重新定義的預定義變量pi的數值。

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，得到的結果是37.699。這就表明，MATLAB又將變量pi的數值重新設置為3.1416。

1.3.7 處理復數

在一般的數學運算軟件中，復數屬于一般的變量。之所以在本節中單獨介紹關于復數的問題，是因為在MATLAB中將復數作為一個整體處理，而不是像其他程序語言那樣把實部和虛部分開處理。而復數的虛數單位用預定義變量i或者j表示。

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

例1.5 在MATLAB中輸入復數z1=8+10i，2 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容：

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

step 2 按“Enter”鍵，結束輸入并執行命令，得到的結果如圖1-13所示。

圖1-13 在MATLAB中輸入復數

在圖1.13所示的操作界面中，復數z1的輸入方式是直接按照書面習慣完成的，在這種書寫格式中10i是一個完整的虛數部分，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慣，但是僅限于使用在復數標量中，不能使用在復數矩陣中。

復數z2的輸入方式則將虛數部分分開成6和i，同時使用乘號連接。這種方式適用于復數矩陣。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，因為這種格式比復數z2的輸入方式運算速度要快。對于大型的復數矩陣，這種運算速度差別十分明顯。

例1.6 在MATLAB中輸入復數矩陣并進行矩陣運算。

具體的操作步驟如下：

step 1 在MATLAB的命令窗口中輸入下列內容：

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

step 2 按“Enter”鍵，結束輸入并執行命令，得到的結果如圖1-14所示。

圖1-14 在MATLAB中輸入復數矩陣

在這個例子中，使用數組方式輸入了復數矩陣A，而使用數組元素方式輸入復數矩陣B，這兩種方式都是十分常見的輸入方式，效果相同，可以根據習慣選擇。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數矩陣。

例1.7 在MATLAB中計算例1.6中復數矩陣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容：

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

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

圖1-15 在MATLAB中計算復數的參量

1.3.8 命令窗口的控制命令

在MATLAB的命令窗口中進行各種操作的時候，用戶會經常遇到一些編輯工作，例如：清除窗口的程序語句，清除圖形或者關閉MATLAB程序等。這些操作在MATLAB 7中大部分都可以使用對應的菜單或者功能按鈕來實現，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，在本節中歸納了MATLAB的常見控制命令和對應功能，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MAT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。

1.3.9 使用歷史窗口

在前面已經簡單介紹了歷史窗口（Command History）的作用，下面將詳細介紹如何合理使用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，相當于可以隨時進行各種嘗試和試驗，邊做邊想。同時，MATLAB還提供了另外一個有效工具實錄命令diary。下面分別進行詳細介紹。

在默認的情況下，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，而且可以根據需要編輯這些命令行。下面列舉幾個常見的編輯功能。

◆ 復制命令行：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，則可以在歷史窗口中點亮相應的命令行，然后單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“Copy”命令，如圖1-17所示。

圖1-17 復制歷史命令行

復制歷史命令行后，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，可以在此之后繼續輸入新的命令行，這樣就節省了重新輸入這些命令行的時間。

◆ 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的運行結果，如圖1-20所示。

圖1-20 運行的結果

◆ 創建M文件：可以根據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 創建M文件

選擇相應的菜單選項后，MATLAB就會調用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 創建完成的M文件

1.3.10 使用實錄命令

在MATLAB中，為用戶提供了diary命令，用來創建“日志”文件。在這個“日志”文件中，記錄了當前命令窗口中的所有內容，包括命令和計算結果等。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于實錄的命令，創建日志文件。下面舉例詳細介紹。

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

圖1-23 創建日志文件

詳細的程序清單如下：

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

1.3.11 當前目錄瀏覽器和路徑管理

在MATLAB中包含大量的函數和數據庫，當在命令窗口中輸入命令行的時候，MATLAB如何搜索到相應的函數和數據，怎樣有效地管理這些函數和數據庫的路徑、提高搜索的效率是本節的核心問題。

同時，在使用MATLAB的時候，會產生大量的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，提供當前目錄瀏覽器來管理各種文件。在默認的情況下，當前目錄瀏覽器在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外觀，如圖1-25所示。

圖1-25 當前目錄瀏覽器

在默認情況下，當前目錄瀏覽器包括了菜單欄、當前目錄設置區、工具菜單和文件詳細列表等。其中，用戶需要經常使用的是文件詳細列表區域，在該區域中，可以運行或者編輯M文件，裝載MAT數據文件等，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，用戶首先在當前目錄瀏覽器中選擇相應的M文件，然后單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇對應的命令。例如，用戶希望運行對應的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的選項來完成。

1.3.12 設置當前目錄

在默認的情況下，啟動MATLAB的時候，系統會將當前目錄設置為“MATLAB7.0\work”或者“MATLAB7.0\bin\win32”，這取決于用戶啟動MATLAB的方式，這在前面的內容中已經有了介紹。

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的時候產生了這個路徑，建議改變這個默認的目錄路徑。

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

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

可以在當前目錄瀏覽器中的目錄設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 設置當前目錄

除了上面的方法，習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。設置當前目錄的控制命令是cd，例如，用戶需要將當前目錄設置為D:\Study\MatIab\mfiIes，對應的控制命令為cd D:\Study\MatIab\mfiIes。

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構比較嚴謹的目錄路徑中。MATLAB會將這些目錄按照一定的次序設置為搜索路徑的各個節點。當用戶運行MATLAB的時候，程序就會沿著這個設定好的路徑進行搜索，查找相應的文件、函數或者具體的數據。

當MATLAB進行搜索的時候，會按照一定的次序進行，例如用戶在命令窗口中輸入命令：my_matIab，程序會首先在內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是否是內置的函數，如果沒有搜索到結果，則在當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進行信息交換，應該將這些目錄設置在搜索路徑中，這些目錄中的所有內容就都可以被MATLAB調用。或者，用戶設置了某個目錄來存放所有的文件和數據，這個目錄也應該被設置在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，在其中設置路徑的各個參數，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，然后選擇相應的路徑，就可以將該路徑“D:\Study\MatIab\mfiIes”設置到搜索路徑中。在“Set Path”對話框中，可以編輯任意一個現存的路徑信息，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按鈕。

除了上面的設置方法，MATLAB還提供了path命令來設置路徑，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

1.3.14 工作空間瀏覽器和數組編輯器

在默認的情況下，工作空間瀏覽器位于MATLAB操作界面的左上側的后臺，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”對話框的左側是圖形的分類，中間表示的是圖表類型，右側則是用戶選擇的圖表類型的描述。

除了非常強大的圖形繪制功能之外，工作空間瀏覽器還有其他多種應用功能，例如內存變量的查閱、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的變量，然后右擊鼠標，在彈出的快捷菜單中選擇相應的命令，如圖1-33所示。

圖1-33 編輯內存變量

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

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存變量，還可以在MATLAB的命令窗口中輸入相應的命令，來查閱和刪除內存變量。下面用簡單的案例來說明如何在命令窗口中對變量進行操作。

例1.9 在MATLAB命令窗口中查閱內存變量。

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

圖1-34 查閱內存變量的信息

例1.10 承接上面的例子，在MATLAB命令窗口中刪除內存變量Desp。

在命令窗口中輸入下面的命令行：

            >> clear Desp;
            >> who

得到的結果如圖1-35所示。

圖1-35 刪除內存變量

和前面的例子對比可以看出，當運行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。

1.3.16 數組編輯器

在MATLAB中，數組和矩陣都是十分重要的基礎變量，因此MATLAB專門提供了數組編輯器這個工具來編輯數組。選擇工作空間瀏覽器中任意一個數組（就是cIass類別為doubIe的內存變量），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組編輯器，如圖1-36所示。

圖1-36 打開數組編輯器

在上面的步驟中，打開了變量y的數組編輯器，如圖1-37所示。

圖1-37 變量的數組編輯器

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

1.3.17 存取數據文件

在MATLAB中，提供了Save和Load命令來實現數據文件的存取。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，可以根據需要選擇對應的存取命令，對于一些比較少見的存取命令，可以查閱MATLAB的相關幫助。

在MATLAB中，除了可以在命令窗口中輸入相應的命令之外，也可以在工作空間中選擇相應的按鈕，來實現數據文件的存取工作。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，在對話框中輸入數據文件的名稱，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

在MATLAB的工作空間瀏覽器中，也可以加載數據。選擇工作空間瀏覽器中的“FiIe”→“Open”命令，打開“Open”對話框，來加載數據文件中的所有變量；同時，可以選擇“FiIe”→“Import Data”命令，打開“Open”對話框，選擇需要加載的數據文件，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，左窗格中是數據文件中的變量，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覽效果。

1.4 MATLAB 7的幫助系統

MATLAB的各個版本都為用戶提供了非常詳細的幫助系統，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，都應該了解和掌握MATLAB的幫助系統。同時，在MATLAB 6.x以后的版本中，幫助系統的幫助方式、內容層次相對于之前的版本發生了本質變化，因此，更加有必要了解MATLAB 7的幫助系統。在本節中，將詳細介紹MATLAB 7的幫助系統。

1.4.1 純文本幫助

在MATLAB中，所有執行命令或者函數的M源文件都有較為詳細的注釋，這些注釋都是用純文本的形式來表示的，一般都包括了函數的調用格式或者輸入參數、輸出結果的含義。這些幫助是最原始的（相當于最底層的源文件），當MATLAB不同版本中函數發生變化的時候，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，查閱關于MATLAB系統中的所有主題的幫助信息，如圖1-42所示。

圖1-42 查閱關于主題的幫助信息

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函數文件中搜索包含關鍵字jacobian的所有M函數文件名，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。特別對于那些初學者而言，不需要了解復雜的程序就可以直觀地查看程序結果，可以加強用戶對MATLAB的掌握能力。

在MATLAB的命令窗口中輸入“demo”命令，就可以調用關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容，例如選擇“Graphics”選項，在右窗格中會出現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，可以調整該界面中選項按鈕的數值，改變圖形的顯示參數，這些修改的參數會出現在“Command Window”框中，如圖1-47所示。

圖1-47 動態演示demo

除了可以在打開的動態界面中演示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

1.4.3 幫助導航/瀏覽器

在MATLAB中提供幫助信息的“導航/瀏覽器”交互界面是MATLAB 6.x以后的版本的重要改進，這個交互界面主要由幫助導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，而是MATLAB專門設置的獨立幫助系統。該系統對MATLAB的功能敘述得全面、系統，而且界面友好，使用方便，是用戶查找幫助的重要途徑。

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，打開幫助導航/瀏覽器交互界面，如圖1-49所示。

圖1-49 幫助導航/瀏覽器界面

1.4.4 Contents幫助文件目錄窗口

在默認情況下，當用戶在MATLAB中打開幫助導航/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點可展開的目錄樹來列出各種幫助信息，直接使用鼠標來單擊相應的目錄條，就可以在瀏覽器中顯示出相應標題的HTML幫助文件。

這個窗口是向用戶提供全方位系統幫助的向導，層次清晰、功能劃分規范，可以查找相應的幫助信息。例如，初學用戶希望了解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

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、函數和一些專用術語提供了索引表。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，在其下面就會出現與此匹配的詞匯列表。同時，在瀏覽器的界面中顯示相應的介紹內容。

例如，在“Search index for”文本框中輸入“sin”進行搜索，得到的結果如圖1-51所示。

圖1-51 查看“sin”的信息

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，可以利用關鍵字在全文中查找到與關鍵字相匹配的內容。在“Search”選項卡中的搜索范圍是整個HTML文件而不僅僅是專業術語，因此其覆蓋面更加廣泛。

在默認的情況下，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在相關網站上搜索關于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，表明搜索的結果個數。

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

1.5 小結

在本章中，首先向讀者介紹了MATLAB軟件的特點，然后循序漸進地介紹了如何安裝MATLAB 7以及MATLAB 7的工作環境、幫助系統等內容，希望通過本章的學習，讀者能夠對MATLAB有一個直觀的印象。在后面的章節中，將詳細介紹關于MATLAB的基礎知識和基礎操作方法。