MATLAB编程入门：从零开始

一. MATLAB语言优势

MATLAB语言是当前国际上自动控制领域的首选计算机语言，也是很多理工科专业最适合的计算机数学语言。通过学习MATLAB可以更深入地理解和掌握数学问题的求解思路，提高求解数学问题的能力。MATLAB语言的主要优势，现在列举五点：

• 简洁高效性
• 科学运算功能
• 绘图功能
• 庞大的工具箱与模块集
• 强大的动态系统仿真功能

二. 基本命令简介

2.1 通用命令

2.2 常用的窗口帮助命令

2.3 列举常用的语句

（1）help命令

直接输入help，MATLAB将列出所有的帮助主题，每个帮助主题对应于MATLAB搜索路径中的一个目录。help后可加帮助主题，可获得指定主题的帮助信息。

help后可加函数名；如果后加命令名，将得到指定命令的用法。

（2）demo命令

(3)helpwin命令

该命令用于打开MATLAB的帮助文件窗。

(4) lookfor 命令

该命令允许用户通过完整的或部分关键字来搜索要查找的内容。

（5）who和whos命令

该命令可列出在MATLAB工作内存中驻留的变量名

（6）exist命令

该命令可查找或检查变量和函数的存在性。

三. 变量基础

MATLAB语言的变量命名遵循以下四个规则：

• 变量名必须是不含空格的单个词；
• 变量名区分大小写；
• 变量名最多不超过19个字符；
• 变量名必须以字母开头，之后可以是任意字母、数字或下划线，变量名中不允许使用标点符号；

MATLAB中有一些保留的常量，如下：

特殊变量	取值
ans	用于结果的缺省变量名
pi	圆周率
eps	计算机的最小数，当和1相加就产生一个比1大的数
flops	浮点运算数
inf	无穷大，如1/0
NaN	不定量，如0/0
i,j
nargin	所用函数的输入变量数目
nargout	所用函数的输出变量数目
realmin	最小可用正实数
realmax	最大可用正实数

四. 数学运算与符号

MATLAB的每条命令后，若为逗号或者无标点符号，则显示命令的结果；若命令后为分号，则禁止显示结果。

“%” 后面所有文字为注释。

“...”表示续行。

五. 数据结构

5.1 数值型数据结构

按照IEEE标准，双精度数值变量有64位（占8字节），11指数位，53数值位和一个符号位，大小在到之间，可以利用double()函数进行转换。

unit8()代表无符号位的8位整形数据类型，值域是0至255，常用于图像表示和处理，可以节省存储空间，并提高处理速度。

其他的还有int8(),int 16(),int 32(), unit 16(), unit 32()。

5.2 符号型变量数据类型

符号型的表示，sym(A)，常用于公式推导和解析解解法。符号变量声明的格式如下：

syms var_list var_props

举两个例子

syms a b real syms c positive

符号型数值可以采用变精度函数求值，格式如下：

vpa(A) vpa(A,n)

举两个例子

MATLAB代码如下：

ans1=vpa(pi) ans2=vpa(pi,60)

运行结果：

   ans1 =3.1415926535897932384626433832795


   ans2 =3.14159265358979323846264338327950288419716939937510582097494

5.3其他数据结构

字符串型数据需要用单引号括起来；

多维数组是矩阵的直接扩展，具有多个下标；

单元数组可以将不同类型的数据集成到一个变量名下面，用{}表示。比如用A{i，j}可以表示单元数组A的第i行，第j列的内容；

类与对象允许用户自己编写包含各种复杂详细的变量，可以定义传递函数。

六. 基本语句结构

6.1 直接赋值语句

格式遵循：赋值变量=赋值表达式

例题1

利用MATLAB将的值赋给a

解：

MATLAB代码如下:

a=pi^2

运行结果：

a =9.869604401089358

例题2

利用MATLAB表示B矩阵：

B=\begin{bmatrix}1+9j&2+8j&3+7j\\4+6j&5+5j&6+4j\\7+3j&8+2j&0+j \end{}   B=\begin{bmatrix}1+9j&2+8j&3+7j\\4+6j&5+5j&6+4j\\7+3j&8+2j&0+j \end{}   B=\begin{bmatrix}1+9j&2+8j&3+7j\\4+6j&5+5j&6+4j\\7+3j&8+2j&0+j \end{}

解：

MATLAB代码如下：

 B=[1+9i,2+8i,3+7i;4+6i,5+5i,6+4i;7+3i,8+2i,1i]

运行结果：

B =

1.000000000000000 + 9.000000000000000i  2.000000000000000 + 8.000000000000000i 3.000000000000000 + 7.000000000000000i

   4.000000000000000 + 6.000000000000000i  5.000000000000000 + 5.000000000000000i 6.000000000000000 + 4.000000000000000i

   7.000000000000000 + 3.000000000000000i  8.000000000000000 + 2.000000000000000i 0.000000000000000 + 1.000000000000000i

6.2函数调用语句

函数调用在MATLAB中的格式如下：

[a,b,c]=my_fun(d,e,f,c)%[返回变量列表]=函数名（输入变量列表）

6.3冒号表达式

在MATLAB中格式如下：

v=s1:s2:s3%该函数生成一个行向量v%s1是起始值%s2是步长，如果省略则默认为1%s3是最大值

例题3

用不同的步距生成间向量。

解：

MATLAB代码如下：

v1=0:0.2:pi %步距0.2 v2=0:-0.1:pi  %步距为负，不能生成向量，会生成空矩阵 v3=0:pi v4=pi:-1:0 %逆序排列构成新向量 v5=[0:0.4:pi,pi]

运行结果：

   v1 =

 列 1 至 6

0   0.200000000000000   0.400000000000000   0.600000000000000   0.800000000000000   1.000000000000000

 列 7 至 12

1.200000000000000   1.400000000000000   1.600000000000000   1.800000000000000   2.000000000000000   2.200000000000000

 列 13 至 16

2.400000000000000   2.600000000000000   2.800000000000000   3.000000000000000

   v2 =空的 1×0 double 行向量

   v3 =  0     1     2     3

   v4 =3.141592653589793   2.141592653589793   1.141592653589793   0.141592653589793

   v5 =

 列 1 至 6

0   0.400000000000000   0.800000000000000   1.200000000000000   1.600000000000000   2.000000000000000

 列 7 至 9

  2.400000000000000   2.800000000000000   3.141592653589793

七. 子矩阵的提取

基本语句格式如下：

B=A(v1,v2)%v1,v2分别代表提取行列号构成的向量

例题4

提取矩阵A的全部奇数行，所有列。

A=\begin{bmatrix}1&2&3&4\\3&4&5&6\\5&6&7&8\\7&8&9&0 \end{}   A=\begin{bmatrix}1&2&3&4\\3&4&5&6\\5&6&7&8\\7&8&9&0 \end{}   A=\begin{bmatrix}1&2&3&4\\3&4&5&6\\5&6&7&8\\7&8&9&0 \end{}

解：

MATLAB代码如下：

A=[1 2 3 4;3 4 5 6;5 6 7 8;7 8 9 0];B1=A(1:2:end,:) %提取全部奇数行，所有列

运行结果：

   B1 =

    1     2     3     4

        5     6     7     8

以例题4为例子可以进一步提取形成子矩阵。

MATLAB代码如下：

A=[1 2 3 4;3 4 5 6;5 6 7 8;7 8 9 0]; %提取3,2,1行，2，,3，,4列构成子矩阵B2=A([3 2 1],[2 3 4]) %将A矩阵左右翻转，即最后一列排在最前面B3=A(:,end:-1:1)

运行结果如下：

B2 =

    6     7     8

        4     5     6

        2     3     4

   B3 =

    4     3     2     1

        6     5     4     3

        8     7     6     5

        0     9     8     7

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