MATLAB基本操作与语法详解

1.Matlab的简单介绍

　　在国内，目前使用Matlab的主要人群是学生和科研单位，商业环境的使用我见过一些，但很少。就不做推测和评价了。

Matlab如何如此受欢迎，我总结是4个方面：

1.高效的数值计算功能。这一点是出类拔萃，目前其他编程语言以及其他类似的数学软件无可替代；

2.完备的计算结果和编程可视化功能。这一点同样是出类拔萃，无可替代；我的博客有Matlab专栏，大部分是C#调用Matlab进行混合编程的问题，每一年都有大量的学生和其他工程人员有这个需求：直接调用Matlab的Figure。。。潜入到WinForm中去。。。这和Matlab的结果优秀的可视化功能密不可分；

3.友好完善的编程开发环境，以及接近数学表达式的自然化m语言。非常易于学习和掌握；Matlab软件就是一个编程开发环境，自带的m语言简单易用，有编程开发经验的人应该是非常容易掌握的；

4.功能丰富的应用工具箱与Help系统，目前Matlab的工具箱总数已经超过80个，覆盖了数学，统计，仿真，电子，生物信息学，金融，测试等等各个方面。与其说Matlab强大，不如说它的工具箱强大，每一个工具箱都包括与涵盖了行业内经典的一些算法和处理方法。省去了大量的麻烦，所以对于科研来说，快速的验证自己的想法，实现算法并进行测试。

2.Matlab开发环境介绍

如果要使用Matlab，安装Matlab必不可少，下面是Matlab的主界面，下面介绍几个主要窗口的作用。本文使用的是Matlab2012a，其他版本如果是Ribbon UI，除了菜单不一样，窗口也大概类似的。

　　上面就是Matlab的主界面，我用的是2012a版本，新版本2013后可能有些改变，感觉更丑。。还是这个习惯。但大概功能都差不多。看看每个部分的功能吧，菜单栏暂时就不说了，看名字一般都能懂。具体说说上图各个部分的作用。

1.Current Folder：当前路径。是当前matlab工作文件夹的路径，这个一般启动改好后，不会变动，作用不大，但有时候找文件用得上；这里会加载你经常使用的Matlab目录，可以通过下拉箭头快速切换不同的Matlab工作路径；

2.Current Folder：也是当前的工作文件夹的文件显示，这里显示文件夹的所有资源，比较好懂，需要打开文件的时候，双击对应m文件就可以了；

3.单个m文件或者函数，点击之后，会在4中显示包含的函数，就比如VS显示类中的属性，方法之类的，可以了解文件结构；

4.是3中选择文件中包括的函数，不用打开文件夹，就可以看到m文件中的函数结构；

5.Command Window 主窗口，也就是输入命令的地方，最最重要的地方吧，做一些简单的测试，学习命令的时候都可以在这里面进行，不过习惯后更喜欢用m文件，习惯就知道了；

6.WorkSpace，工作变量空间，主要是显示当前matlab中存在的变量的值，包括变量名称，值，如果是数组，会显示最大，最小值，这个地方主要是调试程序用的，相当于VS中加断点后的局部变量的值，只不过这里显示更加直观，非常有用。

7.Command History，历史命令窗口。这里有一个小技巧，就是你在命令窗口输入的命令，这里都会显示，而且你还可以用小键盘的，上下键来直接跳到前面的命令，测试的时候也更加方便；

3.那些常见的命令

　　经常使用Matlab的命令或者进行一些简单的测试，掌握和知道一些常见的命令是很有必要的，下面这些命令如果记不住，可以根据功能百度，找到对应的函数，再用，其实很快。熟练之后，也就30秒钟的事情，多了，也就记住了。

1.clear ：清除内存变量和函数，也就是把WorkSpace的变量给清空；

2.clc :清楚当前Matlab命令窗口的内容；相当于清楚屏幕吧，重新开始，简洁一点，注意clc是不清楚变量的。一般在编写m文件的时候，不是函数的话，前面一般都要加上  clear;clc; 目的就是在m文件运行的时候，把内存和屏幕都清空，以免同名称的变量影响以及屏幕容易观察；

3.help :这也是最重要的一个函数吧。在想要知道某个函数的相关说明的时候，可以使用help 函数名来获取，当然也可以打开帮助文档。不过这种方法是比较快的。

4.zeros：创建1个都为0的矩阵；ones:创建1个都为1的矩阵。参数可以是多维的，例如zeros(2,3)...

5.size：可以计算矩阵的大小，同样相关的还有length，size可以计算不同的维上的大小，例如size(A,1)..

6.rand :随机数生成器，可以直接使用生成任意纬度的矩阵，例如rand(2,3)，也是一个经常用的东西；

6.plot:绘制图像的操作，具体格式可以参考帮助。操作应该非常频繁，做科研的时候，经常要看趋势，绘图在matlab是非常常见的一件事情。。。还有一个subplot函数是将一个figure分割为多个块来操作。想想自己在C#中用mschart绘图，也是醉了。。。不过仍然得坚持，这些年来为什么抛弃matlab，所有matlab可以干的事情都拿C#来干，是一个很远的话题，以后有机会再说吧。

7.figure,hold on :在使用plot绘图的时候，默认都是在figure上面，figure可以新建一个空白图像，同时还可以使用hold on在同一个figure上面绘制多条曲线；

　　最重要的几个函数就介绍在这里吧。要掌握matlab的核心语法，还得看一下基本的matlab矩阵操作的语法，太灵活了 ，掌握几个基本的就可以完成很多工作了。

4.不得不说的矩阵操作

　　前面已经提到Matlab最重要的一点强大的数值计算功能，不仅体现其函数库的强大，更重要的是其操作语法的灵活性。随便找一本Matlab的编程入门书籍，肯定有这方面的介绍。其实矩阵操作的灵活性，强大到以至于我不敢看，日常只要掌握几个基本的操作就可以做很多事情了。特别在这里特别介绍一下，可以给你提高不少效率。

4.1 初始化的序列

　　在编写各种算法的时候，经常要对矩阵初始化。例如前面提到的zeros,one，等等都是产生矩阵的方法，同样还有其他的产生对角矩阵等方法。这里特别要提到的是产生数据或者等差数列的方法。例如

a = 1 : 10 ;%产生1-10的步长默认为1的等差数列；

b = 0:0.1:1;%产生0-1的步长为0.1的等差数量；

是不是很简洁高效。。。在其他编程语言，可能自己要封装一个方法了。然后来调用，但是在matlab里面，这一切都简化了。

4.2 矩阵操作

　　在matlab中，数组或者叫做矩阵是可以任意扩充的，不需要其他，同样对矩阵的变化易如反掌，不需要那些for循环来进行。看看几个例子，管中窥豹，大家以此类推：

data = rand(4,4) %初始化1个10*10的随机矩阵

a = data(:,1) %取data的所有行，第1列

b = data(:,[1,3]) %取所有行，第1，3列

c = data([2,3],[1,2]) %%取第2，3行，以及1，2列

看下面的运行结果，比较直观：

　　其他还有更多，如find就不多说了。。。。这里只是冰山一角。。

5.编程语法

　　看完上面的语法，有没有心动？那接下来看看matlab的m语言的一些基本语法。我们可以在命令行窗口做一些简单的测试，但并不适合于开放。当我们要完成一个完整的逻辑时，那就要用到m文件编辑器了。打开编辑器，界面如下，你就可以写了。。。这个开发环境也很强大，可以断点调试，分步执行。这是一篇总结性的文章，我身边也没有了matlab书籍，所以想到哪写到哪吧。

1.matlab中变量名大小写敏感的，官方的函数里面也没有所谓的命名规则，基本都是小写开头，习惯就好了

2.注意，如果一行语句结束，后面不加;号，就会直接在Command Window显示变量的值，加分号就只显示在WorkSpace了，在命令行窗口也是这样的，不信你可以试一下， a = 100; 和 b = 100 的区别

3.matlab中，注释的符号是 %

4.变量无需定义，你可以给它一个[]空值，在使用的时候再赋其他值。它的长度也不是固定的，你可以按你想象进行增加。

5.matlab的数据类型中，个人认为比较变态的是字符和元胞，元胞数组是一个大杂烩，可以容纳各种复杂的类型，而字符类型，踩过不少坑，每次都转不过弯来。这里分享一下。matlab拼接字符串路径或者数组，不是我们其他编程语言想象的那样哦。用 + 就可以解决。需要这样：

  ['ab' 'cde' num2str(2)] %注意中间有空格，结果：abcde2

6.虽然矩阵操作，很灵活，大部分的都可以直接一句话完成，但免不了还是要用循环的。matlab也有for,while语法。需要注意的是，每一层的for 或者while都要对应end 才行。

7.在matlab中，现在也支持面向对象编程，但我不会，使用Matlab暂时也只是用用函数，面向过程的编程啊。。。面向对象编程的使用如果大家有兴趣可以去找一下相关资料啊。matlab最常用的还是函数，和其他语言的方法类似。但是matlab的函数没有静态方法和实例方法之分，总的来说，都是静态的吧，直接调用。

编写函数使用的关键字是 function ,输入和输出参数可以是多个，例如 function [r1,r2,r3] = testfun(p1,p2,p3)

　　这里有一个注意：函数是不能直接运行的，大家可以写一个m文件调用你写的函数 就可以了，这个有编程经验的应该都懂，我要说的是，在c#中调用matlab的函数的时候，必须是function才能够被编译和调用，非function是不支持的哦。

6.关于Matlab我想说的话

　　虽然会Matlab做很多事情，但现在我已经完全脱离它了，刚开始很多不习惯，比如很多数学函数要自己写，自己去发掘，但通过慢慢积累，并发掘开源的资源，我使用了Math.NET组件来替代了它的数值计算部分，虽然语法没那么优雅，但是功能上没问题了。至于其他的功能组件，比如统计，数据挖掘等工具箱，也有相应的开源组件来完成，实在找不到的，自己根据算法来完成，其实也不难，所以在这个过程中，使用C#的能力也越来越强。

　　这并不是说Matlab不好，Matlab目前最大的问题，从实际应用上来说，主要有几个确定：

1.大的不能再大的MCR运行时，曾几何时，.NET 几十M的.net环境，就让人受不了，更加不用说Matlab的MCR，300多M了。安装后超过1G。。

2.在与其他平台交互应用还不太灵活与方便，例如在C#中调用Matlab的m函数，虽然现在支持还不错，但效率和使用门槛还是有一定的差距，不能普及；

3.虽然Matlab在分布式计算，效率以及部署方面花了很大精力，也越来越好用，但是价格让人望而却步。。。有几个工具箱我都没找到破解版。。无法试用；这方面是一个硬伤吧，别说学习了，即使买了，招几个这样的人都是个难事。。。

4.Matlab的资源太少，目前主流的开源项目托管平台，Matlab项目寥寥无几，虽然官方有一个开源的交流论坛，但人气太低，而且也是英文的，没什么用。。加上国内的研究人员，各自为战，基本不分享一些写过的Matlab代码，所以后人前仆后继，每天都在写重复的代码。。。

　　每一次安装系统的时候，总是莫名其妙的要把Matlab给安装上去，但貌似很少打开，这个月还打开了几次。。。希望不是终点，Matlab的确是一个好的工具。

最后说一下Matlab的帮助系统吧：在若干年前微软的MSDN还有离线版的时候，它应该是最好的帮助系统吧。但现在MSDN好像都不包括在VS的安装包里面了，离线版也没有多大的意义。但是Matlab一直在这样做，这也是它强大的原因之一。所以的东西都可以从帮助文档中得到。但前提你得会基本的英文，这也是一大硬伤吧，没有中文版，不过想想也可怕，这么多文章翻译为不同版本，工作量得多大。以前有论坛翻译这些文档中的函数，但好像被官方叫停了，版权原因。悲哀，人家给你免费普及做广告，居然这样。。。最后附上一张图，曾经摸爬打滚过的help系统：

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