MATLAB——基础知识的介绍

1.MATLAB的简介

  MATLAB是一种高效的工程计算语言，它将计算、可视化和编程等功能集于一身。
  MATLAB的英文名称为”matrix laboratory“，意为”矩阵实验室“，它是以解决矩阵计算问题为基础发展起来的一种开放性程序设计语言。它是美国MathWorks公司推出的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

2.MATLAB的特点

  MATLAB语言具有不同于其他高级语言的特点，称为第四代计算机语言，其最大的特点就是简单和直接。相比第三代计算机语言，如C语言、Fortran语言，MATLAB使人们从繁琐的程序代码中解脱出来，它丰富的函数使得开发者无需重复编程，只需简单地调用或者使用即可。
 MATLAB语言的主要特点有如下几个方面：
  （1）编程效率高：MATLAB是一种面向科学与工程计算的高级语言，允许以数字形式的语言编写程序，它更像在草稿纸上排列公式与求解问题。因此，MATLAB编程效率高、易学易用。
  （2）使用方面：MATLAB语言是一种解释执行的语言，灵活、方便，调试程序手段丰富，速度快。
  （3）扩充能力强、交互性好：具有丰富的库函数，在进行复杂的数学运算时可以直接调用。而且，MATLAB的库函数与用户文件在形式上是一样的，所以用户的文件也可以作为库函数被调用。因此，用户可以根据自己的需要方便地建立和扩充新的库函数，提供MATLAB的使用效率和扩展其功能。
  （4）语句简单：MATLAB语言的构成十分简单，使用者很快就能进行学习。
  （5）高效方便的矩阵和数组运算：MATLAB的矩阵运算是十分强大的。
  （6）便捷强大的绘图功能：MATLAB有一系列的绘图函数（命令），仅绘图的坐标就有线性坐标、对数坐标、极坐标等等，只需调用不同的绘图函数，即可在图上标出图题、纵横坐标、栅格等信息，简单易行。
  （7）功能强大、简捷的工具箱：MATLAB提供了许多方面应用问题求解的工具箱，从而大大方便了各个领域学习者的使用。目前，MATLAB提供的工具箱有信号处理、最优化、神经网络、图像处理、控制系统、系统识别、模糊系统和小波变换等等。
  （8）移植性和开放性好：MATLAB是用C语言编写的，而C语言具有良好的可移植性，因此，MATLAB可以很方便地移植到运行C语言的操作平台上，适合MATLAB的工作平台有Windows、UNIX、Linux等等。

3.MATLAB的工作桌面

  启动MATLAB后，就会进入MATLAB的默认桌面，如下图所示：

MATLAB的工作界面由当前文件夹、命令行窗口、工作区、命令历史记录4个窗口组成。

4.MATLAB的常量和变量

常量：指的是那些在MATLAB中已经预先定义其数值的变量，默认的常量如下表所示。

变量：指的是数值运算的基本单元。与C语言等其他高级语言相比，MATLAB语言中的变量无须事先定义，一个变量以其名称在语句命令中第一次合法出现而定义，运算表达式变量中不允许有未定义的变量；MATLAB也不需要预先定义变量的类型，它会自动生成变量，并根据变量的操作确定其类型。
  （1）MATLAB变量命名规则
    a.变量名区分大小写，因此A与a表示的是不同的变量。
    b.变量名以英文字母开始，第一个字母后可以使用字母、数字和下画线，但不能使用空格和标点符号。
    c.变量名长度不得超过31位，超过的部分将被忽略。
    d.某些常量也可以作为变量使用，如i在MATLAB中表示虚数单位，但也可以作为变量使用。
    e.MATLAB中的一些关键保留字，比如for、end、if、while、function、return、elseif、case、otherwise、switch、continue、else、global、break、try、catch等等，这些均不能作为变量名。
  （2）MATLAB变量的显示
     任何MATLAB语句的执行结果都可以在屏幕上显示，同时赋值给指定的变量，没有指定变量时，MATLAB将结果赋值给一个特殊的变量ans。数据的显示格式由format命令控制。format只是影响结果的显示，不影响其计算与存储。MATLAB总是以双字长浮点数（双精度）来执行所有的运算。如果结果为整数，则显示没有小数；如果不是整数，则输出形式可为如下表所示的几种形式。

5.MATLAB的命令应用举例

MATLAB的命令窗口是用户与MATLAB软件打交道的主要窗口之一。在命令窗口内可以执行两种类型的命令：
    一类是MATLAB的通用命令。
    一类是MATLAB的程序命令。

一、MATLAB的通用命令
MATLAB的通用命令一般是用来管理目录、命令、函数、变量、工作区间、文件和窗口等命令。常用的有如下几种：
  （1）cd：显示或者改变当前的工作目录
  （2）dir：显示当前目录或指定目录下的文件
  （3）clc：清除命令窗口中的所有显示信息
  （4）home：将光标移至命令窗口的最左上角
  （5）clf：清除图形窗口
  （6）clear：清除内存变量
  （7）exit：退出MATLAB
  （8）quit：退出MATLAB
  （9）path：显示搜索目录
  （10）version：显示当前所用MATLAB的软件版本号
  （11）help：获取在线帮助
  （12）上箭头：显示上一行命令
  （13）下箭头：显示下一行命令

二、MATLAB的程序命令
在命令窗口中，大部分情况是执行用户程序命令的命令。
  （1）显示现在的日期时间：clock
  （2）显示现在的日期：date
  （3）计算当x=0.5时，函数y=x³+2x²+3x-5的值
  （4）输入一个向量或者数组
  （5）输入一个3x3的矩阵
类似上述的命令均可叫MATLAB的程序命令。

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