Matlab 使用笔记（本人出品，必属精品）
更新时间: 2020/8/20
小姐姐来源于网络
听说，在博客中挂小姐姐会增加访问量
【日志】
2020/5/13
原谅我将CSDN 作为笔记本使用，关键是它太方便了，只要有网就可以在终端上查看，而且还可以更改，可以贴代码，插图片。今天先把框架做好，内容什么的咱们来日方长。话不多说，直接开整 >>
CSDN 上带的makedown 编辑器为啥没有matlab ，注释只好用//了，matlab 实际注释标识符为 %
2020/5/20
突然发现之前的课件都是精华啊！只是当时没有好好总结，不然现在也不用如此费力写总结辽。
不想把文章搞得太长，所以后面将 实用操作 部分和 常用功能 部分划到子博客中，本篇博客之介绍基础知识部分。
PART I 基础知识
1.HELP
像MATLAB 如此高质量的软件，自己的帮助系统已经十分完备详细了，想要玩转MATLAB 就要首先学会如何获取帮助：
1.help
help //显示help 主题一览表
help plot //显示有关三维做图指令
help [ //显示特殊字符与符号帮助
help help //显示help 的帮助信息
2.lookfor
lookfor //它可提供通过一般的关键词，搜索出一组与之相关的命令
lookfor fourier //eg. 寻找含有傅立叶变换的相关指令
3.demo //打开帮助文档,会有许多函数等的使用示例
4.helpwin //ATLAB file help displayed in a window
5.helpdesk //omprehensive hypertext documentation and troubleshooting.
数据类型小总结
2.文件路径
关于文件路径，好像所有的软件或是语言都是通用的，也许是大家约定俗成的，反正用起来很相似。
文件分为相对路径（= 当前工作路径 + filename）和绝对路径（以盘符开头的）
1.获取当前工作路径
cd
2.更改当前工作路径,filepath 为要设置的工作路径
cd('filepath')
pathtool //弹出设置路径的窗口
//或者可以在编辑界面上方直接修改
3.返回上一文件路径
cd('..\')
//目前就会这几招，以后用到其他的再来补充
3.常用符号/ 操作命令/ 键盘操作和快捷键/ 预定义变量
1.常用符号的含义
| 符号 | 含义 | 符号 | 含义 |
|---|---|---|---|
| ; | 区分行，取消运行显示等 | . | 小数点以及域访问等 |
| , | 区分列，函数参数分隔符等 | … | 连接语句（续行符） |
| : | 在数组中应用较多 | ’ ’ | 字符串的标识符号 |
| ( ) | 指定运算优先级等 | = | 赋值符号 |
| [ ] | 矩阵定义的标志等 | ! | 调用操作系统命令 |
| { } | 用于构成元胞数组等 | % | 注释语句的标识 |
| ’ | 共轭转置符号 | .’ | 非共轭转置 |
2.常用操作命令
| 命令 | 功能 | 命令 | 功能 |
|---|---|---|---|
| hold | 图形保持命令 | disp | 显示变量或文字内容 |
| clc | 清除工作窗 | load | 加载指定文件的变量 |
| clear | 清除内存变量 | cd | 显示或改变工作目录 |
| clf | 清除图形窗口 | echo | 工作窗信息显示开关 |
| diary | 日志文件命令 | quit | 退出MATLAB |
| path | 显示搜索目录 | save | 保存内存变量到指定文件 |
| type | 显示文件内容 | dir | 显示当前目录下文件 |
| pack | 整理内存碎片 | who/whos | 返回工作空间中都有哪些变量/size |
3.键盘操作和快捷键
| 按钮和快捷键 | 功能 | 按钮和快捷键 | 功能 |
|---|---|---|---|
| ↑(Ctrl＋ p) | 调用上一行 | Home(Ctrl＋ a) | 光标置于当前行开头 |
| ↓(Ctrl＋ n) | 调用下一行 | End(Ctrl＋ e) | 光标置于当前行结尾 |
| ←(Ctrl＋ b) | 光标左移一字符 | Esc(Ctrl＋ u) | 清除当前输入行 |
| →(Ctrl＋ f) | 光标右移一字符 | Del(Ctrl＋ d) | 删除光标处字符 |
| Ctrl＋← | 光标左移一单词 | Backspace(Ctrl ＋h) | 删除光标前字符 |
| Ctrl＋→ | 光标右移一单词 | Ctrl＋ z | 恢复上一次删除 |
| Ctrl＋R | 快速注释 | Ctrl＋ T | 取消注释 |
| Ctrl＋C | 中止程序 | F12 | 设置/清除断点 |
| F5 | 执行 | F10 | 单步执行 |
| F11 | 单步执行，入函数 | ||
| Ctrl＋= | 全部折叠 | Ctrl＋shift + = | 全部展开 |
更多快捷键：
https://wenku.baidu.com/view/351cd91c7f1922791688e8c8?ivk_sa=1023194j
4.预先定义其数值的变量
| 名称 | 说明 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|---|
| pi | 圆周率常数 | eps | 浮点数的相对误差 |
| INF | 无穷大 | i (或j) | 虚数单位 |
| NaN(或nan) | 不定值 | nargin | 函数实际输入参数个数 |
| realmax | 最大的正实数 | nargout | 函数实际输出参数个数 |
| realmin | 最小的正实数 | ANS(或ans) | 默认变量名，存储最近一次运算结果 |
5.数学函数
| 函数名 | 含义 | 函数名 | 含义 |
|---|---|---|---|
| sin( ) | 正弦函数 | cos( ) | 余弦函数 |
| tan( ) | 正切函数 | cot( ) | 余切函数 |
| asin( ) | 反正弦函数 | acos( ) | 反余弦函数 |
| atan( ) | 反正切函数 | acot( ) | 反余切函数 |
| sec( ) | 正割函数 | csc( ) | 余割函数 |
| asec( ) | 反正割函数 | acsc( ) | 反余割函数 |
| sinh( ) | 双曲正弦函数 | tanh( ) | 双曲正切函数 |
| asinh( ) | 反双曲正弦函数 | acosh( ) | 反双曲余弦函数 |
| atanh( ) | 反双曲正切函数 | exp( ) | 以e为底的指数函数 |
| sqrt( ) | 平方根函数 | log( ) | 自然对数函数 |
| log10( ) | 常数对数函数（这里以10为底） | fix( ) | 向零取整方向 |
| ceil( ) | 向上取整 | floor( ) | 向下取整 |
| round( ) | 四舍五入取整 | rem(a,b) | a除以b取余 |
| sign( ) | 符号函数 | abs( ) | 绝对值函数 |
| factor( ) | 质数分解函数 | factorial( ) | 阶乘函数 |
4.数组/矩阵
关于这块，内容有很强的可扩充性，所以又开了篇博客。目前内容有：对数组的创建、数学上常用的求特征值、求卷积、判断数组是否相等（2020.10.30）传送门参上：
https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/109362945
5.字符串 /元胞 /结构体
转换：https://blog.csdn.net/qq_43157190/article/details/107692624
字符串
1.创建
a='You '; //单引号赋值
[a b c]; //方括号合并多个字符串
s=strcat(a,b,c); //strcat函数横向连接多个字符串,去空格
//多行字符串-
S=['abc'; 'd f'] //直接输入创建： (需保证每行等长，各行用分号隔开)
s1=char('This string array','has two rows.')
s2=str2mat('这','是',' ','字符串' )
2.转换
int2str() //把整数数组转换成串数组(非整数将被四舍五入)
num2str() //把非整型数数组转换成串数组(常用于图形中，数据点的标识)
mat2str() //把数值数值转换成输入形态的串数组(常与eval命令配合使用) [1 2 3;4 5 6]
num2str(j,'%02d'); //数字转字符串，位数不够前补0.
char(cell1(i,j)); //元胞转字符串
---------
str2num(); //字符串转数字
cellstr(str); //字符串转元胞
3.操作
字符串比较： strcmp、 strncmp、 strcmpi
字符串的替换和查找： strrep、 strfind、findstr、 strmatch， …
字符串与数值数值的转换： num2str、str2num、 mat2str、 str2num,…
空格处理函数： blanks、 deblank、 strtrim
字符串的输入输出： sprintf、 sscanf
disp(str); %输出到屏幕上
sprintf('%d',a); %返回一个字符串，有;就不会输出，而是把结果给ans
disp(sprintf('%d',a)); %可以这样综合使用。
元胞
元胞数组是对常规的数值数组的扩展， 其每一个元素称为一个元胞(cell)， 每一个元胞中可以存储任意类型、任意尺寸的数据。与数值数组一样， 元胞数组维数不受限制， 可以是一维、 二维或更高维。元胞数组对元胞的索引方法也分单下标和全下标两种。对于元胞数组，元胞和元胞里的内容是两个不同范畴(或者说不同层次)的概念。
如果把元胞数组比着一个柜子，那么，元胞就是柜子上的抽屉，元胞里的内容则是抽屉里存放的东西。
1.元胞的创建
A(2,3) //寻访元胞(cell indexing)
A{2, 3} //寻访元胞中的内容(context addressing)
A(1)={[1 2 3]}; A(2)={'second cell'} //直接赋值法
cell(m,n) //创建m x n的元胞数组，每个元胞内容为空数组,n - n x n
2.一些函数
deal //将输入变量对应赋值给输出变量
cell //创建指定大小的元胞数组
celldisp //逐个显示元胞单元的数据
cellplot //用图形方式显示元胞数组的结构
num2cell //把数值数组转化为元胞数组
cell2struct //把元胞数组转换为结构体
iscell //测试某个对象是否为元胞数组
使用示例：
a=reshape(1:9, 3, 3);
b=sym('sin(3*x)*exp(-x)');
c='string';
d=10;
A=cell(2);
A(1,1)={a};
A{1,2}=b;
A{2,1}=c;
A(2,2)={d};
cellplot(A,'legend');
A_A=[A cell(2)]; %元胞数组扩展
A_A(:,4)=[]; %删除第四列，成为2x3的元胞数组
结果：
结构体
结构体就不用赘述了，其他编程语言中经常用到。
student=struct('name','张三','age','matrix',[1 2]); //构造单个结构体
student=struct('name',{'张三','Tom'},'age',{20,19}, …
'matrix', {[1 2],[1 3;4 6]}) //构造结构体数组
//对于结构体数组，可以通过括号、下标索引来访问其内部数据，结构体与字段之间用点(.)连接。
student(1)
student(1).name
s='name';
student(1).(s)
//结构体的字段中也能存储结构体类型的数据，eg.
A=struct('location', 'Wuhan', 'time',…
struct('hour', '2', 'minute', 30, 'second',0))
6.绘图
这块内容请移驾：https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/107619919
7.m文件
M文件是包含 MATLAB 代码的文件。 M文件按其内容和功能可分为脚本M文件和函数M文件这两大类。
脚本M文件是许多 MATLAB 代码按顺序组成的命令集合，不接受参数的输入和输出，与MATLAB工作区共享变量空间。脚本文件
一般用来实现一个相对独立的功能，比如对某个数据集进行某种分析、绘图，求解方程等等。
MATLAB的M-函数是由function语句引导的，其基本格式如下：
function [输出形参列表] = 函数名 (输入形参列表)
注释说明语句段，由%引导;
函数体语句
函数文件需要在 M-文件编辑器中编写。写完以后，按照当前的搜索路径保存。以后就可以随时调用这个函数了。好像函数名要和文件名一致。
- 一个 M 文件可以包含一个以上的函数
• 一个主函数（ Primary Function）
• 其它则为子函数（ Subfunctions）
• 子函数只能被同文件中的函数（主函数或子函数）调用，但不可被不同文件的其它函数调用 - 主函数与子函数的位置
• 主函数必需出现在最上方
• 其后接上任意数目的子函数
• 子函数的次序并无任何限制
8.Matlab控制流
- 顺序结构：按照程序中语句的排列顺序依次执行,直到程序最后一个语句
- 选择结构：根据给定的条件成立与否,分别执行不同的语句
- 循环结构：按照给定的条件,重复执行指定的语句
8.1 顺序结构
很简单，直接跳过。
8.2 选择结构
- if-else- end分支结构
- switch- case- end 结构
- try- catch- end结构
//选择结构-多分支
if expression1
commands1
elseif expression2
commands2
else
commands3
end
//switch根据表达式的取值不同，分别执行不同的语句
switch ex
case test1
Commands 1
case test2
Commands 2
case testk
Commands k
otherwise
Commands
end
//try是一种试探性执行语句
try
commands1
catch
command s2
end
eg:
//1.if
clear
n=input('输入n= )
if n>=90
chji='优秀’
elseif n>=80
chji='良好'
elseif n>=70
chji='中等’
elseif n>=60
chji='及格’
else
chji='不及格’
end
//2.switch
for month= 1:12
switch month
case {3,4,5}
season = 'Spring';
case {6,7,8}
season = 'Summer';
case {9,10,11}
season = "Autumn';
case {12,1.2}
season = Winter';
end
fprintf('Month %d ===> %s \n', month,season);
end
//3.try
a=[1 2 3 4];
i=5;
try
X = a(i);
catch
X = a(end);
end
lasterr
8.3 循环结构
- while - end循环结构
- for - end循环结构
//1.while - end
while expression
commands
end
//2.for
for x = array
commands(循环体)
end
eg
//1.while
sum_j= 0;
i=1;
while i <=10; .
sum_ i= sum_ i +i;
i= i+1;
end;
//2.for
sum i = 0;
for i= 1:10;
sum_i=sum_i+i;
end
注意:
- (1)for循环不能用for循环内重新赋值循环变量n来终止，只能使用break语句。
- (2)在for循环内接受任何有效的MATLAB数组。
- (3)for循环可按需要嵌套。与其它的编程语言类似，for语句可以嵌套使用。
- (4)当有一个等效的数组方法来解给定的问题时，应避免用For循环。
- (5)为了提高处理的速度，在for循环(while循环)被执行之前，应预先分配数组。
说明:
- ① for循环与while循环的区别是，for语句的循环次数是确定的，而while语句的循环次数是不确定的。
- ② 一定要注意在循环结构体内设置“修改条件表达式的语句”，以免进入“死循环”
- ③ 一旦出现死循环，在命令窗用ctrl+C可使程序中止。
- ④ 注意程序的可读性。
其他命令:
| 命令 | 描述 |
|---|---|
| return | ●用于函数中,函数将在此处跳出,并返回该语句指定的值 ●用于 keyboard 状态下返回被 keyboard 中断的指令处继续向后执行程序 |
| input | ●用于程序执行过程中要求用户想程序中输入数据 |
| keyboard | ●这个命令在调试程序时非常有用，当执行到此命令， matlab将中断正在执行的程序，进入’用户控制状态’，可以在command window 中执行用户操作 |
| pause | ● 程序执行途中暂停 |
| break | ●直接跳出该层循环 |
| continue | ●直接进入该层循环的下一-次迭代 |
| error, warning，lasterr, lastwarn | … |
9.变量和函数
9.1 局部变量与全局变量
局部变量(Local Variables)
- 每一个函数在运算时，均占用个别的内存
- 此工作空间和MATLAB的基本工作空间或是其它函数的工作空间是互相独立的
- 不同空间的变量是完全独立,不会相互影响
- 不同工作空间的变量，称为「局部变量」 ( LocalVariables )
全局变量(Global Variables)
- 减少变数的传递，可用「全局变量」(Global Variables)
- 使用全局变量前，需先进行变量定义
function func
global X %全局变量定义
X=2
X=X+2;
fprintf('The value of X in "func" is %g.\n', X);
全局变量使用规则：
- 尽量少用全局变量：全局变量使程序的流程不透明，造成程序除错或维护的困难.
- 使用全局变量，请遵循下列两原则：使用前一定要定义；
使用全部大写或较长的变量名称，以资区别 - 检查工作空间的变量，输入whos global
- 清除所有工作空间的全局变量X，需使用 clear global X
9.2 函数文件
函数文件也是M文件的一种。可接受输入变量，并将结果送至输出变量；运算过程产生的变量都存放在函数本身的工作空间；不会和MATLAB基本工作空间的变量相互覆盖；函数适用于大型程序代码；使程序代码模块化( Modularized )并易于维护与改进。
//函数文件由function语句引导，其格式为:
function 输出形参表 = 函数名(输入形参表)
注释说明部分
函数体
end
/*注:其中函数名的命名规则与变量名相同。输
入形参为函数的输入参数，输出形参为函数的
输出参数。当输出形参多于1个时，则应该用
方括号括起来。*/
命名限制
- 函数名称和变量名称有相同的限制：只接受前31个字母( MATLAB 5.x)或前63个字母( MATLAB 6.x和7.x )；以英文字母作为开头。
- 函数名称和文件名称不同：仍可依文件名称调用文件；函数名称将被忽略。建议函数名与文件名同名。
函数调用
//函数调用的一般格式是:
[输出实参表]=函数名(输入实参表)
调用以上函数，可输入:
>> vec= [15 3];
>> ave = func1(vec)
ave =
3
函数嵌套调用(递归调用)
eg:
//利用函数的递归调用，求n!
function f=factor(n)
if n<=1
f=1;
else
f=factor(n- 1)*n;
end
return f;%返回
end
9.3 子函数
一个M文件可以包含一个以上的函数
- 一个主函数( Primary Function )
- 其它则为子函数( Subfunctions )
- 子函数只能被同文件中的函数(主函数或子函数)调用,但不可被不同文件的其它函数调用
主函数与子函数的位置
- 主函数必需出现在最上方
- 其后接上任意数目的子函数
- 子函数的次序并无任何限制
eg
//func5.m包含一个主函数及一个子函数
//子函数的功能是计算倒数向量
function out = func5(x)
recip = reciproc(x);
out = sum(recip);
% Definition for subfunctions
function output = reciproc(input)
output = 1./input;
调用此函数
>> func5([12 3])
ans =
1. 8333 ( 0.4167)
9.4 输入、输出变量
输入、输出变量是函数与主程序之间数据传递的载体。
function varargout = func(varargin)
/*varargout 是输出变量-输出参数
func 是函数名
varargin 是输入变量-输入参数*/
nargin //榆入变量个数，用于函数体内
nargout //榆入变量个数，用于函数体内
nargin('func') //荻取函数func所需的输入变量个数
nargout(' 'func') //获取函数func所 需的输出变量个数
varargin //可变长的输入变量列表(元胞数组)
varargout //可变长的输出变量列表(元胞数组)
nargin、nargout 决定函数实际输入输出变量的个数。与程序流控制指令配合,针对不同输入输出变量个数完成不同的任务。不能对nargin、nargout赋值。
eg
function [ave1, ave2] = func4(vector1, vector2)
if nargin == 1, %只有一个输入变量
ave1= sum(vector1)/length(vector1);
end
if nargin == 2, %有两个输出变数
ave1 = sum(vector1)/length(vector1);
ave2 = sum(vector2)/length(vector2);
end
可变长输入参数
function ave = func4(varargin) %计算向量的平均值
if nargin >0
for i= 1:nargin
ave(i)=mean(varargin{});
end
else
ave= NaN;
disp '没有输入参数'
end
function varargout = func4(varargin)%计算向量的平均值、标准偏差
if nargin < 1
disp '没有输入参数'
return
end
for i = 1:nargin
varargout{1}(i)=mean(varargin{i});
if nargout==2
varargout{2}(i)= std(varargin{i});
end
end
//函数调用:
a=[1 2 3];b=[4 5 6 7 8];
[ave, stdv]=func4(a,b);
[ave,stdv]=func4(a)
ave=func4(a);
ave=func4(a,b);
调试指令与图标：
PART II 实用操作
1.mat 文件的加载与创建
https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/106242250
2.用MATLAB 读写各种文件
https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/106770672
3.求矩阵数据的均值和协方差
https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/106788580
4.Matlab各种画图
https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/107619919
5.Matlab画地图系列
Matlab 画地图之 m_map：
https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/108147268
缩放：https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/108206521
内切圆外接圆：https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/108206335
注释：https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/108208442
扣shp：https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/108209395
基于shp裁剪图像：https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/108209764
6.把一个字符串搞成一个变量名
这个真的超级np！！（get于2020.10.30）
s1='aa';
eval([s1,'=3;']);
没错，就是如此简单，上述代码的运行结果就是在工作空间多了俩变量，一个变量叫s1='aa'，另一个变量叫aa=3。
PART III 常用功能实现
1.感知器算法/LMSE算法
https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/106025411
2.聚类算法（K-均值/ISODATA）
https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/106027047
3.双线性内插缩放图像
https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/108206521
4.求不规则图形的内切圆外接圆
https://blog.csdn.net/Gou_Hailong/article/details/108206335
参考/引用文章
[1] xuxinrk-CSDN博主：https://blog.csdn.net/xuxinrk/article/details/82883078
[2] 百度文库：https://wenku.baidu.com/view/351cd91c7f1922791688e8c8?ivk_sa=1023194j
偷偷拿老姐拍的照片做底图，：）