第一章 matlab概论
matlab俗称“矩阵实验室”，是matrix laboratory的缩写。2023年由美国mathworks公司研制开发，以矩阵计算为基础的交互式的功能强大的科学及工程计算软件。首创者是在数值线性代数领域颇有影响的cleve moler博士。
他也是生产经营matlab产品的mathworks公司的创始人之一。 matlab将高性能的数值计算和可视化集成在一块，并提供了大量的内置函数，从而使其广泛应用于数学计算和分析、自动控制、系统**、数字信号处理、图形图像分析、数理统计、人工智能、虚拟现实技术、通讯工程、金融系统等领域。
时至今日，经过mathworks公司的不断完善，matlab已经发展成为适合多学科、多种工作平台的功能强大的大型软件。在国外，matlab已经经受了多年考验。在欧美等高校，matlab已经成为线性代数，自动控制理论，数理统计，数字信号处理，时间序列分析，动态系统**等高级课程的基本教学工具；成为攻读学位的大学生，硕士生，博士生必须掌握的基本技能。
在设计研究单位和工业部门，matlab被广泛用于科学研究和解决各种具体问题。在国内，特别是工程界，matlab一定会盛行起来。可以说，无论你从事工程方面的哪个学科，都能在matlab里找到合适的功能。
因此，matlab是面向21世纪的计算机程序设计及科学计算语言。
图1 matlab6.5 的默认桌面。
启动matlab后，进入matlab的默认桌面（如图1）。第一行为菜单栏，第二行为工具栏，下面是三个最常用的窗口。右边最大的是命令窗口（command window），左上方前台为工作空间窗口(workspace)，后台为当前目录窗口(current dircstory)，左下方为命令历史窗口(command history)。
左下角还有一个开始（start）按钮，用于快速启动各类交互界面、桌面工具和帮助等。
一、 命令窗口（command window）
是进行matlab操作最主要的窗口，用于输入运算命令和数据、运行matlab函数和脚本并显示结果。
调出命令窗口：view菜单->command window
>>”为输入函数的提示符（prompt） ，在提示符后面输入数据或运行函数；
类似的符号“%”其后面书写的是用于解释的文字，不参与运算。
在语句末尾添加分号“；”可以防止输出结果显示到屏幕上，在创建大矩阵时非常有用。
ans是answer的缩写，它是matlab默认的系统变量；
clear为清除工作空间中的变量命令；
clc为清屏命令；
命令行窗口中显示数值计算的结果有一定的格式，默认为短格式(format short),保留小数点后4位有效数字，对于大于1000的数值，使用科学计数法表示。
例1-1：输入271.82显示为271.8200，而输入2718.2则显示为2.7182e+003（如图2）
图2 数据输入的显示差异。
注：在命令窗口中不执行命令地换行，可同时按下shift+enter键。
二、命令历史窗口(command history)，用于显示记录matlab启动时间和命令窗口中最近输入的所有matlab指令，可再次执行。
调出命令历史窗口：view菜单-> command history 或命令窗口中输入commandhistory命令。
三、工作空间窗口(workspace)
由一系列变量组成，可通过使用函数、运行m文件或载入已存在的工作空间来添加变量。用工作空间窗口可以显示每个变量的名称(name)、值(value)、数组大小(size)、字节大小(bytes)和类型(class)。
调出工作空间窗口：view菜单->workspace
who 列出当前工作空间中的所有变量；
whos 列出变量和它们的大小、类型；
可以将工作空间中的部分或全部变量保存到一个二进制文件(.mat)。
四、当前目录浏览器(current dircstory)，用于搜索、查看、打开、查找和改变matlab路径和文件。
调出当前目录浏览器窗口：view菜单->currentdirectory或filebrower命令。
五、菜单和工具栏。
菜单和工具栏类似于word等其他常用软件，表1列出部分常用菜单和工具栏。
表1 部分常用菜单、工具栏和使用说明。
第二章数据类型。
计算机语言用不同类型的变量来描述不同类型的对象。作为一门科学计算语言，matlab既有一般高级语言所具备的基本数据类型，又提供了适合矩阵计算的特殊数据类型。
一、 表达式。
在命令窗口中作一些简单的运算，就如同使用一个功能强大的计算器，使用变量无须预先定义类型。
例2-1：>r=2;
>v=4/3*pi*r^3
v= 33.5103
几个变量可以写在一行，用分号（；）或逗号（，）分割，用分号（；）使该表达式运算结果不显示，而逗号（，）则显示结果。也可以将一个长表达式分几行写，用三点（…）续行。若需要修改已执行的命令行，可以在命令历史窗口找到该命令行复制，在粘贴到命令窗口修改。
也可直接使用按键↑↓调出已执行过的命令行修改。
二、数据显示格式。
matlab默认的数据显示格式为短格式(short)：当结果为整数，就作为整数显示；当结果为实数，以小数点后4位的长度显示。若结果的有效数字超出一定范围，以科学计数法显示（如3.
2000e-006表示3.2×10-6）。数据显示格式可使用命令format改变。
>format long %长格式(long),16位。
>format short %短紧缩格式(short)
>format rational %有理格式，近似分数。
>format恢复默认的短格式。
数据显示格式也可以通过菜单命令file:preference:command:
numeric format改变。需要指出的是，显示格式的改变不会影响数据的实际值，所以不会影响计数精度。其计数精度约为16位有效数字。
三、预定义变量。
matlab提供了一些预定义变量，定义了matlab应用和编程中常常用到的数据。如计算精度、圆周率等（表2）。
表2 预定义变量和返回值。
表中的常数可以不必声明，直接应用于matlab编程，例2-2：
>a=abs(3+4i)a=
例2-3：编辑函数testarg1()
function c = testarg1(a,b) %检测函数的输入参数个数！
if (nargin ==1)
c = a.^2;
elseif (nargin ==2)
c = a + b;
end设置当前工作目录为函数testarg1()所在目录，在命令窗口输入c=testarg1(4),显示c=16；输入c=testarg1(4，3),显示c=7。
四、用户变量。
matlab变量名的第一个字符必须是字母，后面可以跟字母、数字和下划线的任何组合，但不能含中文。变量名区分大小写。
创建变量时不必声明变量的数据类型，直接创建。但要防止它与系统的预定义变量名、函数名、保留字（for，if，while，end等）冲突。
matlab支持的基本变量数据类型：
例2-4：x=int8(5) %将x的值设置为5，数据类型为int8型。
class(x) %用class函数显示变量的数据类型。
第三章数组与矩阵。
matlab运算的基本数据对象是矩阵，数组（这里指向量）是矩阵的特殊类型，但创建与运算又有区别。数组与矩阵属于数据结构的范畴，matlab中所有的数据都是用数组或矩阵形式进行保存。
1 数组。一、数组的构造。
1 ） 直接法：用空格或逗号间隔数组元素，然后用中括号括（[ 起来。
例5： x=[0 2 4 6] 或 x=[0 ,2,4 ,6]
句尾用回车（显示）或分号加回车（不显示）结束。
2 ）增量法（冒号法）：利用matlab提供的冒号运算符“：”可生成1×n 的矩阵。
格式：x=first:step:last %初值：增量：终值。
例3-1：x=10:15
x=1:6.3
x=10:5:30
x=9:-1:1 (不能表示为x=9:1 )
默认时，创建增量为1的序列。
3）linspace函数法
格式：x=linspace(first:last:num) %初值：终值：元素个数。
需指定首尾值和元素个数，步长h=(last-first)/(num-1)
例3-2：x=linspace(0:10:5)
二、数组的运算
表3 数组运算符。
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