Matlab基本特性&矩阵与向量&数值函数与符号函数&Matlab绘图&Matlab编程&M函数文件

Posted 2021-06-06 从零开始的智障生活

1. Matlab基本特性

我们经常接触到的matlab窗口一般只有三个：
命令窗口：用于输入命令和数据；
编辑窗口：用于建立和编辑M文件；
图形窗口：用于显示图形。
这里记录一些初始属性：

2. 矩阵与向量

3. 数值函数与符号函数

建立数值函数 inline 命令，在新版中已经不支持变量字符加引号，不过旧版的却可以，如旧版的$g=inline{(}^{\prime }{x}^y-3^{\prime }{,}^{\prime }{x}^{\prime }{,}^{\prime }{y}^{\prime })$;新版中用$f=inline{(}^{\prime }{x}^y-3^{\prime },x,y)$，下面记录下新版的使用方法，不过不久之后也会在新版本取消inline的使用。

但是，由于版本的更新，solve的更新从2019版开始，已经不支持字符向量输入，取而代之的是syms声明变量，，并且例如solve('2x==1’,‘x’)被solve(2x==1,x)替换。但此前面比较重要的是理解这种选择参数的方式，以及结果输出方式，都与symvar这个内置函数有关。所以先看symvar，然后再看solve函数。

4. Matlab 绘图

5. Matlab 编程

Matlab编程，和C语言等编程语言一样，可以将其命令行写入一个文件中，C语言后缀是.cpp，Matlab后缀是.m，在这其中，同样可以进行类似C语言的代码编写。

5.1 M文件的建立、打开与运行

1. 建立新的 M 文件 左上角加号的新建，就有一个脚本（Ctrl+N），会发现其默认的文件名以.m为后缀
   
2. 打开已有的 M 文件
   方法1：从 MATLAB 命令窗口或编辑窗口的 file 菜单中左键点击open，在出现的对话框中选中需要打开的M文件，左键点击；
   方法2：在 MATLAB 命令窗口中键入 [edit filename]，则可打开指定的M文件。 注意：MATLAB默认只会在 bin目录下查找文件 /MATLAB/bin/filename。
   
3. 运行M 文件
   方式1：对正在编辑的 M 文件，可以点击工具栏上的 Debug 或 Run，即可运行当前程序；
   方式2：或在命令行中输入 M 文件名（注意这个文件要在bin目录下），然后按Enter 键。

5.2 MATLAB 程序的基本结构

%*******Matlab 命令行文件*******
format compact
%一、输入方式
%1.程序中直接赋值
x=2;        %输入单个值
a=[1,2,3;4,5,6;7,8,9];%输入矩阵(a为3阶方阵)
s='Any string!';        %输入字符串
%2.程序运行时赋值
x=input('x=');
y=input('Please input y=');%提示语句输入
%二、输出方式
%1.程序直接输出
x%变量后无分号;变量直接输出
disp([a])%a可以是标量、向量、矩阵
%2.格式控制输出
fprintf('x=%.3f y=%.0f\\n',x,y) %按指定格式输出
%三、有限次循环(for-end)结构
% for n=n1:step:n2(循环变量n=起始值:步长:结束值)
%       commands-1
% end
% commands-2
%试计算1+3+5+...+2*100-1
clear;clc;%清理内存变量，并清流命令窗口
n=100;%赋值给定奇数的个数
s=0;%设定存放和的变量s并赋初值0
for i=1:n
    s=s+(2*i-1);
    fprintf('i=%.0f******s=%.0f\\n',i,s);%逐行显示出累加过程
end
%四、条件循环(while-end)结构
% while conditions
%       commands-1;
% end
% commands-2;
clear;clc;
i=1;
s=0;
while i<=10
    s=s+2*i-1;
    fprintf('i=%.0f******s=%.0f\\n',i,s);%逐行显示出累加过程
    i=i+1;
end
%五、单向选择判断(if-end)结构
% if condition
%     commands-1;
% end
% commands-2;
% 计算分段函数的值
% 给定一组数，找到其中最大的数
a=input('please input a couple of number x(用中括号括起来)：')%由键盘输入给定的一组数
n=length(a);
M=a(1);
for i=2:n
    if a(i)>M
        M=a(i);k=i;
    end
end
M
%六、多想选择判断(if-elseif-else-end)
% if condition1
%   commands-1;
% elseif condition2
%   commands-2;
% else
%   commands-3;
% end
% commands-4;

6 Matlab 函数文件与流程控制

%*********Matlab 函数文件*********
%一、函数文件的基本结构
% function [输出参数表]=函数名(输出参数表)
% 编写函数问价，求半径为r的球的体积和表面积
function [V,S]=fsphere(r)%r为球半径，V为求体积，S为球面积
    V=(4*pi*r^3)/3;
    S=4*pi*r^2;
% 保存文件为:fsphere.m，文件的名字要与函数名相同，其次文件的要放在bin目录下

%二、函数文件的调用
%[输出参数表]=函数名(输入参数表)
%调用的时候只要用两个参数:[v,s]=fsphere(4)

%三、Matlab 程序流程控制
% break;跳出循环过程
% return;对普通程序是提前结束运行，对于函数命令则是结束该函数程序，并返回到调用函数处
% pause:使程序运行暂停，等待用户按任意按键继续。pause语句在测试或查看中间结果时经常使用
%   直接使用：程序执行此语句时，暂停执行程序，等待用户从键盘按任意键继续执行
%   使用按时间暂停时间：pause(n)(其中n为暂停时间秒数)，通常可用来慢放程序，可实现动画效果
% 动态显示数列极限 an=(1+1/n)^n -> e(n->inf)的毕竟过程
clear;clc;
hold on;
axis([0,150,2,2.8]);
grid;
for n=2:2:150
    an=(1+1/n)^n;
    plot(n,an,'r .','markersize',15);
    pause(0.1);
    fprintf('n=%d*******an=%.4f\\n',n,an);
end

会有一个动画的效果：