MATLAB基础

Posted 2020-10-05 ssooking

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了MATLAB基础相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1. 常用命令

dir：列出当前目录下的所有文件

clc：清除命令窗

clear all：清除环境（从内存中清除所有变量）

who：将内存中的当前变量以简单形式列出

close all: 关闭所有的 Figure 窗口

2. 变量设置

(1).变量命名

MATLAB 的变量名以字母打头，后最多可跟 19 个字母或数字，如 x,y,ae3和d3er45 等都是合法的变量名，不能使用内部函数或命令名作为变量名。

MATLAB 中的变量名区分大小，ab 与 Ab 表示两个不同的变量。

(2).变量赋值

l 表达式赋值

>>a=(100*0.02)/4.0

a=0.0500

l 矩阵赋值

数值通常按行输入，行之间用分号隔开。

>> C=[-1,0,0;1,-1,0;0,0,2]；(省略最后的分号，MATLAB 会回显矩阵值)

l 通过引用特定的位置可以单独改变某个矩阵元素

　　如 S=[5, 6, 4]，用命令 S(2)=8 把矩阵 S 的第二个元素值由 6 改成 8。

l 可以引用已定义的矩阵，重新定义一个新矩阵。

　　如 S=[5,6,4]，可定义一个新矩阵。

　　>>B=[3 S 2]

　　B=3 5 6 4 2

3. 整数操作

l fix(x)：截尾取整

　　>> fix( [3.12 -3.12])

　　ans =3 -3

l floor(x)：不超过 x 的最大整数(高斯取整)

　　 >> floor( [3.12 -3.12])

　　ans =3 -4

l ceil(x) ：大于 x 的最小整数

　　>> ceil( [3.12 -3.12])

　　 ans = 4 -3

4. 随机序列常用命令

l rand：均匀分布随机矩阵

　　rand 　　 %无变量输入时只产生一个随机数

　　y= rand(n) 　%生成 n×n 随机矩阵，其元素在（0，1）内

　　y = rand(m,n) %生成 m×n 随机矩阵，其元素在（0，1）内

l randn:正态分布随机矩阵

　　randn 　 %无变量输入时只产生一个正态分布随机数

　　y= randn(n) %生成 n×n 正态分布随机矩阵

　　y = randn(m,n) %生成 m×n 正态分布随机矩阵

l randsrc:

randsrc 　　%无变量输入时只产生一个随机数 1 或者-1

y= randsrc(n) %生成 n×n 随机数组，其元素为 1 或者-1

y = randsrc(m,n) %生成 m×n 随机数组，其元素为 1 或者-1

5. 矩阵常用操作命令

MATLAB 的基本单位是矩阵，掌握矩阵的输入、各种数值运算以及矩阵函数是学好 MATLAB 的关键。

(1).矩阵的输入

l 直接输入创建矩阵

　　以“[”和“ ]”作为首尾，同行的元素用“，”或空格隔开，不同行的元素用“；”或按 Enter 键来分隔；

　　矩阵的元素可以是数字也可以是表达式，如果是数值计算，表达式中不可包含未知变量。

l 用矩阵函数来生成矩阵

　　MATLAB 提供了大量的函数来创建特殊矩阵，表 1.1 给出 MATLAB 常用的矩阵函数。

表 1.1 Matlab常用矩阵函数

函数名称		函数功能

zero(m,n)		m 行 n 列零矩阵

eye(n)		n 阶方矩阵

ones(m,n)		m 行 n 列元素为 1 的矩阵

rand(m,n)		m 行 n 列随机矩阵

randn(m,n)		m 行 n 列正态随机矩阵

magic(n)		n 阶魔方矩阵

(2).操作符“：”的说明

j:k 表示步长为 1 的等差数列构成的数组：[j, j+1, j+2,…, k]。

j:i:k 表示步长为 i 的等差数列构成的数组：[j,j+i,j+2*i,…, k]。

A(i:j) 表示 A(i)，A(i+1)，…，A(j)。

(3).对矩阵元素的操作

设 A 是一个矩阵,则在 MATLAB 中用如下符号表示它的元素:

A(i,j)　　　　表示矩阵 A 的第 i 行第 j 列元素。

A(:,j)　　　　表示矩阵 A 的第 j 列。

A(i,:)　　　　表示矩阵 A 的第 i 行。

A(:,:)　　　　表示 A 的所有元素构造 2 维矩阵

A(:) 表示以矩阵 A 的所有元素按列构成的一个列矩阵。

A(i) 表示矩阵 A(:)的第 i 个元素。

[ ] 表示空矩阵。

(4).矩阵的运算
A+B：矩阵加法	A-B：矩阵减法
A*B：矩阵乘法	A’：A 的转置
k*A：数 k 乘以 A	det(A)：A 的行列式
rank(A)：A 的秩

(5).数组

在MATLAB 中数组是一行或者一列的矩阵，对矩阵输入、修改和保存都适用于数组，同时 MATLAB 还提供了一些创建数组的特殊指令。

l 特殊数组的创建

linspace(a,b,n) 给出区间[a,b]的 n 个等分点数据

l 数组运算

数组运算除作为 1×n 的矩阵应遵循矩阵的运算规则外，MATLAB 中还为数组提供了一些特殊的运算：乘法为：.* ,乘幂为：.^ 。数组运算强调元素对元素的运算。

6.位操作

l bitand：按位与

　　C=bitand(A,B)命令将返回两个非负整数数组 A 和 B 的相应元素按位与操作的结果。

　　为了确保 A 和 B 的元素都是整数，可以使用 ceil、fix、floor 和 round函数来生成 A 和 B。

l bitor：按位或

　　C=bitor(A,B)命令将返回两个非负整数数组 A 和 B 的相应元素按位或操作的结果。

　　为了确保 A 和 B 的元素都是整数，可以使用 ceil、fix、floor 和 round 函数来生成 A 和 B。

l bitxor：按位异或

　　C=bitxor(A,B)返回两个非负整数数组 A 和 B 的相应元素进行按位异或的结果，为了确保 A 和 B 的元素都是整数，可以使用 ceil、fix、floor 和 round 函数来生成 A 和 B。

l bitset：设置指定位的值

　　C=bitset(A,bit,v)命令将 A 中元素第 bit 位设为 v，其中 v 必须为 0 或 1，A 中的元素必须为非负整数，bit 必须为 1 到 A 中元素浮点整数表示法的位数之间的一个数字。

l bitget：获取指定位的值

　　C=bitget(A,bit)命令将返回 A 中元素用 bit 指定位的值，A 中的元素必须为非负整数，bit 必须为 1 到 A 中元素浮点整数表示法位数之间的一个数字。

7. 绘图操作

（1）图形标注

　　title(‘string’,’属性名’,’属性值’,…) —— 给图形加标题

　　xlabel (‘string’,’属性名’,’属性值’,…) —— 给 x 轴加标注

　　ylabel (‘string’,’属性名’,’属性值’,…) —— 给 y 轴加标注

　　legend (‘string1’,’string2’,…)—— 添加图例，其顺序对应于绘图指令中的顺序 axis ([xmin,xmax,ymin,ymax])—— 控制坐标轴的刻度范围

（2）二维图形

l plot(x,y)

　　功能：以向量 x,y 为轴，绘制曲线。

　　注: plot(x,y)命令可用来绘制函数f(x)图形,此时可通过向量x常用命令x=a:h:b的形式获得 f(x)函数在绘图区间[a,b]上的自变量点向量数据,对应的函数向量值取为 y= f(x)。步长 h 可以任意选取，一般步长越小,曲线越光滑,但是步长太小,会增加计算量,运算速度也要降低。通常步长 h 取值 0.1 可达到较好的绘图效果。

l plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3…)

　　功能：在同一图形窗口绘制多条不同颜色曲线，曲线关系为

　　y1=f(x1),y2=f(x2),y3=f(x3)

(3)二维特殊图形

l bar

l Hist 表示生成直方图

　　M=hist(N)表示将 N 中的最大最小值找出来，然后，平均取十个等间隔点，看以每个间隔点为中心，向两边各扩展 1/2 间隔的范围内，包括 N 的元素个数，因此 M 返回值都是 1*10 大小。

8.文件操作

（1）fopen 打开文件

　　fopen 函数的调用格式为：

　　fid= fopen(文件名，打开方式)

　　其中文件名用字符串形式，表示待打开的数据文件。常见的打开方式有：‘r’表示对打开的文件读数据，‘w’表示对打开的文件写数据，‘a’表示在打开的文件末尾添加数据。fid 用于存储文件句柄值，句柄值用来标识该数据文件，其他函数可利用它对该数据文件进行操作。文件数据格式有两种形式，一种是二进制文件，另一种是文本文件。在打开文件时需要进一步指定文件格式类型，即指定是二进制文件还是文本文件。

（2） fclose 关闭文件

　　文件读、写等操作完成后，应及时关闭。关闭文件用 fclose 函数，调用格式为：sta=fclose(fid)，该函数关闭 fid 所表示的文件。sta 表示关闭文件操作的返回代码，若关闭成功，返回 0，否则返回–1。

（3）二进制文件的读写操作

l fread 读二进制文件

　　fread 函数可以读取二进制文件的数据，并将数据存入矩阵。其调用格式为：

　　[A,COUNT]=fread(fid,size, precision)。

　　其中 A 用于存放读取的数据，COUNT 返回所读取的数据元素个数。fid 为文件句柄，size 为可选项，若不选用则表示读取整个文件内容，若选用则它的值可为以下选项：N 表示读取 N 个元素到一个列向量；Inf 表示读取整个文件；[M,N]表示读数据到 M×N 的矩阵中，数据按列存放。precision 代表读写数据的类型。

l fwrite 写二进制文件

　　fwrite 函数按照指定的数据类型将矩阵中的元素写入到文件中。其调用格式为：

　　COUNT=fwrite (fid, A, precision)，

　　其中 COUNT 返回所写的数据元素个数，fid为文件句柄，A 用来存放写入文件的数据，precision 用于控制所写数据的类型，其形式与 fread 函数相同。

9.M文件的建立与使用

　　M文件有命令文件和函数文件两种形式，这两种文件的扩展名相同，都是.m。当用户要运行的命令较多时，直接从键盘上逐条输入较为繁琐，可利用命令文件来解决多行输入问题。用户可将一组相关命令编辑在同一个命令文件中，运行时只需输入文件名字，MATLAB 就会自动按顺序执行文件中的命令。函数文件是另一种形式的 M 文件，它的第一句可执行语句是以 function 引导的定义语句，在函数文件中的变量都是局部变量。

（1）命令文件

　　命令文件的一般形式为：<M 文件名>

　　如a1.m, pp.m 等都是合法的 M 文件名。

　　M 文件有两种运行方式：一是在命令窗口直接输入文件名，按 Enter 键; 二是在编辑窗口打开菜单 Tools，再单击 Run。

　　M 文件保存的路径一定要在搜索路径上,否则 M 文件不能运行。

比如用 M 命令文件绘制 lena.bmp 图像。

　　第一步：打开 MATLAB 命令窗口，单击【File】|【New】|【Mfile】，打开编辑窗口；

　　第二步：在编辑窗口中输入：

　　　　clc;

　　　　clear;

　　　　[fn, pn] = uigetfile(‘*.bmp‘, ‘请选择图像文件‘); [x, map] = imread(strcat(pn, fn), ‘bmp‘); imshow(x);

　　第三步：保存 M 文件，并且保存在搜索路径上，文件名为 showlena.m;