初识MATLAB

2023年11月16日 200次阅读 来源: 毛圈

MATLAB是矩阵实验室（Matrix&Laboratory）的简称，由Mathwork公司开发，广泛应用于数据分析，无线通信，深度学习，量化金融，计算机视觉和信号处理等方面，同时对于大学生数学建模竞赛也是相当重要的工具。

出于MATLAB自身库函数的完备性和易用性，本人主张将MATLAB作为一种数学工具而并非C/C++一样的程序设计语言，也不需要过多的专研数据结构与算法，也不一一展示MATLAB数量众多的函数和工具包。所以本文档的目标旨在教会读者编写简洁高效的，合理地使用MATLAB的内置工具实现目的。
注：使用的版本为MATLAB R2015b版本。

用户界面

打开MATLAB软件后，默认的用户界面中有三个主要区域，包括文件区、命令行和工作区。分别具有以下作用：

  • 文件区(Current Folder) 显示脚本文件、函数文件和资源文件
  • 命令行(Command Window) 输入命令和输出变量的区域
  • 工作区(Workspaces) 存放变量（创建或导入）

MATLAB文件

MATLAB中所有文件都以.m作为后缀名，有两种文件：一种为脚本文件（调用仅运行），另一种为函数（可以传入指定参数，输出指定参数），以m文件第一行是否有保留字function区分。可以通过面板左上角的new新建一个文件，编写程序。
脚本文件实例

theta = [-0.5*pi : 0.02 * pi : 0.5 * pi ]; 
gain =abs(sin (4 .* theta)./(theta .* 4));
polar(theta ,gain ,'r-');
title('\bfAtntenna Gain vs \theta');

函数文件实例（函数文件名为distance，d为输出变量，a和b为输入变量）

function [ d ] = distance( a,b )
%UNTITLED Summary of this function goes here
%   Detailed explanation goes here
c = a - b;
d = c .^ 2;
d = sqrt(sum(d));
end

最简单的命令

在MATLAB中，变量的基本形式为矩阵。不妨从创建一个变量开始。
如果已经创建m文件，键入以下命令，点击运行（run）；如果选择在命令行运行，只需在命令行中输入以下命令（无需提前声明变量）如果计算机自动创建一个1×1的矩阵，值为1，这时在工作区中可以找到变量名为a的矩阵。
命令行输入

a = 1

命令行输出

a 

    = 1

尝试执行更多命令

  1. 可以直接用赋值语句对相应的数学关系的变量赋值

命令行输入

b = 3
c = a + b

命令行输出


b

    = 3
c

    = 4
  1. 百分号% 可以作为单行注释，接在%后的语句不作为MATLAB命令输入，如果需要使用%，这时需要使用 %%； MATLAB中没有多行注释，但是可以选中后使用快捷键Ctrl + R注释，Ctrl + T取消注释。

命令行输入

% a = 2 单行注释，不执行
c = a + b

命令行输出

c

    = 4
  1. 英文分号;表示一句语句的结束，特别的对于变量，语句末加上会终止命令行对该变量的输出

命令行输入

a = 2；
c = a + b

命令行输出

c

    = 5
  1. … 表示语句未结束，接续到下一行（注意 … 前留空格）

命令行输入

d = 1 + 2 ...
    + 3

命令行输出

d

    = 6
  1. 不指定变量名时，计算机默认赋值给一个通用变量ans

命令行输入

1 + 2 + 3

命令行输出

ans

    = 6
  1. MATLAB中计算的优先级和一般的数学理解一致，但无论多少重优先级都只使用小括号

命令行输入

2*1^3+(4*5-6/(1+2))

命令行输出

ans

    = 20

重要的命令行操作

这一部分的命令都十分强大和重要，稍微掌握即可大大减少用户的时间，但是难以给出演示，希望读者能够多加尝试，至少掌握其中高光的条目。

  1. clc 清空命令行
  2. clear 清空工作区
  3. clf 清空绘图
  4. close 关闭窗口
  5. Ctrl + C 强制中断正在运行的程序（仅光标在命令行时按下Ctrl + C有效）
  6. ! 调用操作系统命令行（如：!explorer.exe调用系统资源管理器）
  7. diary xxx 创建记录文件，默认文件名为diary（不输入xxx时）
    （当你需要记录调试过程或者输出到文件的时候可以使用，用于记录命令行窗口的输入输出）
  • diary on 打开记录文件（开始记录）
  • diary off 关闭记录文件（停止记录）
  1. save xxx 创建数据文件，保存为xxx.mat，默认为matlab.mat
    （当你需要保存某次数据而希望在之后恢复原有数据时，或者不得不暂时中断分多步运行时，可以使用save命令保存多个或者所有变量）
  2. load xxx save的反操作，读取并恢复xxx.mat的数据
  3. who 查询workspace的变量
  4. whos x 返回变量x的数据类型，维度，占用字节数，默认为所有变量
  5. lookfor xxx 顾名思义，检索关键词为xxx的文件，检索的优先级满足
  • 已存在的变量
  • 内置函数
  • 现有目录的文件
  • 所有目录的文件
  1. help xxx 战略核武器，用于显示MATLAB内置函数xxx的详细帮助信息（优势：详细的使用说明；缺陷：慢，有时候在浏览器上看可能更舒服）

小结

MATLAB是一种高级的解释性语言，在用于很多方面都有很大的用处，对用户十分友好。一般来说，用户可以依照MATLAB提示完成所有操作。当然个人也推荐遇事不决问度娘，搜索引擎能帮我们了解更多的解决途径。如有疑问，可以向我提出，我会尽可能解答。

REF

  1. MATLAB Programming for Engineers – 4th Edition Ch
    原文作者：毛圈
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/1cc9df36e235
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