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Matlab快速入门：半小时掌握基础知识

创作时间:
作者:
@小白创作中心

Matlab快速入门：半小时掌握基础知识

引用
CSDN
1.
https://blog.csdn.net/shsjssnn/article/details/140355328

本文是一篇MATLAB基础知识入门教程，适合零基础的学习者快速掌握MATLAB的基本操作和常用知识点。文章涵盖了从基本命令到矩阵运算、函数调用、绘图、循环和条件语句等多个方面的内容，通过详细的代码示例帮助读者理解并掌握这些知识点。

直接可执行命令

在 MATLAB 中工作时，可以发出用于创建变量的命令和调用函数。

将任何文本输入括在引号中：

disp("hello world")

输出：hello world

若要调用不需要任何输入且不返回任何输出的函数，请仅键入函数名称：

clc

该函数清除命令窗口。

最基础知识

在 MATLAB 中工作时，可以发出用于创建变量的命令和调用函数。

将任何文本输入括在引号中：

disp("hello world")

输出：hello world

若要调用不需要任何输入且不返回任何输出的函数，请仅键入函数名称：

clc

该函数清除命令窗口。

创建变量

在MATLAB中，创建变量非常简单。你只需要给变量分配一个值，然后MATLAB会自动创建该变量。例如：

x = 5; % 创建一个名为x的变量，赋值为5
y = [1, 2, 3]; % 创建一个名为y的变量，赋值为向量[1, 2, 3]

调用函数

在MATLAB中，你可以调用内置函数或自定义函数。调用函数时，需要输入函数的名称以及所需的参数。例如：

sum(1:10); % 调用内置函数sum，计算1到10的和
myFunction(x, y); % 调用名为myFunction的自定义函数，传入参数x和y

定义函数

在MATLAB中，你可以使用 function 关键字定义自定义函数。函数定义通常放在单独的文件中，文件名与函数名相同，扩展名为 .m。例如，以下代码定义了一个计算平方的函数：

function result = square(x)
result = x^2;
end

要调用此函数，你可以在其他脚本或命令窗口中输入：

result = square(4); % 调用square函数，传入参数4，计算4的平方

注释

在MATLAB中，你可以使用 % 符号添加单行注释，或者使用 %{ 和 %} 添加多行注释。例如：

% 这是一个单行注释
%{
这是一个
多行注释
%}

工作区

MATLAB的工作区是一个存储变量的地方，你可以通过工作区查看和编辑变量的值。在MATLAB界面中，点击“工作区”选项卡可以打开工作区窗口。

清空环境变量及命令

  • clear all：清除Workspace中的所有变量（右侧工作区）
  • clc：清除Command Window中的所有命令（命令行窗口）

矩阵与数组

MATLAB是“矩阵实验室”的缩写。虽然其他编程语言大多一次处理一个数字，但 MATLAB 主要用于整个矩阵和数组。

所有 MATLAB 变量都是多维数组，无论数据类型如何。矩阵是通常用于线性代数的二维数组。

基础知识

  1. 所有变量都是多维数组：在MATLAB中，所有变量都存储为多维数组，无论它们的数据类型如何。这使得MATLAB在处理矩阵和数组时非常高效，因为不需要像其他语言那样使用循环或迭代来访问数组元素。
  2. 矩阵操作：MATLAB提供了丰富的矩阵操作函数，可以方便地进行矩阵运算。例如，你可以使用 +、-、*、\ 和 / 等运算符来进行矩阵的加法、减法、乘法、除法和求逆等操作。此外，MATLAB还提供了许多专门的矩阵运算函数，如 inv()、det()、eig() 等。
  3. 数组操作：除了矩阵操作，MATLAB还支持广泛的数组操作。你可以使用 cat 函数来连接数组，使用 reshape 函数来改变数组的形状，使用 permute 函数来重新排列数组的维度等。
  4. 线性代数：MATLAB特别适合用于线性代数运算，因为它提供了丰富的线性代数函数库。例如，你可以使用 linspace 和 logspace 函数生成均匀分布和对数分布的向量，使用 diag 函数创建对角矩阵，使用 lu、qr 和 svd 函数进行矩阵分解等。
  5. 可视化：MATLAB还提供了强大的数据可视化功能，可以方便地绘制矩阵和数组的数据图形。例如，使用 plot 函数可以绘制二维图形，使用 contour 和 surf 函数可以绘制等高线图和三维曲面图等。
  6. 向量化运算：MATLAB鼓励使用向量化运算来提高代码的性能和可读性。向量化运算意味着将循环和迭代操作转换为数组操作，从而利用MATLAB的内部优化来加速计算。
  7. 矩阵和数组的创建：在MATLAB中，你可以使用多种方式创建矩阵和数组。例如，使用 [1, 2, 3; 4, 5, 6] 可以创建一个2×3的矩阵，使用 ones(3, 4) 可以创建一个3×4的全1矩阵，使用 rand(2, 2) 可以创建一个2×2的随机数矩阵等。
  8. 矩阵和数组的索引：MATLAB支持多种索引方式来访问矩阵和数组的元素。例如，使用 A(1, 2) 可以访问矩阵A的第1行第2列的元素，使用 A(:, 2) 可以访问矩阵A的第2列的所有元素，使用 A(1:2, 1:2) 可以访问矩阵A的左上角2×2子矩阵等。
  9. 矩阵和数组的切片：MATLAB还支持对矩阵和数组进行切片操作，可以方便地提取矩阵和数组的子集。例如，使用 B = A(1:2, :) 可以将矩阵A的前两行赋值给矩阵B，使用 C = A(:, 1:2) 可以将矩阵A的第一列和第二列赋值给矩阵C等。
  10. 矩阵和数组的广播：MATLAB支持数组广播操作，可以在不同的数组之间执行元素级的运算。例如，使用 D = A .* B 可以执行矩阵A和B的逐元素乘法，使用 E = A ./ B 可以执行矩阵A和B的逐元素除法等。

总的来说，MATLAB是一种非常强大且灵活的矩阵和数组处理语言，它提供了丰富的功能和工具来简化矩阵和数组的运算和分析。无论是对于初学者还是专业人士，掌握MATLAB的矩阵和数组操作都是提高计算效率和分析能力的关键。

数组的创建

要在一行中创建包含四个元素的数组，请用逗号（,）或空格分隔元素。这种类型的数组是行向量。

若要创建具有多行的矩阵，请用分号分隔行。

矩阵和数组运算

MATLAB 允许您使用单个算术运算符或函数处理矩阵中的所有值。

要转置矩阵，请使用单引号（'）：

串联

串联是连接数组以制作更大数组的过程。事实上，您通过连接其各个元素来制作第一个数组。方括号对是串联运算符。

使用逗号将彼此相邻的数组连接称为水平连接。每个数组必须具有相同的行数。同样，当数组具有相同数量的列时，可以使用分号垂直连接。

复数

复数有实部和虚部，其中虚部是 -1 的平方根。

数组索引

MATLAB 中的每个变量都是一个可以容纳许多数字的数组。如果要访问数组的选定元素，请使用索引。

有两种方法可以引用数组中的特定元素。最常见的方法是指定行和列下标，例如

不太常见但有时有用的是使用单个下标，该下标按顺序遍历每列：

要引用数组的多个元素，请使用冒号运算符，它允许您指定形式的范围。例如，列出前二行和第二列中的元素：

仅冒号（不带起始值或结束值）指定该维度中的所有元素。例如，选择第一行中的所有列：

工作区变量

工作区包含的变量 您可以在 MATLAB 中创建或从数据文件或其他文件导入 MATLAB 程序。

这些变量也会显示在桌面上的“工作区”窗格中。

退出 MATLAB 后，工作区变量不会保留。 保存您的数据以供以后使用命令，

save myfile.mat

保存将工作区保留在当前工作文件夹中 在扩展名为 MAT 文件：

.mat

若要清除工作区中的所有变量，请使用以下命令：

clear

文本和字符

字符串数组中的文本

与数值数组类似，字符串数组可以有多个元素。使用该函数查找其中每个字符串的长度 一 数组。

strlength

字符数组中的数据

有时字符表示与文本不对应的数据，例如 DNA序列。您可以将此类数据存储在字符数组中，该数组具有数据 类型。字符数组使用单个 引号。

char

用方括号连接字符数组，就像连接数字一样 阵 列。

调用函数

要调用函数，例如 ，请将其输入参数括在括号中：

max

二维和三维图

线图

x = linspace(0,2*pi);
y = sin(x);
plot(x,y)

可以标记轴并添加标题。

xlabel("x")
ylabel("sin(x)")
title("Plot of the Sine Function")

添加图例

要向现有图窗添加绘图，请使用 。在使用或关闭窗口之前，所有绘图都将显示在当前图窗窗口中。

hold on

编辑图形的样式

x_1表示x下标1

x^2表示x的平方

三维绘图

三维图通常显示由两个变量中的函数定义的曲面，z=f（x，y).例如，计算z=xe−x2−y2给定行向量和列向量，并且在 [-2,2] 范围内各有 20 个点。

x = linspace(-2,2,20);
y = x';
z = x .* exp(-x.^2 - y.^2);

然后，创建曲面图。

surf(x,y,z)

循环和条件语句

条件类型

if语句

在MATLAB中，if语句用于执行条件判断。基本的语法是：

if condition
    statements
else
    statements
end

如果condition为真，则执行if后面的statements，否则执行else后面的statements。

switch语句

switch语句用于在多种可能的情况中选择一种执行。基本的语法是：

switch expression
    case value1
        statements
    case value2
        statements
    otherwise
        aaa
end

根据expression的值，选择匹配的case执行相应的statements。

循环类型

for循环

在MATLAB中，for循环用于执行固定次数或范围内的迭代。基本的语法是：

for variable = range
    statements
end

这里的variable是一个迭代变量，range是一个向量，表示迭代的范围或次数。

while循环

while循环用于执行不确定次数的迭代，直到指定的条件不再满足为止。基本的语法是：

while condition
    statements
end

只要condition为真，就继续执行循环体内的statements。

break和continue语句

在循环中，可以使用break语句来终止整个循环，或使用continue语句来跳过当前迭代并开始下一次迭代。

nested loops（嵌套循环）

在MATLAB中，你可以在一个循环内部嵌套另一个循环，以处理更复杂的问题。

帮助和文档

  • 使用命令在单独的窗口中打开函数文档。

doc

doc mean
  • 在 命令窗口，在键入 函数输入参数。
mean(
  • 在命令中查看函数文档的缩写文本版本 窗口使用命令。

help

help mean
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