MATLAB应用基础.ppt

,Biocompute skills MATLAB Introduction,MATLAB 平台,Matlab 语言是由美国的Clever Moler博士于1980年开发的设计者的初衷是为解决“线性代数”课程的矩阵运算问题取名MATLAB即Matrix Laboratory 矩阵实验室的意思,Biocompute skills MATLAB Introduction,一.MATLAB的特点,1.简便易学2.计算功能强大 3.先进的可视化工具 4.开放性、可扩展性强 5.特殊应用工具箱,Biocompute skills MATLAB Introduction,二.初步应用MATLAB,1.启动和关闭 MATLAB,启动方法一：开始程序MATLAB7.1 MATLAB7.1 启动方法二：双击操作系统桌面上的快捷方式,关闭 MATLAB 的方法,Biocompute skills MATLAB Introduction,Biocompute skills MATLAB Introduction,MATLAB 桌面工具,桌面工具 描 述 Array Editor 数组编辑器：以列表方式查看数组并可以编辑数值 Command Window 指令窗：执行MATLAB指令、函数、语句 Command History 指令历史窗：可以查询已在指令窗中执行过的指令 Current Directory Browser 当前路径浏览器：查看文件、管理文件 执行路径或管理个人文件 EditorDebugger 编辑器调试器：创建、编辑和调试M文件 Figures 图形窗：创建、修改、查看、打印图形窗 Help Browser 帮助浏览器：查看或查询所有MATLAB产品帮助文档 Profiler 图形界面分析M文件效率 Start Button 开始按钮：运行或查看MATLAB产品工具和文档 Web Browser 网页浏览器：查看由MATLAB产生的HTML和相关信息 Workspace Browser 工作间浏览器：查看更改工作间变量,Biocompute skills MATLAB Introduction,2.工具条与菜单,（1）工具条,Biocompute skills MATLAB Introduction,(2)菜单选项,（菜单会随 MATLAB 桌面上分割窗体选择有效而发生变化。）,指令窗处于活动状态的 MATLAB 桌面菜单说明:,*文件操作(File)菜单 New 新开编辑器、图形窗、MDL文件、变量窗、GUI等 Open 打开MATLAB所支持格式的文件 Close Command Window 关闭指令窗 Import Data 导入数据 Save Workspace As 将工作空间变量保存到文件中 Set Path 调用路径浏览器 Preferences 调用MATLAB 指令窗环境设置界面 Page Setup 打印设置 Print 打印 Print Selection 打印选定的内容 Exit MATLAB 退出MATLAB,Biocompute skills MATLAB Introduction,*编辑操作(Edit)菜单 Undo 取消输入 Redo 重新输入 Cut 剪切 Copy 复制 Paste 粘贴 Paste Special 特殊粘贴(来自剪贴板选择或文件)Select All 全选 Delete 删除 Find 寻找 Find Files 在指定的文件或路径中寻找 Clear Command Window 清除指令窗中的显示 Clear Command History 清除指令历史 Clear Workspace 清除工作空间变量,Edit菜单,Biocompute skills MATLAB Introduction,*调试操作(Debug)菜单 Open M-Files when Debugging 调试状态下打开文件(关闭时)Step 单步执行 StepIn 进入执行 StepOut 退出执行 Conutine 继续 Clear Breakpoints in All Files 清除所有断点 Stop if ErrorsWarning 错误或警告停止 Exit Debug Mode 退出调试,Debug菜单,Biocompute skills MATLAB Introduction,*桌面操作(Desktop)菜单 Undock Command Window 分离指令窗(显示内容与当前活动窗有关)Desktop Layout 桌面版面(标准、只有指令窗、用户定义等)Save Layout 保持当前正面的版面 Organize Layout 组织版面 Command Window 显示或隐藏指令窗 Command Hisgory 显示或隐藏指令历史窗 Current Directory 显示或隐藏当前路径窗 Workspace 显示或隐藏工作空间浏览器 Help 显示或隐藏帮助 Profiler 显示或隐藏性能分析器 Toolbar 显示或隐藏工具栏 Shortcut Toolbar 显示或隐藏快捷工具栏 Titles 显示或隐藏窗体标题,Desktop菜单,Biocompute skills MATLAB Introduction,*窗体操作(Window)莱单 Close All Documents 关闭所有的文档(支持的文件)0 Command Window 1 Command History 与当前打开的工具有关，这是默认桌面选择有 2 Current Directory 效的工具(即让其处于活动状态)3 Workspace*帮助操作(Help)菜单 Full Product Family Help 打开整个产品帮助 MATLAB Help 打开 帮助 Using The Desktop 打开桌面帮助 Using The Command Window 打开指令窗帮助 Web Resources 网上资源 Check for Updates 检测更新 Demos 打开演示窗 About MATLAB 显示 版本用户登记信息,Window和Help菜单,Biocompute skills MATLAB Introduction,3.MATLAB 的指令窗,MATLAB 指令窗是用户与MATLAB 交互的工具。,在输入等待符前都有“”来表示输入指令行，通过键盘可以输入指令来运行MATLAB 程序,Biocompute skills MATLAB Introduction,例1,例1：求7(5-2)+632的算术运算结果。(7*(5-2)+6)32 用键盘在MATLAB 指令窗输入以上内容，按Enter键，该指令行即被执行 该指令执行的结果会显示在指令窗中，如下 ans=3（演示）说明：在指令行前都有一个“”提示符。在计算结果中显示的 ans 是英文 answer 的缩写，其含义是“运算答案”。ans是MATLAB 运算结果默认变量。如果在指令行后加上“；”符号，将不会在指令窗中显示运行结果。百分号“”表示后面是注释段，恰当的注释可以保证程序的可读性。,Biocompute skills MATLAB Introduction,例2,例2：矩阵输入方法 T=1 2 3；4 5 6；7 8 9 T=1 2 3 4 5 6 7 8 9（演示）说明：直接输入矩阵时，矩阵元素用空格或逗号“，”分割，矩阵行用分号“；”隔离，整个阵放在方括号“”里。在MATLAB中对矩阵的维数不需要作任何说明，系统会自动配置。变量T会保存到MATLAB 工作空间(Workspace)，以备后用。MATLAB 对变量大小写是敏感的，变量T和t是两个不同的变量，请注意区别。,Biocompute skills MATLAB Introduction,矩阵的分行输入,T=1 2 3 4 5 6 7 8 9；说明：这里是矩阵的分行输入，用Enter符来分割矩阵中的行。如果一行太长，MATLAB 可以用3个或3个以上连续的黑点表示“续行”，即下一行是上一行的继续。但是MATLAB还具有智能的一面，如果下面的例子没有3个黑点，MATLAB也会处于等待状态，等待用户输入下一行继续的内容。T=1 2 3；4 5 6；7 8 9 T=1 2 3 4 5 6 7 8 9（演示）,Biocompute skills MATLAB Introduction,*指令窗的快捷键,键 相应快捷键 功 能 Ctrl+P 回调上一行 Ctrl+N 回调下一行 Ctrl+B 回移一个字符 Ctrl+F 前移一个字符 Ctrl+Ctrl+R 回移一个单词 Ctrl+Ctrl+L 前移一个单词 Home Ctrl+A 移到行首 End Ctrl+E 移到行尾 Esc Ctrl+U 删除一行 Ctrl+K 从光标处一直删除到行尾 Page Up 向上翻一页 Page Down 向下翻一页 Ctrl+Home 移到指令窗的开始 Ctrl+End 移到指令窗的结束 Delete Ctrl+D 在指令行光标处的字符 Backspace Ctrl+H 在指令行光标前的字符 Shift+Home 选择到一行的开始 Shift+End 选择到一行的结束 在选择上按Enter键 添加选择内容并执行 在超连接上按Ctrl+Enter键 在指令窗中执行并显示,Biocompute skills MATLAB Introduction,例3,例3：相似指令的快捷输入 计算 的值，在 MATLAB 指令窗中输入如下：yl=sqrt(10)*sin(0.6*pi)(2+sqrt(7)按Enter键后，指令计算结果为：yl=0.6474（演示）上面的操作和计算结果会保存在指令历史和工作空间中。因此，假如用户调 用前面输入的指令重新运行，或希望加以修改后再运行，只要按“”键，从 指令历史中调出这个指令到当前输入行，以供重新运行或修改后运行。新的 结果不会影响以前生成(非同名)变量的计算结果（继续）,Biocompute skills MATLAB Introduction,利用指令回调计算，用“”调回上面输入的指令，把yl改为y2；把sin改为cos即可。如下：y2=sqrt(10)*cos(O.6*pi)(2+sqrt(7)y2=-0.2103（演示）,Biocompute skills MATLAB Introduction,*指令窗的控制指令,指 令 说 明 cd 设置当前的工作目录 clf 清除图形窗 clc 清除指令窗中显示的内容 clear 清除工作空间中变量 dir 列出指定目录下的文件和子目录清单 edit 打开M文件编辑器 exit或quit 关闭退出MATLAB more 使其后的显示内容分页进行 pack 收集MATLAB内存碎块以扩大内存空间 type 显示指定M文件内容 home 移动光标到指令窗左上角 help 在指令窗中显示函数的帮助 pwd 显示当前路径 doc 显示帮助浏览器在线帮助文档 demo 通过help浏览器访问演示程序 playshow 运行发表的M文件demo lookfor 在所有帮助条目中查找指定的关键字 dos 执行dos指令,Biocompute skills MATLAB Introduction,*指令窗的显示控制,在MATLAB 中，数据的存储和运算都是以双精度进行的，而在屏幕上可以用不同的格式显示运行的结果。方法一：打开File菜单，选择Preferences菜单项，出现一个Preferences窗口，选择Command Window，右边出现指令窗设置参数界面。,Biocompute skills MATLAB Introduction,方法二：就是使用数据显示格式指令format。,指 令 format+format bank format compact format hex format long format long e format long g format loose format rat format short format short e format short g,Biocompute skills MATLAB Introduction,*指令窗的标点符号,符号一定要在英文状态下输入，因为MATLAB 不能识别中文标点。,名称 标点 作 用 空格 用于输入量之间的分隔符 数组元素分隔符 逗号，用于要显示计算结果的指令与其后指令的分隔 用于输入量之间的分隔 用于数组元素的分隔 黑点 数值表示的小数点 分号；用于不显示计算结果的指令结尾标志 用于不显示计算结果指令间的分隔 用于数组行之间的分隔 冒号：用于生成一维数值数组，如l：10 用于单下标援引时，表示全部元素构成长列 用于多下标援引时，表示维上的全部 注释号%由它开始的所有指令行被看作非执行的注释 单引号对 字符串记述符 圆括号()在数组援引时用 函数指令输入宗量列表时用 方括号 输入数组时用 函数指令输出宗量列表时用 花括号 元胞数组记述符 下连符-用于变量、函数或文件名中的连字符 续行号 由3个或3个以上黑点构成。它把其下面的一行看作 该行的继续，以组合成一个完整的指令,Biocompute skills MATLAB Introduction,4.MATLAB 的工作空间Workspace,#工作空间指运行MATLAB的函数或指令(即指令与程序)所生成的所有变量 和MATLAB提供的常量构成的空间，这是一个比较虚拟(或抽象)的概念。,#刚运行的MATLAB 工作间中只有几个MATLAB 预定义好的几个变量，如pi(即是)、虚数i和j等。系统预定义的一些变量不会被显示或清除。,#在运行MATLAB 程序过程中，程序中的变量会被加入到工作间中，只有使 用特殊的指令clear删除变量，否则变量会一直存在到关闭MATLAB。,#在MATLAB中有一个工作间浏览器(Workspace Browser)可以查看或编辑 这些变量。,#工作间与指令窗的区别:指令窗是一个实体，它是用户输入函数和程序的一 个窗体，大多数变量都是通过这个窗体产生的，而工作间是一个抽象的概念，保存了指令窗运行的所有变量。,#在指令窗中输入who和whos可以查看当前工作间的变量。who指令只给出变量名，而whos给出有关变量的详细信息，如大小、类型等。,Biocompute skills MATLAB Introduction,例4,例4:用who和whos检查MATLAB 内存变量。who who查询的结果 Your variables are：R X Y r x y whos whos查询的结果 Name Size Bytes Class R 199 92 double array X 210 160 double array Y 11 8 double array r 1010 800 double array x l1 8 double array y 14 32 double array Grand total is 225 elements using 1800 bytes（演示）,Biocompute skills MATLAB Introduction,例5,例5：用clear清除MATLAB 内存变量。clear x 清除变量x，如果指令为clear x*，则清除所有以x为首字符的变量 who Your variables are：R X Y r y clear 清除所有的变量（演示）,Biocompute skills MATLAB Introduction,#在MATLAB中有一个工作间浏览器(Workspace Browser)可以查看或编辑 这些变量。调用此浏览器的途径主要有：途径1：选择桌面菜单DesktopWorkspace命令。途径2：在指令窗中运行workspace指令。,Biocompute skills MATLAB Introduction,Workspace Browser的作用变量的管理(1),#显示内存中所有变量的属性,#添加新变量。方法：选择菜单FileNew(Ctrl+N)命令、右击选择New命令或 单击工具栏中的 按钮，在工作间浏览器列表中出现unnamed变量项(处于 重命名状态)。,#变量编辑，编辑变量元素。方法：选中一个变量，在菜单Edit或右击选择 Edit Value 命令，则在工作间浏览器中出现变量编辑框，若右击选择Open Selection、双击变量项或单击工具栏中的 按钮可以打开内存变量编辑器。,Biocompute skills MATLAB Introduction,Workspace Browser的作用变量的管理(2),#变量绘图，变量可视化显示。方法：选中一个变量，选择菜单Graphics中 绘图函数(如plot、bar等)、右击选择绘图函数或单击工具栏中的 按 钮(右小箭头可选择绘图函数)，可以打开一个绘图图形窗。如果选择More Plots则出现一个绘图目录窗(Plot Catalog，具体参考help),#导入变量。方法：选择菜单FileImport Data命令，或单击工具栏中的 按钮可以打开数据文件选择框，成功后会把文件中变量导入到内存中。,#导出变量。方法：选择菜单FileSave Workspace As(Ctrl+S)命令或单击 工具栏中的 按钮可以保存到指定的文件中。,#删除变量。方法：选中一个(或多个)变量，选择菜单EditDelete命令、右击选择Delete命令、直接用Delete键或单击工具栏中 的按钮即可删除(会出现确认框)。,Biocompute skills MATLAB Introduction,内存变量编辑器的主要作用,#直接查看变量中元素的值。#比较变量。方法：打开多个变量编辑器，选择右上角工具栏 或者菜单Window下对应项，可以按照自己的意愿排列 窗口，便于比较。#修改变量中元素的值。方法：单击待修改的元素，在元素窗出现光标即 可修改。,Biocompute skills MATLAB Introduction,5.MATLAB 的路径游览器,#当前路径浏览器是MATLAB 系统文件保存、操作的默认路径管理器。,#用户只有将自己的目录加入到搜索范围内，在MATLAB的指令窗中输入的 指令(文件名)才能有效被执行。一旦作了改动，单击Save按钮进行保存。,#在当前路径浏览器中用户可以查看、重命名或删除当前路径文件或文件夹，也可以改变路径以改变文件默认保存路径，甚至可以对文件进行打开、执 行等一系列操作。,Biocompute skills MATLAB Introduction,MATLAB路径游览器,路径浏览器能够修改MATLAB 的搜索路径并查看任一路径下的所有文件。选择FileSet Path命令，即可打开路径浏览器。下图所示为路径浏览器的界面。,Add Folder和Add with Subfolders按钮选择要加入的目录。Remove按钮可以删除选中的目录。,Biocompute skills MATLAB Introduction,6.MATLAB 的指令历史游览器,#MATLAB 的指令历史浏览器是管理指令历史的工具。使用指令历史浏览器用户可以了解以前所做过的工作。#选择菜单DesktopCommand History命令即可打开指令历史浏览器(系统默认组 合在 桌面上)或在指令窗中执行指令command history。#下图所示为指令历史浏览器界面。,指令窗中运行的指令将保存在指令历史中，指令历史中的指令可以在指令窗中用“”、“”键再次调用出来执行，或直接在历史浏览器中双击需要再次执行的指令，也可以用复制粘贴来实现指令窗导入历史指令。,Biocompute skills MATLAB Introduction,7.MATLAB 的帮助系统,#MATLAB中有以下几种方法可获得帮助：帮助指令、MATLAB 的Web帮 助和在线帮助(对于连网用户)。,help help/help functionname help toolboxname help toolboxnamefunctionname help classnamemethodname help classname help syntax t=help(topic),说明：没有参量则显示所有帮助主题；参量“”显示所有操作符号或操作函数；参量toolboxname和functionname表示显示工具项列表和函数帮助；参量classname表示显示类的帮助；help syntax表示显示MATLAB函数或指令的描述；t=help(topic)把帮助信息以字符串方式返回给变量t。,Biocompute skills MATLAB Introduction,其他帮助指令,指 令 作 用 dir DN 列出DN目录上的所有文件名称 what PN 列出在PN路径上的所有MATLAB文件 path 列出MATLAB上所有搜索路径 exist NM 判别NM是变量还是函数名 whatsnew 显示readme文件中的内容，它们通常是随版指南 和手册的最新增补内容 info Mathworks公司的网点、地址以及服务的一些信息 which FN 指出FN文件所在的目录 type FN 显示FN文件的全部内容,Biocompute skills MATLAB Introduction,8.MATLAB 的演示系统,在演示系统中提供了大量MATLAB 应用示例，而这些示例都是Mathworks公司专家们的杰作，具有很强的代表性，是学好 掌握应用开发技巧的经典学习教程。,Biocompute skills MATLAB Introduction,9.Bioinformatics 工具箱,进入路径：help demos Toolboxes Bioinformatics,Biocompute skills MATLAB Introduction,MATLAB 编程基础,MATLAB为用户提供了非常方便易懂的程序设计方法，类似于其他的高级语言编程，但是命令更简单，同时也提供了详尽的帮助命令。,一.MATLAB 的三种执行方式,在命令窗口的命令行直接输入命令：逐条输入逐条执行。键显示前个命令，键显示后个命令,M文件（脚本文件）：把若干命令放在一个文件中，然后再执行，可以 进行复杂的程序设计。,3.M文件函数：把重复的程序段封装起来。,Biocompute skills MATLAB Introduction,例1,例1.建立一个M文件 打开编辑器:File new M-file 编写M文件 保存 命名 运行 x=0:0.2:20;y=sinc(x);plot(y)%文件名为m9_12.m 执行：直接在命令窗口键入文件名（演示）,Biocompute skills MATLAB Introduction,例2.建立一个M文件函数 function c=myfile(a,b)c=sqrt(a2+b2);d=pi;文件名：myfile（演示）注1：函数名和文件名必须相同。一旦建立该文件函数，在MATLAB的命令 窗口或别的文件里，就可以调用该函数文件。注2：函数文件的结构：function 输出表函数名(输入表)%函数头 函数体 其中：输出表 是函数的返回值，若无返回值则无此项；若输出表中只有一项，则方括号可省略。M文件和M文件函数的区别：M文件没有输入和输出参数，M文件函数可以输入参数，也可返回输出参数；M文件对工作空间中的变量进行操作，M文件函数的变量除非特别定义为全局变量，否则应为局部变量，只有其输入输出参数保留在工作空间中。,例2,Biocompute skills MATLAB Introduction,二.MATLAB 的数组及运算,1.直接输入法构造数组,（1）逐个元素输入法 x=2 2 2;2 2 2;2 2 2 y=3 3 3 3 3 3 3 3 3（演示）（2）冒号输入法（主要针对一维数组）格式：x=a:inc:b 说明：a表示数组的第一个元素，inc为采样点之间的间隔（即步长）若(b-a)是inc的整数倍，则生成的最后一个元素为b，否则小于b inc省略时，取默认值为1。当inc0时，则需要ab；inc=0时，创建的数组为空。,Biocompute skills MATLAB Introduction,2.数组的符号运算,运 算 运算符 表达式 加+a+b 减-a-b 乘*a*b 除/或 a/b或ab 幂 ab 点乘.*a.*b 点除./或.a./b或a.b 点幂.a.b注意：在数组运算中，数组的大小要保持一致，但是数组与数值（单元素值）可以直接运算。对于矩阵运算，需要符合数学上的规则。,Biocompute skills MATLAB Introduction,例：,a=2 2 2;2 2 2;2 2 2b=3 3 3;3 3 3;3 3 3进行a和b的如下运算：#a+b a+5#a-b a-5#a*b a*5#ab a.5#a2#a.*b a.*2#a./b或a.b#a.2（演示）,Biocompute skills MATLAB Introduction,三.MATLAB 的编程,循环结构和选择结构是复杂程序的基本组成单元（前面的均为顺序结构）。,1关系和逻辑运算:真为1，假为0关系运算符：,=,=,=逻辑运算符：与（&）、或（|）、非（）如：a=(1:9)%a=1 2 3 4 5 6 7 8 9 tf=a4%tf=0 0 0 0 1 1 1 1 1（演示）,Biocompute skills MATLAB Introduction,2循环结构：,（1）for 循环：循环次数已经确定。for 变量=初值：终值语句体end可以嵌套 例：求n!r=1 for k=1:20 r=r*k；end disp(r)（演示）,（2）while循环：事先不能确定循环次数 while 表达式语句体 end表达式值为真，执行语句体，否则终止循环。例：求使n!是100位数的第一个n。n=1;while prod(1:n)1e100%product 阶乘n=n+1;endn答案：n=70（演示）,Biocompute skills MATLAB Introduction,3.选择结构：,if 逻辑表达式1 语句体1elseif 逻辑表达式2 语句体2else 语句体elseend,Biocompute skills MATLAB Introduction,四.二维绘图命令 plot,2.plot指令格式：（1）plot(x)：当x为一向量时，以x的序号为X轴，按向量x的值绘制曲线。（2）plot(x,y)：当x,y均为向量时，以向量x为X轴，向量y作为Y轴绘制曲线。（3）plot(x1,y1,s1,x2,y2,s2)：以公共的x向量作为X轴，分别以y1，y2 为Y轴绘制出多条曲线。其中s1，s2为一字符串，用于指定绘图时的曲线线型、曲线颜色和 线的标记。S的标准设定值如下：,1.plot的功能：（1）plot命令自动打开一个图形窗口Figure（2）用直线连接相邻两数据点来绘制图形（3）根据图形坐标大小自动缩扩坐标轴，将数据标尺及单位 标注自动加到两个坐标轴上，可自定坐标轴,Biocompute skills MATLAB Introduction,S的标准设定值：,Biocompute skills MATLAB Introduction,例：x=0:0.02:2*pi;y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,c,x,z,r),（演示）,Biocompute skills MATLAB Introduction,3.figure(n)创建窗口函数，n为窗口顺序号，实现多窗口绘图,例：t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5);plot(t,y)自动出现第一个窗口 figure(2)plot(t,y1)在第二窗口绘图 figure(3)plot(t,y2)在第三窗口绘图（演示）,Biocompute skills MATLAB Introduction,4图形加注功能 将标题、坐标轴标记、网格线及文字注释加注到图形上，这些函数为：title 给图形加标题 xlable 给x轴加标注 ylable 给y轴加标注 text 在图形指定位置加标注 gtext 将标注加到图形任意位置 grid on(off)打开、关闭坐标网格线 legend 添加图例 axis 控制坐标轴的刻度,Biocompute skills MATLAB Introduction,The end!,