MATLAB程序设计概论.ppt
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1、MATLAB程式設計概說謝志偉davidas.ntu.edu.tw台大大氣系 電腦室MATLAB 程式設計入門篇:初探MATLAB1-1 MATLAB 小傳n由MathWorks公司於1984年推出的數學軟體。n名稱是由矩陣實驗室MATrix LABoratory)所合成。nMATLAB為各種動態系統模擬、數位訊號處理、科學計算、科學目視等領域的標準程式語言。nMATLAB 的許多的核心計算技術是源自於 LINPACK 及 EISPACK。MATLAB 程式設計入門篇:初探MATLAB1-2 MATLAB 第七版的外觀nMATLAB 7.0(R14)發行於 2004 年6月,其啟動方法和第六版
2、相同,外觀如下:MATLAB 程式設計入門篇:初探MATLAB活頁夾型式的MATLAB桌面n點選Desktop/Desktop Layout/All Tabbed可將各個小視窗改為活頁夾的型式。(由左圖可以看出 共有六個小視窗)n若要回到預設的桌面配置,可點選Desktop/Desktop Layout/DefaultMATLAB 程式設計入門篇:初探MATLAB線上支援nhelp:用來查詢已知指令的用法。nlookfor:用來尋找未知的指令。找到所需的指令後,即可用 help 進一步找出其用法。nhelpwin:產生線上支援視窗,其效果和直接點選 MATLAB 命令視窗工作列的圖示是一樣。n
3、Tab鍵:未完成指令命令提示。MATLAB 程式設計入門篇:初探MATLAB工作空間與變數的儲存及載入nMATLAB 在進行各種運算時,會將變數儲存在記憶體內,這些儲存變數的記憶體空間稱為基本工作空間(Base Workspace)或簡稱工作空間(Workspace)n若要檢視現存於工作空間(Workspace)的變數,可鍵入 whon若要知道這些變數更詳細的資料,可使用 whos 指令MATLAB 程式設計入門篇:初探MATLAB檢視工作空間變數的其他方式n使用 clear all指令來清除或刪除工作空間內的所有變數,以避免記憶體的閒置與浪費 Ex:clearnclc則為清除command
4、window之前的執行指令n不加任何選項(Options)時,save 指令會將工作空間內的變數以二進制(Binary)的方式儲存至副檔名為 mat 的檔案nsave:將工作空間的所有變數儲存到名為 matlab.mat 的 二進制檔案。nsave filename:將工作空間所有變數儲存到名為 filename.mat 的二進制檔案。nsave filename x y z:將變數 x、y、z 儲存到名為 filename.mat 的二進制檔案。MATLAB 程式設計入門篇:初探MATLAB2-1使用變數與基本運算n一般數學符號運算n在MATLAB 命令視窗(Command Window)內
5、的提示符號()之後輸入運算式,並按入 Enter 鍵即可。例如:55-16 ans=39 nMATLAB 會將運算結果自動存入變數ans ans+11 ans=50n若不想讓 MATLAB 每次都顯示運算結果,只需在運算式最後加上分號(;)即可,例如:(5*2+3.5)/5;a=4,A=6;x=1;x=2+i*4MATLAB 程式設計入門篇:初探MATLAB變數命名規則與使用n第一個字母必需是英文字母。例如:x1,abcn變數名稱有分大小寫。例如:abc,Abc,x,X均不同 n字母間不可留空格。例如:math_scoren最多只能有 31 個字母,MATLAB 會忽略多餘字母。nMATLAB
6、 在使用變數時,不需預先經過變數宣告(Variable Declaration)的程序,而且所有數值變數均以預設的 double 資料型式儲存。MATLAB 程式設計入門篇:初探MATLAB2.2.1純量運算與加入註解n若要加入註解(Comments),可以使用百分比符號(%)例如:y1=(5*2+3.5)/5;%將運算結果儲存在變數 y,但不用顯示於螢幕 z=y12%將運算結果儲存在變數 z,並顯示於螢幕 z=7.2900 x=2+i*4x=2.0000+4.0000informat long%將顯示小數點後15位數format short%將顯示小數點後4位數MATLAB 程式設計入門篇:
7、初探MATLAB2.2.2向量與矩陣的處理nMATLAB 中的變數還可用來儲存向量(Vectors)及矩陣(Matrix),以進行各種運算,例如:a=1 2 3 4 5;%注意 的使用及各數字間的空白間隔 a=1 2 3 4 5 t=2*a+1t=3 5 7 9 11 b=2 4 6 8 10;%注意 的陣列轉置使用 MATLAB 程式設計入門篇:初探MATLAB建立大小為 mn的矩陣n在每一橫列結尾加上分號(;),例如:A=1 2 3;4 5 6;7 8 9;%建立 33 的矩陣 A A%顯示矩陣 A 的內容A=1 2 3 4 5 6 7 8 9 A=1 2 3 4 5 6 7 8 9MAT
8、LAB 程式設計入門篇:初探MATLAB矩陣的索引或下標MATLAB 程式設計入門篇:初探MATLAB冒號(:)The Colon Operatornt=1:5%產生一1 2 3 4 5數列向量nt=1:0.5:4%產生一1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 增量數為0.5之數列向量 Ex:t=10:-1:5n可以使用矩陣下標來進行矩陣的索引(Indexing)nt(2:4)-取出向量t 中第二至四個的元素n用冒號(:),取出一整列或一整行 nA(2,:)-取出矩陣 A 的第二個橫列 n可以直接刪除矩陣的某一整個橫列或直行 nA(:,3)=刪除A矩陣的第三行MATLAB 程式
9、設計入門篇:初探MATLAB矩陣的各種處理nMATLAB 亦可取出向量中的一個元素或一部份來做運算,例如:t(3)=2%將向量 t 的第三個元素更改為 2 t=3 7 2 5 t(6)=10%在向量 t 加入第六個元素,其值為 10 t=3 7 2 5 0 10 t(4)=%將向量 t 的第四個元素刪除,代表空集合 t=3 7 2 0 10MATLAB 程式設計入門篇:初探MATLABmxn矩陣的各種處理之一n A(2,3)=5%將矩陣 A 第二列、第三行的元素值,改變為 5 A=1 2 3 4 5 6 5 8 9 10 11 12 n B=A(2,1:3)%取出矩陣 A 的第二橫列、第一至第
10、三直行,並儲存成矩陣 B B=5 6 5MATLAB 程式設計入門篇:初探MATLAB2.2.4 函式介紹n有一些函數是特別針對向量而設計n y=min(x)%向量 x 的極小值n y=max(x)%向量 x 的極大值n y=mean(x)%向量 x 的平均值n y=sum(x)%向量 x 的總和n y=sort(x)%向量 x 的排序n課本函式(第20,21頁)nlinspace(x1,x2,n)%linspace(0,1,6)nlogspace(x1,x2,n)%logspace(-1,2,4)nzero(m,n)%E=zeros(2,3)nones(m,n)%u=ones(1,3)MAT
11、LAB 程式設計入門篇:初探MATLAB2.3 數學運算子 n矩陣的加減與一般純量(Scalar)的加減類似 n相加或相減的矩陣必需具有相同的維度 n範例:demo01.m C=13 37 58 24 n矩陣與純量可以直接進行加減,MATLAB 會直接將加減應用到每一個元素 A=1 2 3 2 1+5 A=6 7 8 7 6 A=12 34 56 20;B=1 3 2 4;C=A+BMATLAB 程式設計入門篇:初探MATLAB2.3矩陣的乘法與除法n純量對矩陣的乘或除,可比照一般寫法 A=123,442;C=A/3 B=2*A C=B=41.0000 147.3333 246 884 n欲進
12、行矩陣相乘,必需確認第一個矩陣的直行數目(Column Dimension)必需等於第二個矩陣的橫列數目(Row Dimension)n範例demo02.m C=3 4 5 6 8 10 n矩陣的除法,常藉由反矩陣或解線性方程式來達成 A=1;2;B=3,4,5;C=A*BMATLAB 程式設計入門篇:初探MATLAB2.3矩陣的次方運算n矩陣的次方運算,可由來達成,但矩陣必需是方陣,其次方運算才有意義 n範例demo03.m B1=91 67 67 67 91 67 67 67 91 n在*,/及之前加上一個句點,MATLAB 將會執行矩陣內元素對元素(Element-by-element)
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