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第1章 MATLAB概述

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1.1 MATLAB发展历程 ? 1.2 MATLAB系统结构 ? 1.3 MATLAB语言的特点 ? 1.4 MATLAB桌面操作环境 ? 1.5 MATLAB帮助系统 ? 1.6 MATLAB的第一个例子
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1.1 MATLAB发展历程
在70年代,Cleve Moler在给学生讲授线性代数课程时, 为了方便学生学习,他利用业余时间开发了两个矩阵运算 相关的子程序库,并编写了相应的接口程序。Cleve Moler

将这个接口程序取名为MATLAB。

1.2 MATLAB系统结构
1.MATLAB开发环境
MATLAB开发环境是一套方便用户使用的MATLAB函数和文件 工具集,其中许多工具是图形用户接口。 MATLAB数学函数库包括了大量的计算函数。

2.MATLAB数学函数库 3.MATLAB语言

MATLAB语言是一种高级的基于矩阵/数组的语言,它包含了 程序流控制、函数、数据结构、输入/输出和面向对象编程等特色。 MATLAB具有广泛的途径来显示向量和矩阵的图形,并 且也能对图形添加标注和打印相应的图形。 MATLAB应用程序接口(API)可以实现用户在C、 Fortran等其它高级编程语言与MATLAB语言间进行交互,它是一个函数库。

4.MATLAB图形处理系统 5.MATLAB应用程序接口

1.3 MATLAB语言的特点
1.编程效率高
用MATLAB编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求 解问题,由于它编写简单,所以编程效率高,易学易懂。

2.用户使用方便

MATLAB中以复数矩阵或数组作为基本编程单元,使 得矩阵操作变得轻而易举

3.扩充能力强,交互性好

用户可以根据自己的需要方便地建立和 扩充新的库函数,以便提高MATLAB的使用效率和扩充它的功能。

4.方便的绘图功能

MATLAB的绘图是十分方便的,它有一系列绘图函数。

1.4 MATLAB桌面操作环境
1.MATLAB的启动与退出
对不同的计算机系统来说,MATLAB的启动也不尽相同,由于目前大部分用户使用的都是Windows系 统。故此仅介绍Windows操作系统中MATLAB的启动,这通常有以下两种方法: 选择菜单“开始|所有程序|MATLAB”; 双击系统桌面的MATLAB图标(前提是桌面上存在其快捷方式)。 启动MATLAB后,就进入MATLAB的默认界面了,如图1-1所示。
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图1-1

MATLAB默认界面

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要退出MATLAB操作环境也很简单,我们通常使用以下方法: 点击窗口右上角的关闭图标; 在MATLAB默认界面上选择File|Exit MATLAB菜单或直接按下快捷键Ctrl+Q; 在命令窗中输入>> quit或>> exit指令并按回车。

2. MATLAB的主菜单
MATLAB默认界面中标题栏下面的一排就是MATLAB的主菜单,如图1-2所示。通过主菜单用户可 以进行相应的设置与编辑以满足用户的需要。下面介绍主菜单栏常用菜单项及其各自的常用下拉菜单的 功能。 【File】主菜单项 MATLAB界面上的File主菜单用于实现有关文件的操作。单击File主菜单项或按下“Alt+F”
组合键,可以弹出File下拉菜单。

【Edit】主菜单项
以弹出Edit下拉菜单。

Edit菜单主要用于是想命令窗口的编辑操作,单击Edit主菜单项或按下“Alt+E”组合键,可

【Desktop】主菜单项 【Help】主菜单项
出Help下拉菜单。

Desktop菜单用于设置工作空间和工具栏等的显示项,单击Desktop主菜单项或按下 “Alt+D”组合键,可以弹出Desktop下拉菜单。 Help菜单用于为提供提供帮助信息。单击Help主菜单项或按下“Alt+H”组合键,可以弹

图1-2

MATLAB的主菜单

3. MATLAB工具栏
MATLAB将Windows系统中常用的一些系统按钮以及一些MATLAB的常用功能按钮都集成 在一个区域中,该区域即MATLAB工具栏,表1列出了MATLAB工具栏上各按钮的功能。

表1

MATLAB工具栏按钮功能

4. MATLAB快捷方式工具栏
在MATLAB中,我们也可以在快捷方式工具栏上创建或使用快捷方式,默认情况下,该工具栏上包含了两 个快捷方式【 How to Add】和【 What's New】,下面介绍如何在快捷方式工具栏上创建快捷方式: 首先从命令历史窗口、命令窗口或文件中选择一组MATLAB语句,并将其拖曳到快捷方式栏,如图1所示。 放鼠标左键,弹出一个快捷方式编辑对话框,如图2所示。

图1

拖曳MATLAB语句至快捷方式栏

图2 快捷方式编辑器

该对话框主要包括如下四个区域:Label文本框、Callback文本框、Category下拉菜单和Icon下拉 菜单。在Label文本框中写入快捷方式名称“About MATLAB”,Callback文本框中的内容是MATLAB根据 拖曳的内容自动添上的,不过我们也可以在其中进行编辑,Category下拉菜单主要提供了几种快捷方式 种类,它主要便于MATLAB快捷方式的分类管理,我们也可以自定义快捷方式类型,这里选择【Toolbar Shortcuts】选项,Icon用于设置快捷方式名称前面的图标,MATLAB提供了几种预定义类型,用户也可 以自行由外部导入,这里选择【 MATLAB Icon】,然后单击【Save】按钮。这时我们发现快捷方式栏上 多了个快捷方式,如图3所示。

图3

添加快捷方式后的快捷方式栏

单击快捷方式【 MATLAB Icon】,弹出如图4所示的MATLAB版本及版权相关信息界面。

图4

MATLAB版本及版权信息界面

5. MATLAB命令窗口
MATLAB命令窗口是用户使用MATLAB进行工作的窗口,同时也是实现MATLAB各种功能的 窗口,用户可以直接在MATLAB命令窗口中输入相关命令,实现相应功能。默认情况下命令 窗口位于MATLAB操作界面的中间,单击命令窗口右上角的箭头按钮 或选择Desktop|Undock Command Window或按下快捷键“Ctrl+Shift+U”,命令窗口脱离将操作界面,如图所示。



单独的命令窗口

由图可知,命令窗口主要包括以下几个主要部分,表1列出了各部分的名称及功能。

表1

命令窗口各功能组件

6. MATLAB工作空间
工作空间是由系统所提供的特殊变量和用户自己使用过程生成的所有变量组成的一个概念上的空 间。MATLAB工作空间主要用于存储、管理和删除相应变量。默认情况下,MATLAB R2019b的工作空间位 于MATLAB操作界面的右上侧,单击工作空间右上角的箭头按钮 ,工作空间脱离操作界面。如图所示。



单独的工作空间

由图所示,工作空间比命令窗口多了一行工具栏,现将各工具按钮的功能列于表1-1。



工作空间工具栏按钮的功能

7. M文件编辑/调试器
将MATLAB语句按特定的顺序组合在一起就得到了MATLAB程序,其文件扩展名为.m,故也称为M 文件。MATLAB 7.x提供了M文件的专用编辑/调试器,在编辑器中,会以不同颜色表示不同的内容: 命令、关键字、不完整字符串、完整字符串以及其他文本,这样就可以及时发现输入错误,缩短调试 时间。 MATLAB打开空白M文件编辑/调试器主要使用以下几种方法: ? 选择菜单File|New|Script(MATLAB R2019b提供了四种类型的M文件编辑器,它们分别是Script, Function,Class和Enumeration); ? 在命令窗口中键入>> edit; ? 单击MATLAB窗口上的 图标或按下快捷键“Ctrl+N”。 打开的M文件编辑/调试器如图所示。



四种类型的M文件编辑/调试器

1.5 MATLAB帮助系统
MATLAB帮助系统主要提供了以下几种MATLAB帮助形式:帮助命令、帮助窗口、 演示系统以及远程帮助。
一、MATLAB主要提供了两个帮助命令:help和lookfor,这两个命令实现帮助的机制有所不同。 二、MATLAB帮助窗口,如图所示:

MATLAB帮助窗口

三、MATLAB演示系统 进入MATLAB演示系统界面的方法通常有以下几种:
1. 2. 3.

在命令窗口中输入命令demos; 在MATLAB主窗口中选择菜单命令Help|Demos; 单击MATLAB主窗口左下角按钮 ,选择Demos选项:

打开的演示系统界面如图所示:



MATLAB的演示帮助

四、远程帮助
除了上面介绍的三种MATLAB帮助方式外,我们最常用的还是通过网络获得远程帮助,例如在相关网 站或论坛上查询以及通过网络向一些MATLAB高手“取经”。

1.6 MATLAB的第一个例子
本小节通过一个实例说明一个较完整的例程在MATLAB中的实现步骤:已知某 螺栓的高为 ,其材料的弹性模量为 ,当该螺栓通过直径为 的螺孔时,螺栓 刚度 可由下式得出:

其中, 为孔下垫圈的直径,且

试求

时的值。

谢谢大家!


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