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
1 | theta = [-0.5*pi : 0.02 * pi : 0.5 * pi ]; |
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)
1 | function [ d ] = distance( a,b ) |
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
1 | a = 1 |
命令行输出
1 | a |
尝试执行更多命令
- 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
1 | b = 3 |
命令行输出
1 | b |
- 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
1 | % a = 2 单行注释,不执行 |
命令行输出
1 | c |
- 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
1 | a = 2; |
命令行输出
1 | c |
- … 表示语句未结束,接续到下一行(注意 … 前留空格)
命令行输入
1 | d = 1 + 2 ... |
命令行输出
1 | d |
- 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 | 1 + 2 + 3 |
命令行输出
1 | ans |
- MATLAB 中计算的优先级和一般的数学理解一致,但无论多少层优先级都只使用小括号
命令行输入
1 | 2*1^3+(4*5-6/(1+2)) |
命令行输出
1 | ans |
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。
- clc 清空命令行
- clear 清空工作区
- clf 清空绘图
- close 关闭窗口
- 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)
- ! 调用操作系统命令行(如:!explorer.exe 调用系统资源管理器)
- 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)
- 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) - load xxx 加载读取数据,save 的反操作,读取并恢复xxx.mat的数据
- who 查询workspace的变量
- 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
- 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)
- 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
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
- MATLAB Programming for Engineers - 4th Edition Ch