第2章MATLAB基础.ppt

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,第,2,章,MATLAB,基础,本章将介绍,MATLAB,的一些基础知识，包括基本的数据类型、运算符和特殊的符号等，以及,MATLAB,中日期和时间的表示方法、计时函数的应用。本章的知识是,MATLAB,编程的基础，需要用户多操作，熟练掌握。,2.1,数据类型,在,MATLAB,中有,15,种基本的数据类型，分别是,8,种整型数据、单精度浮点型、双精度浮点型、逻辑型、字符串型、单元数组、结构体类型和函数句柄。这,15,种基本数据类型，如表,2.1,所示。,2.1.1,数值类型,在,MATLAB,中，数值类型分为整数和浮点数，整数分为有符号整数和无符号整数，浮点数分为单精度浮点数和双精度浮点数。下面介绍整数、浮点数和复数，以及数值的显示格式等。,整数,在,MATLAB,中共有,8,种整数类型，其中,4,种为有符号型，,4,种为无符号型。默认的数值类型为双精度浮点型，一般通过整型函数将浮点型数据转换为整型数据。,整数,在,MATLAB,中，还有很多的取整函数，可以采用不同的方法将小数转换为整数。,浮点数,在,MATLAB,中，浮点数包括单精度浮点数（,single,）和双精度浮点数（,double,）。其中双精度浮点数是,MATLAB,中默认的数据类型。,在,MATLAB,中，双精度浮点采用,8,个字节，即,64,位来表示，其中第,63,位表示符号，,0,为正，,1,为负，第,52-62,位表示指数部分，第,0-51,位表示小数部分。,在,MATLAB,中，单精度浮点数采用,4,个字节，即,32,位来表示，其中第,31,位为符号位，,0,为正，,1,为负，第,23-30,位为指数部分，,0-22,位为小数部分。单精度浮点数比双精度浮点数能够表示的数值范围和数值精度都小。,复数,复数是对实数的扩展，包含实部和虚部两部分，虚部的单位是,-1,的平方根。在,MATLAB,中，采用,i,或,j,表示虚部的单位。可以采用赋值语句直接产生复数，也可以采用函数,complex(),来产生复数。,数据显示格式,在,MATLAB,中，可以采用函数,format(),确定数值类型的显示格式。改变数值的显示格式后，会一直有效，直到再次利用函数,format(),进行修改。,2.1.2,逻辑类型,MATLAB,中的运算包括数值计算、关系计算和逻辑计算。关系计算和逻辑计算的结果为逻辑类型。逻辑类型数据只有逻辑真和逻辑假。,MATLAB,中用,1,代表逻辑真，用函数,true,表示；用,0,代表逻辑假，用函数,false,表示。逻辑真和逻辑假都占用,1,个字节的存储空间。,此外，可以采用函数,logical(),将数值型转换为逻辑型，任何非,0,数值转换为逻辑真（即,1,）；数值,0,转换为逻辑假（即,0,）。,2.1.3,字符和字符串,在,MATLAB,中，字符型数据类型用,char,表示。字符和字符串不进行区分，将单个字符看成是的字符串，都用单引号（）括起来。字符串中的每个字符占用,2,个字节的存储空间。,在本书的第,4,章专门介绍,MATLAB,中的字符串和字符串处理函数，包括字符串的比较、查找和替换等等。,2.1.4,函数句柄,在,MATLAB,中，通过函数句柄来间接调用函数，函数句柄的数据类型为,function_handle,。函数句柄可以通过符号,后面跟函数命令来创建，例如程序,fhandle,=,cos,，创建了函数,cos,(),的函数句柄，以后就可以通过函数句柄,fhandle,来间接调用函数,cos,(),。,2.1.6,单元数组类型,单元数组是一种比较特殊的数据类型，每个元素都以单元的形式存在。在,MATLAB,中，采用大括号（）建立单元数组，也可以采用函数,cell(),来建立单元数组。在获取单元数组的元素时，也采用大括号表示下标。,1,函数,cell(),2,函数,celldisp,(),3,函数,cellplot,(),4,函数,iscell,(),和函数,num2cell(),5,函数,cell2struct(),2.1.6,结构体类型,结构体是按照成员变量名组织起来的不同数据类型数据的集合。结构体类似于,C,语言的结构体数据。每个成员变量用指针操作符“,.”,表示，例如,A.name,表示结构体变量,A,的,name,成员变量。在,MATLAB,中结构体类型常用的函数如表,2.7,所示。,2.1.6,结构体类型,函数,struct,(),产生结构体变量；,函数,rmfield,(),来删除结构体中的成员变量；,函数,isstruct,(),来判断是否为结构体变量；,函数,isfield,(),来判断是否为结构体变量 的成员变量；,函数,fieldnames(),获得结构体的成员变量名字；,函数,orderfields(S,),按照成员变量的字母顺序排序；,函数,getfield,(),取得存储在结构体中的成员变量的值；,函数,setfield,(),用于给结构体的成员变量设置新值；,函数,struct2cell(),将结构体变量转换为单元数组。,2.2,运算符,在,MATLAB,中，提供了丰富的运算符，主要包括算数运算、关系运算和逻辑运算。算数运算用于数值计算。关系运算和逻辑运算的返回值为逻辑型变量，其中,1,代表逻辑真，,0,代表逻辑假。,2.2.1,算数运算符,MATLAB,提供的基本算术运算有：加（,+,）、减（,-,）、乘（*）、除（,/,）和乘方（,）。常用的算数运算符如表,2.8,所示。对于标量和数组，是以元素为单元进行运算。对于数组和矩阵的运算，将会在第,3,章详细的介绍。,2.2.2,关系运算符,关系运算用于比较两个操作数的大小，返回值为逻辑型变量。在,MATLAB,中，关系运算符如表,2.9,所示。当,2,个操作数都是数组或矩阵时，这,2,个操作数的维数必须相同，否则会显示出错信息。,2.2.3,逻辑运算符,在,MATLAB,中，逻辑运算分为,3,类，分别是逐个元素的逻辑运算、快速逻辑运算和逐位逻辑运算。逐个元素的逻辑运算有,3,种，分别是逻辑与（,&,）、逻辑或（,|,）和逻辑非（,），如表,2.10,所示。在进行两个数组或矩阵的逻辑与和逻辑或时，必须具有相同的维数。,2.2.3,逻辑运算符,在,MATLAB,中，有两个快速逻辑运算符，逻辑与（,&,）和逻辑或（,|,），如表,2.11,所示。,&,运算符和,&,运算符非常相近。,&,运算符，在参与运算的第一个操作数为假时，直接返回假，不再计算第二个操作数。,|,操作符，在参与运算的第一个操作数为真时，直接返回真，不再判断第二个操作数。,2.2.3,逻辑运算符,在,MATLAB,中，可以对二进制数进行逐位逻辑运算，并将运算的结果转换为十进制数。,2.2.4,运算优先级,在,MATLAB,中进行算数运算、逻辑运算和关系运算时，不同的运算符有不同的优先级。在进行运算时，按照运算符的优先级，从高到低进行运算。对于相同优先级的运算符，按照从左到右的顺序进行。,2.3,日期和时间,在,MATLAB,中，提供了很多函数来处理日期和时间，用户可以方便的根据日历找到某一天，也可以对日期和时间进行运算。此外，,MATLAB,还可以方便的计时，例如计算程序的运行时间等。,2.3.1,日期和时间的表示形式,在,MATLAB,中，采用函数,clock(),获取当前的日期，为一个向量，分别表示年、月、日、时、分和秒；,函数,date(),获得当前的日期；,函数,now(),返回采用双精度数据表示的当前日期；,函数,calender,(),显示当月的日历；,函数,weekday(),产生星期几，返回值包括星期的数字和星期的字符串；,函数,eomday,(),返回一个月的最后一天。,2.3.2,日期和时间的格式转换,在,MATLAB,中，提供了,3,种表示日期的格式，分别是双精度日期、字符串以及数值向量。这些日期格式可以互相转换，通过函数,datestr,(),、函数,datevec,(),和函数,datenum,(),。,函数,datestr,(),将日期数字和日期向量转化为日期字符串。,函数,datenum,(),将日期字符串和日期向量转化为数字。,函数,datevec,(),将日期数字和日期字符串转化为日期向量。,2.3.2,日期和时间的格式转换,在,MATLAB,中，提供了,3,种表示日期的格式，分别是双精度日期、字符串以及数值向量。这些日期格式可以互相转换，通过函数,datestr,(),、函数,datevec,(),和函数,datenum,(),。,函数,datestr,(),将日期数字和日期向量转化为日期字符串。,函数,datenum,(),将日期字符串和日期向量转化为数字。,函数,datevec,(),将日期数字和日期字符串转化为日期向量。,2.3.2,日期和时间的格式转换,采用函数,tic,、,toc,、,cputime,和,etime,等进行计时。,函数,tic,和函数,toc,：函数,tic,启动一个秒表，函数,toc,停止这个秒表，并计算出所经历的时间。这两个函数配合使用，可以计算程序或函数的运行时间。,函数,cputime,：该函数返回用秒表示的、从当前的,Matlab,启动之后所用的,CPU,时间，单位为秒。,函数,etime(t1,t0),：该函数返回参数和之间的时间，单位为秒。,2.4 MATLAB,中的常量和变量,在,MATLAB,中，有一些常量已经预先进行了定义，这些常量如表,2.17,所示。在,MATLAB,中，用,INF,或,inf,表示无穷大。,MATLAB,允许的最大数是,2,1024,，如果超过这个数，就被认为是无穷大。例如，在命令行窗口输入,1/0,，则显示警告信息，返回值为无穷大,inf,。,2.4 MATLAB,中的常量和变量,2.4 MATLAB,中的常量和变量,在,MATLAB,中，,对变量的命名有如下规则：,1.,变量名的长度不超过,31,个字符，超过的字符，系统将忽略不计。,2.,变量名区分大小写，例如变量名,var1,和,Var1,是不同的。,3.,变量名必须以字母开头，变量名中可以包含字母、数字和下划线。,2.5,本章小结,本章介绍了,MATLAB,的基本数据类型，包括数值型、逻辑型、结构体和单元数组，以及,MATLAB,的算数运算、逻辑运算和关系运算，最后介绍了日期和时间函数。本章是,MATLAB,的基础，需要读者反复练习、仔细分析和体会，熟练掌握。,