《信号与系统》 MATALB语言概述与基本语法练习.pdf

信号与系统实验指导书 1实验一 实验一 MATLAB 语言概述 语言概述 一、实验目的 一、实验目的 1、熟悉 MATLAB 主界面，学会简单的操作；2、学会使用 MATLAB 帮助命令；3、学会调用演示程序。二、实验原理 二、实验原理 1、1、MATLB 语言的发展 语言的发展 MATLAB 是一种科学计算软件，主要适用于矩阵运算机控制和信息处理领域的分析设计。它使用方便，输入简捷，内容丰富，并且很容易由用户自行扩展。因此，当前已成为大学教学和科学研究中最常用而必不可少的工具。MATLAB 由美国 Mathworks 公司于 1984 年正式推出，从那是起到现在已升级 7.X 版本。随着版本的升级，内容不断扩充，功能更加强大。特别是在系统仿真和实时运算等方面有很多新进展，更扩大了它的应用前景。MATLAB 是“矩阵实验室”（MATrix LAB oratoy）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交换式程序语言，专门针对科学、工程计算及绘图的要求。与其它计算机语言相比，其特点是简洁和智能化，适应科技专业人员的思维方式和书写习惯，使得编程和调试效率大大提高。它用解释方式工作，键入程序立即得到结果，人机交换性能好，深得科技人员的喜爱。MATLAB 语言比较好学，因为它只有一种数据类型，一种标准的输入输出语句，不用“指针”，不需编译，比其它语言少了很多内容。并且 MATLAB 自学十分方便，通过它的掩饰（demo）和求助（help）命令，人们可以方便的在线学习各种函数的用法及其内涵。MATLAB 语言的难点是函数较多，仅基本部分就有 700 多个，其中常用的有二三百个，要尽量多记少查，可以提高编程效率，而且这是终生受益的。2、2、MATLAB 的工作环境 的工作环境 MATLAB7.x 的工作环境主要由命令窗（Command Window）、图形窗（figure Window）和文本编辑窗（File Editor）组成。还有一些辅助视窗，它们对初学者用处不大，这里不作介绍。（1）命令窗（1）命令窗 在 windows 桌面上，双击 MATLAB 图标，就可进入 MATLAB 工作环境。首先出现 MATLAB标志图形，接着出现其默认的桌面系统。信号与系统实验指导书 2 图 1.1 MATLAB 的桌面系统和命令窗 这是桌面系统的默认画面。其左上视窗为当前目录（Current Directory）可切换为工作空间（Workspace）；其左下视窗为历史命令（Command History）；右半个视窗则为命令窗（Command Window）。命令窗是用户与 MATLAB 做人机对话的主要环境。是它的提示符，可以在提示符后键入 MATLAB 的各种命令并读出相应的结果。命令窗主菜单的有些项目与 Wrod 相仿，这里只对几个主要的命令做一些说明。format 命令：在这行程序键入之前，键入了显示格式命令 format compact（紧凑格式），因为在 MATLAB 默认的 format loose（稀疏格式）下，屏幕的显示会有许多空行，会占多屏幕面积。命令窗编辑功能：键入和修改程序的方法与通常的文字处理相仿。特殊的功能键为 ESC 恢复命令键入空白状态。调出下一行命令 调出上一行命令 这个功能在程序调用时十分有用。对于已执行过的命令，如要做些修改后重新执行，就可不必重新键入，用键调出原命令做修改即可。主菜单中的编辑（Edit）项功能：用它可以把屏幕上选中了的文字裁减（Cut）或复制（Copy）下来，放在剪贴板（Clip Board）上，然后粘贴（Paste）到任意一其它视窗的任何位置上去，这是 MATLAB 与其它软件（例如 Word）交换文件、数据和图形的重要方法。主菜单中的调试（Debug）项功可能：调试程序时使用。主菜单中的桌面（Desktop）项功能：用它以改变屏幕上显示的视窗布局。例如，我们希望只显示命令窗，使它占整个屏幕，就可像图 1.2 那样，依次引出 View的下拉菜单，由【Desktop】【Desktop Layout】【Command Window Only】信号与系统实验指导书 3 图 1.2 只显示命令窗的屏幕及其生成的菜单 键入 help 子目录名，如 help elfun，即可得出 elfun 库中各函数名。键入 help 函数名，如 help tan2，即可得出 tan2 函数的意义及用法。推出 MATLAB 有两种方法。一是键入 exit 或 quit，还有一种是用鼠标双击左上角的小方块或单击右上角的号。后一种方法属非正常推出，该次进程的所有命令将不记录在“历史命令”中，故应尽量避免采用。（2）图形窗（2）图形窗 通常只要执行了任一种绘图命令，就会自动产生图形窗。以后的绘图都在这一个图形窗中进行。如想再建一个或几个图形窗，则可键入 figure，MATLAB 会新建一个图形窗，并自动给它依次排序，如果要人为规定新图为图 3，可键入 figure（3）。如要调看已经存在的图形窗 n，可键入 figure（n）。在命令窗键入 figure，得到空白的图形窗。如键入 logo，即可生成 MATLAB 的标志图形，如图 1.3 所示。图形窗上的一排按钮，可以用来对图形进行修改或注释。图 1.3 MATLAB 的标志图形 信号与系统实验指导书 4（3）文本编辑窗（3）文本编辑窗 MATLB 程序编辑由两种方式。一种称为行命令方式，这就是在命令窗中一行一行的输入程序。计算机对每一次输入的命令作出反映，像计算器那样；这只能编简单的程序，在入门时可以用这种方式。程序稍微复杂一些就应把程序写成一个有多行语句组成的文件，让 MATLAB 来执行这个文件；编辑和修改这种文件程序就要用到文本编辑器。命令窗上方最左边的按钮是用来打开文本编辑器空白页的，左边第 2 个按钮是用来打开原有程序文件的。如图 1.4 所示。图 1.4 MATLAB 的文本编辑窗 三、实验内容 三、实验内容 1、熟悉 MATLAB 环境。2、调用 help 命令，查函数 subplot 的意义及其用法。3、调用 figure 命令，生成 MATLAB 标志图形。信号与系统实验指导书 5实验二 实验二 MATLAB 基本语法 基本语法 一、实验目的 一、实验目的 1、学会 M 文件的建立及运行；2、熟悉矩阵的基本运算；3、掌握编写简单的 MATLAB 程序。二、实验原理 二、实验原理 MATLAB 是以矩阵作为基本编程单元的一种程序设计语言，矩阵运算在 MATLAB 中十分简单，它往往只需几句语句，即可完成相应的运算，无需像其它软件中编制繁琐而容易出错的循环程序。MATLAB 有较强的绘图功能，可以用简单的语句便可完成二维和三维图形的绘制。在开始使用 MATLAB 时，可以在屏幕上键入 DEMO 命令，它将启动 MATLAB 的演示程序，用户可在此演示过程中领略 MATLAB 所提供的强大运算和绘图功能。1、矩阵的表示和输入（1）在命令窗口中直接输入矩阵1、矩阵的表示和输入（1）在命令窗口中直接输入矩阵 在命令窗口中矩阵的输入用下列方法：A=1 1 1；-1 2 3；1 4 9 或者用逗号代替空格，A=1，1，1；-1，2，3；1，4，9 输入完，按回车键，屏幕上显示：A=1 1 1-1 -2 -3 1 4 9 以上形式为我们平时所习惯的矩阵表示。（2）在（2）在 M 文件中输入矩阵文件中输入矩阵 选择菜单中 file new M-file 输入：A=1，2，3；4，5，6；7，8，9 B=9，8，7；6，5，4；3，2，1 信号与系统实验指导书 6保存名为 W1 的 M 的文件，退出编辑环境，此时在命令窗口中键入 W1 命令就可调出 A 和B 矩阵。结果为：A=1 2 3 4 5 6 7 8 9 2、矩阵的基本运算 例2、矩阵的基本运算 例 1 已知 A=1，2，3；4，5，6；7，8，9；B=9，8，7；6，5，4；3，2，1 求矩阵之和 C=A+B。方法一：直接在命令窗口中计算方法一：直接在命令窗口中计算 输入：A=1，2，3；4，5，6；7，8，9；B=9，8，7；6，5，4；3，2，1；C=A+B 结果为：C=10 10 10 10 10 10 10 10 10 方法二：在方法二：在 M 文件中键入下列语句文件中键入下列语句 A=1，2，3；4，5，6；7，8，9；B=9，8，7；6，5，4；3，2，1；C=A+B 保存为 W2 文件，并退出编辑环境，在命令窗口中键入 W2 命令，屏幕上会出现 A，B，C 矩阵。三、实验内容 三、实验内容 仿照例 1 计算：D=A-B，E=A.*B，F=A*B，G=A./B，H=AB,I=A.B。比较 E 和 F 以及 G 和 H 的不同，并分别解释它们的物理意义。B=9 8 7 6 5 4 3 2 1