高等数学实验MATLAB简介.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,高 等 数 学 实 验,第一章,MATLAB,简介,MATLAB,简介,一、关于,MATLAB,、,MATLAB,的特点,、,MATLAB,工具箱及启动,二、,MATLAB,程序编写,、,MTLAB,的基本元素及使用方法,、,M,文件及函数,、程序语言的编写,三、上机实验,MATLAB,简介,关于,MATLAB,、,MATLAB,的特点,功能强大,语言简单,扩充能力强、可开发性强,编程易、效率高,(,从形式上看，,MATLAB,程序文 件是一个纯文本文件，扩展名为,m.,用任何字处理软件都可以对它进行编写和修改，因此程序易调试，人机交互性强。,),、,MATLAB,工具箱及启动,（）,MATLAB,工具箱：,MATLAB,主程序,最优化工具箱,(Optimization Toolbox,）,图像处理工具箱,(Image Processing Toolbox,）,线性矩阵不等式控制工具箱,(LMI Control Toolbox),偏微分方程工具箱,(Partial Differential Equation Toolbox),统计工具箱,(Statistics Toolbox),符号数学工具箱,(Symbolic Math Toolbox),MATLAB,简介,关于,MATLAB,(2)MATLAB,启动,可以利用菜单、快捷键或文件夹三种方式进人,MATLAB,工作窗口。,MATLAB,简介,关于,MATLAB,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,MTLAB,的基本元素及使用方法,一、,MTLAB,的基本元素及使用方法,1,、常量和变量,2,、字符串,3,、数组和矩阵的构造,4,、运算符,5,、数组和矩阵的运算,1,常量和变量,1,）常量和变量的定义,常量是,MATLAB,语言预定义的一些变量，在默认的情况下这些变量的值为常数。,变量是,MATLAB,的基本元素之一，与其他常规程序设计语言不同的是,MATLAB,语言不要求对所使用的变量进行事先说明，而且它也不需要指定变量的类型，系统会根据该变量被赋予的值或是对该变量所进行的操作来自动确定变量的类型。,变量的命名规则：变量名长度不超过,31,位，超过,31,位的字符系统将忽略不计；变量名区分大小写；变量名必须以字母开头，变量名中可以包含字母、数字或下划线。,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,2,）常量和变量的运算,MATLAB,关于常量和变量的运算与,C,语言基本相同,例：计算,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,2,字符串,字符和字符串也是,MATLAB,的重要组成部分，,MATLAB,具有强大的字符串处理功能，特别是在,MATLAB 6.5,中有专门的符号运算工具箱,(Symbolic toolbox),使其进行符号运算的功能更为强大,。,1,）设定字符串,MATLAB,对字符串的设定非常简单，只需用单引号,，将需设定的字符串引注即可,。,2,）字符串的操作,由于,MATLAB,语言是采用,C,语言开发的，因此它的字符串操作与,C,语言的相应操作基本相同。在,MATLAH,中用,eval,函数,来执行字符串的功能。,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,3,数组和矩阵的构造,1),数组,只要用空格或逗号间隔数组元素,并用方括号括起来就可以了。,例如,x=0 1,，,7 5,注：还可以用增量法和,linspace,函数法来构造数组增量法构造数组。,增量法构造数组,例如,b=10:15,b=10:0.5:12,b=10:-1:5,lingspace,函数法构造数组,用,lingspace,函数构造数组,需要指定首尾和元素总个数,形式为,x=linspace(first,last,num),例如,x=linspace(0,10,5),MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,2),矩阵,MATLAB,里,二数组称为矩阵,在方括号里输入多个元素可以构造矩阵的一个行,并用逗号或空格将每个元素隔开，不同行用分号隔开,.,例如，,b=0 1 5,；,3 7 9,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,4,运算符,与其他程序语言类似,MATLAB,提供了数学表达式功能,.,但是,与大多数程序语言不同的是,这些表达式主要对矩阵操作,.,算术运算符实现四则运算以及幂,转置等运算，表达式采用的算术运算符如表,1.1,所示。,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,5,数组和矩阵的运算,由数学知识可知，数组和矩阵有着不同的概念。在,MATLAB,中，数组和矩阵在形式上很多一致之处，但是实际上它们遵循不同的运算规则。,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,二、,M,文件及函数,1.M,文件,如果需要重复调用命令,或者命令的数比较多将它们写成,M,文件的形式并保存,.M,文件分为脚本式,M,文件和函数式,M,文件。,(1),脚本式,M,文件,例如 在编辑器中输入如下代码,a=1 2 3;0,1,0;3,4,5;,b=det(a),c=inv(a),d=b*c,保存为,math.m,在命令窗口中输入,math,可以执行文件。,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,(2),函数式,M,文件,例如给出,x,求,在编辑器中输入,function y=tentimes(x),%,本程序求输入值与,10,的乘积,%,用演示,MATLAB,函数帮助的实现方法,y=x*10;,将它保存到,MATLAB,的,work,目录中,M,文件名为,tentimes.m,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,在命令窗口输入,help tentimes,显示,本程序求输入值与,10,的乘积,用演示,MATLAB,函数帮助的实现方法,输入,y=tentimes(10),得到返回值,y=,100,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,注：比较好的编程习惯,往往在程序的开始部分 写一些文本,提供关于怎么使用函数的帮助信息,.,紧接函数定义行的以,%,符号开头的第一组连续行是函数的帮助文本,.,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,2.,函数,MATLAB,提供了很多内部数学函数,包括,abs,sqrt,exp,和,sin.,对负数取平方根或对数不会导致错误,MATLAB,会自动返回复数计算结果,.MATLAB,还提供了很多高级的数学函数,包括,bessel,和,gamma,函数,在命令窗口入下面的命令,可以看此类函数的列表,.,help elfun,输入以下的命令,可以看到更多的高级数学函数和矩阵函数,help specfun,help elmat,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,注：（,1,）,任意,M,文件中的第,1,个函数称为主函数,.,主函数可以有任意多个子函数,它们可以作为主函数的子函数,.,（,2,）大多数情况下,主函数是,M,文件中可以从,MATLAB,命令或从另一个,M,文件函数调用的唯一函数,.,调用该函数时,使用定义该函数的,M,文件的名称,.,例如,average,函数在文件,average.m,中,.,function y=average(x)%,计算矢量元素的平均值,y=sum(x)/length(x);,可以从,MATLAB,命令行用下面的命令计算,3,个数的平均值,average(2 5 2),ans=,3,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,注意,:,一般使主函数的名称与,M,文件的相同,.,如果函数名与文件名不同,必须用文件名调用函数,.,M,文件中可以包含一个以上的函数,.,文件中除主函数以外的函数称为子函数，主函数放在最上面,子函数放在下面,各子函数不分先后顺序,.,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,三、程序语言的编写,程序控制语句决定程序运行时的走向,包括条件控制,循环控制,错误控制和终止运行控制等,这里介绍条件控制和循环控制,.,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,1,条件控制,条件控制使得可以有选择地运行程序块,.,当条件可以用是或否来回答时,使用,if,语句,;,当条件根据表达式值的不同可有多个选项时,使用,switch,和,case,语句,.,（,1,）,if/elseif,语句,if expression(),statements;,else expression(),statements;,end,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,例如：当输入自变量的值,由如下分段函数给出,的值,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,编辑,M,文件,math.m,：,x=input(x=);,if x math,x=1,x=,1,y=,3,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,有多个选择时,可以类似地使用,if/elseif,语句,.,例如,B,样条函数的判断函数,程序如下,:,function f=pdbsline(x),if x0,f=0;,elseif x1,f=x;,elseif x pdbsline(-1),ans=,0,pdbsline(1.36),ans=,0.6400,pdbsline(2.5),ans=,0,pdbsline(1),ans=,1,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,(2)switch/case,语句,该语句的通用格式为,:,switch switch-expression,case case-expression1,statements1;,case case-expression2,statements2;,case case-expression3,statements3;,otherwise,statements;,end,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,switch-expression,给出开关条件,当有,case-expression,与之匹配时,就执行其后的语句,.,如果没有,case-expression,与之匹配,就执行,otherwise,后面的语句,.,在执行过程中,只有一个,case,命令被执行,当执行完命令后,程序就跳出分支结构,执行,end,下面的语句,.,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,例如,:,编写转换成绩等级的函数文件,考试成绩在,80,100,分数段的显示优秀,在,70,80),分数段显示良好,60,70),分数段显示及格,0,60),分数段显示不及格,.,程序如下,:function result=cj(x),n=fix(x/10);,switch ncase 8,9,10,disp(,优秀,);,case 7,disp(,良好,);,case 6,disp(,及格,);,otherwise,disp(,不及格,);,end,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,保存为,cj.m,在命令窗口输入,:,cj(98),优秀,cj(80),优秀,cj(67),及格,cj(23),不及格,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,2,循环控制,使用循环控制语句,可以重复执行代码块,用,for,语句执行指定次数,;while,语句适合于循环一直执行,直到满足条件为止的情况,;continue,和,break,语句对退出循环给予更多控制,.,1)for,循环,for,循环允许一组命令以固定的和预定的次数重复执行,for,循环的一般形式如下,:,for v=expression(,循环变量,=,初值：步长：终值,),statements;,end,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,(2)while,循环,while,循环以不定的次数来求一组命令值,.while,循环的一般形式如下,:,while expression,statements;,end,只要表达式,expression,中的元素为真,就执行,while,和,end,语句之间的命令,.,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,例如,:,求自然数前项,n,和,输入项数,n,程序如下,:,n=input(n=),sum=0;k=1;%,给和与循环变量赋初值,while k=n,sum=sum+k;,k=k+1;,end,sum,执行程序,:,输入,10,回车得,n=,10,sum=,55,MATLAB,简介,MATLAB,程序编写,(3)continue,命令,continue,命令经常与,for,或,while,语句一起使用,作用是结束本次循环,即跳过循环体中下面尚未执行的语句,接着下一次是否执行循环的判断,.,(4)break,命令,break,命令经常与,for,或,while,语句一起使用,作用是终止本次循环,跳出最内层的循环,.,MATLAB,简介,上机实验,MATLAB,简介,上机实验,程序,:,1,、,x=input(x=);,if x0,y=1;,else,y=0;,end,x,y,MATLAB,简介,上机实验,2,、,oushuhe=0;,jishuhe=0;,i=1;,while i1000,if mod(i,2)=0,oushuhe=oushuhe+i;,else,jishuhe=jishuhe+i;,end,i=i+1;,end,oushuhe,jishuhe,MATLAB,简介,上机实验,课外上机实验,