第1章 MATLAB语言概述 1.1 MATLAB语言及其特点 1.2 MATLAB语言工作环境 1.3 MATLAB的基本操作命令

1.1 MATLAB语言及其特点 MATLAB是“MATrix LABoratory”的缩写（矩阵实验室），它是由美国Mathworks公司于1984年正式推出的一种科学计算软件。MATLAB的3.x(DOS)版本于1988年推出，随后1992年推出了4.x(Windows)版本。随着新版本的推出，MATLAB的扩展函数越来越多，功能越来越强大。 MATLAB集成度高，使用方便，输入简捷，运算高效，内容丰富，并且很容 易由用户自行扩展，与其它计算机语言相比， MATLAB有以下显著特点 ： 1．MATLAB是一种解释性语言 MATLAB是以解释方式工作的，键入算式立即得结果，无需编译，即它对每条语句 解释后立即执行。若有错误也立即作出反应，便于编程者马上改正。这些都大大减 轻了编程和调试的工作量。 2．变量的“多功能性” (1) 每个变量代表一个矩阵，它可以有nm元素； (2) 每个元素都看作复数，这个特点在其它语言中也是不多见的； (3) 矩阵行数、列数无需定义：若要输入一个矩阵，在用其它语言编程时必须定义 矩阵的阶数，而用MATLAB语言则不必有阶数定义语句，输入数据的列数就决定了 它的阶数；

3．运算符号的“多功能性” 所有的运算，包括加、减、乘、除、函数运算都对矩阵和复数有效。 4．人机界面适合科技人员 语言规则与笔算式相似：MATLAB的程序与科技人员的书写习惯相近，因此易写易 读，易于在科技人员之间交流。 5．强大而简易的作图功能 (1) 能根据输入数据自动确定坐标绘图； (2) 能规定多种坐标（极坐标、对数坐标等）绘图； (3) 能绘制三维坐标中的曲线和曲面； (4) 可设置不同颜色、线型、视角等。 如果数据齐全，通常只需一条命令即可出图。 6．智能化程度高 7．功能丰富，可扩展性强 MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分。基本部分包括：矩阵的运算和各种变换， 代数和超越方程的求解，数据处理和傅里叶变换，数值积分等等。扩展部分称为工具箱(toolbox) ，用于解决某一个方面的专门问题，或实际某一类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图像处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络、小波分析等20余个工具箱，并且还在继续发展中。

1.2 MATLAB语言的工作环境 1.2.1 MATLAB系统的安装 1.2.2 MATLAB系统的启动 1.2.4 工作空间 1.2.5 命令窗口与当前路径窗口 1.2.6 图形窗 1.2.7 文本编辑窗

1.2.1 MATLAB系统的安装 MATLAB的安装过程 (1)将MATLAB6.1的安装盘放入光驱中，找到setup.exe文件，双击它开始安装（或机器 自动执行安装文件）。 (2) 按照安装向导的提示进行，在Select MATLAB Components　对话框中选择用户需要 安装的选项，可选择的MATLAB部件包括MATLAB，Simulink和各种工具箱必须安装的 文件，以及各部分的帮助文件（包括HTML和PDF两种格式）。 (3)在Select MATLAB Components　对话框中选择安装的路径。安装程序默认的路径为 “C:\MATLAB”，点击“Brows....”按钮，可以设置安装路径。 (4)单击“Next＞”按钮进行文件的解压和复制过程。 (5)接下来安装向导会提问是否安装MATLAB Notebook。如果用户的计算机上已经安装 了Microsoft Word，那么就可以安装MATLAB Notebook。单击Yes确认安装，单击No取 消安装。如果安装MATLAB Notebook，下一步可以选择Word的版本号以及指定它的位 置。 (6)安装完毕。如果在安装的选项中选择了Excel Link，那么为了运行MATLAB，必须重 新启动计算机。用户可以选择Yes，I want to restart my computer now（立即重新启动计 算机）或No, I will restart my computer later（以后启动计算机）。单击Finish结束安装。 最后在桌面上将形成如图1.1所示的图标。

图1.1 MATLAB应用程序图标 1.2.2 MATLAB系统的启动 启动MATLAB系统的方法如下：选择桌面上（或“开始/程序/MATLAB”中）的MATLAB6.1应用程序图标，双击（或单击）。MATLAB6.1启动后，将显示如图1.2所示的操作界面，它表示MATALB系统已建立，用户可与MATALAB系统进行交互操作。

通常情况下，MATLAB的工作环境主要由命令窗口（Command Window）、当前路径窗口（Current Directory）、工作区间浏览器（Workspace）、命令历史窗口（Command History）、启动平台(Launch Pad)、图形窗口(Figure)和文本编辑窗口(Editor)组成。启动平台(Launch Pad)窗口是6.x版本的新特点，它为用户提供MATLAB工具箱，用户可以方便地打开工具箱中的内容，包括帮助文件、演示示例、实用工具以及Web文档等内容。 1.2.3 MATLAB的命令窗口 1.命令窗中的菜单与功能 MATLAB命令窗口(Command Window)是用户和MATLAB系统交互的主要窗口。在该窗口中，用户可以运行函数、执行MATLAB的基本操作命令以及对MATLAB系统的参数设置等操作。 在命令窗口的菜单条下，共有6个下拉子菜单：File、Edit、View、Web、Windows和Help。

图1.3 命令窗口下的File子菜单 ·New及其子菜单：允许用用户打开一个新的文件（M文件）、新的图形窗（Figure）、 仿真模型文件(.mdl)和图形用户界面文件(GUI)。 ·Open....：从指定的相应路径和文件名打开一个已经存在的文件。 ·Close Command Window：关闭命令窗口。 ·Import Data....：在MATALB工作空间中生成一变量，并从指定的路径和相应的文件中 获取数据。 ·Save Workspace As....：将工作空间中的所有变量数据保存在指定的路径下的相应的文 件(.mat)中。 ·Set Path....：设置MATLAB的搜索路径。 ·Preferences...：允许用户对系统的一些性能参数进行设置，如数据格式、字体大小与颜 色等。

图1.5 MATLAB命令窗口工具栏 ·View菜单：View菜单所包含的选择项如图1.4所示，各选项的含义： ·Desktop Layout及其子菜单：允许用户在桌面上同时显示不同的窗口。 ·Undock Command Window：单独显示命令窗口。 ·Current Directory Filter及其子菜单：允许用户设置当前目录浏览器中浏览的文件类型。 ·Workspace View Options及其子菜单：允许用户设置工作空间窗口中所显示变量的属 性(大小、比特数、变量类型)以及以显示变量的方式(按变量名、大小)。 MATLAB6.1命令窗口的工具栏如图1.5所示。 图1.5 MATLAB命令窗口工具栏

工具栏上按钮的含义依次如下： 打开一个新的.m文件编辑器窗口。 粘贴。 在编辑器中打开一个已有的MATALB相关文件。 剪切。 复制。 撤销上一步操作。 恢复上一步操作。 创建一个新的Simulink模块文件。 打开MATLAB的帮助。

2.命令窗的编辑特殊功能键与命令窗口的设置 命令窗口是MATLAB的主窗口，当用户使用命令窗口进行工作时，在命令窗 口中可以直接输入相应的命令，系统将自动显示信息。 MATLAB的特殊的功能键 　　　调出上一个（历史）命令行 　　　调出下一个命令行 Esc　　恢复命令输入的空白状态 当输入命令的语句过长，需要两行或多行才能输入，则要使用“…”作连接符号，按回车键(Enter)转入下一行继续输入。 命令窗口的设置 首先要选择File菜单中的Preferences项，打开如图1.6所示的参数设置对 话框，单击Command Window标签即可进入命令窗口的设置。

该选项组用来设置命令窗口中的数据格式、窗口数字显示与Tab制表符的字符数。 图1.6 命令窗口设置对话框 ·Text display 该选项组用来设置命令窗口中的数据格式、窗口数字显示与Tab制表符的字符数。 ·Display选项组 Echo on复选框：在执行M文件时，如果想将执行的命令显示在命令窗口，则可以选中该复选框。 Limit matrix display width to eighty columns复选框：如果想在命令窗口中显示80列输出，则可以选中该复选框。

Enable up to 100 tab completions复选框。 Command session scroll buffer size滑杆。 数字显示格式（对同一数据） 显示形式 范例(215/6) 说　　明 short(默认) 35.8333 两位整数，4位小数 long 35.83333333333334 16位十制数 short e 3.5833e+001 5位十进制数加指数 long e 3.583333333333334e+001 16位十进制数加指数 hex 4041eaaaaaaaaaab 16位十六进制数 short g 35.833 5位十进制数 long g 35.8333333333333 15位十进制数 bank 35.83 两位小数 + 正、负、零 rat 215/6 分数近似

1.2.4 工作空间 ATLAB6.x版本的工作空间作为一个独立的窗口，其操作性相当方便。 它允许用户查看当前MATLAB工作空间的内容，它的作用与命令“whos”相同（“whos” 的作用是：在命令窗口中直接键入“whos”，回车后即可在命令窗口中查看当前MATLAB 工作空间的内容），不同的是用图形化的表示方法来显示。而且，通过它可以对工作空 间中的变量进行删除、保存、修改等操作。 图1.7 工作空间 图1.8 数组编辑器

1.2.5 命令窗口与当前路径窗口 在工作空间中，用鼠标双击所选变量 (也可用鼠标先对一个或多个变量完成选择后， 再单击工具条中的图标 )则进入数组编辑器(Array Editor)，此时用户可对变量的 维数、内容等进行修改。若在工作空间选择某变量后，再单击鼠标右键即可弹出如图 1.9所示的操作菜单，实现对该变量的曲线、曲面等图形的绘制。 图1.9 工作空间操作菜单 1.2.5 命令窗口与当前路径窗口 命令历史窗口(Command History)主要显示曾经在Command Window窗口执行过的命令。 当前路径窗口(Current Directory)主要显示当前工作在什么路径下，包括M文件的打开路 径等。当前路径窗口允许用户对MATLAB的路径进行查看和修改，如果修改了路径会 立即产生作用。通常启动MATLAB之后的默认当前路径是\MATLAB\work，如果不改变 当前目录，用户自己的工作空间和文件都将保存到该目录。

MATLAB是采用路径搜索的方法来查找文件系统中的M文件的。 如果在命令窗口中输入如下命令： >>test MATLAB对这一命令的搜索顺序为： (1)检查“test”是否是存储在工作空间中的变量。若为工作空间中变量，则返回该变量的 内容； (2)检查“test”是否为MATLAB的内部函数。若为内部函数，则返回要求输入内部函数参 数信息。. (3)检查当前目录中是否有test.m、test.mex或test.dll文件； (4)检查MATLAB搜索路径上是否存在test.m、test.mex或test.dll文件； (5)如不满足上述任何一条件，则返回出错信息。 如果在搜索路径中存在两个或多个同名函数，则只能发现搜索路径中的第一个函数，而 其它同名函数不被执行。此搜索的顺序只是一般情况下的顺序，而实际的搜索规则要复 杂得多。

程序的运行方法 为了运行已有程序，用户可事先设置好MATLAB的搜索路径，然后再运行程序。 方法一：在当前路径窗口(Current Directory)将文件所在的路径设置为当前路径； 方法二：单击File菜单中的Set Path…项，弹出路径设置对话框如图1.11所示。 图1.10 文件不存在对话框 图1.11 Set Path对话框

1.2.6 图形窗 MATLAB图形窗(Figure)主要用于显示用户所绘制的图形。通常，只要执行了任意一种 1.2.6 图形窗 MATLAB图形窗(Figure)主要用于显示用户所绘制的图形。通常，只要执行了任意一种 绘图命令，图形窗就会自动产生。绘图都在这一个图形窗中进行。如果再建一个图形窗， 则可键入figure命令，MATLAB会新建一个图形窗，并自动给它排出序号。

1.2.7 文本编辑窗 1.文本编辑窗启动 通常，MATLAB命令编辑有行命令方式和文件方式两种： 1.2.7 文本编辑窗 1.文本编辑窗启动 通常，MATLAB命令编辑有行命令方式和文件方式两种： 1、行命令方式。在命令窗口中一行一行地输入命令，计算机对每一行命令作出反应。 2、 MATLAB文本编辑器。 MATLAB文本编辑器的功能就是完成编写、修改和调试这种文件程序就要用到M文件编辑器/调试器。文本编辑器/调试器的启动可以从命令窗口中选择新建或打开文件按钮进入，或在命令窗口中键入：edit(回车)。其编辑模式如图1.13所示。 图1.13 文本编辑窗

文本编辑器的相关菜单功能： •Save and Run：保存并运行程序，直到遇到下一个断点。对应工具按钮为 。 •Single Step：单步执行。对应工具按钮为 。 •Step In：运行当前程序行，如果当前行调用了另外一个函数，则跳转到这个函数里。对应的工具按钮为 。 •Exit Debug Mode：退出调试模式。对应的工具按钮为 。 •Set/Clear Breakpoint：设置/清除断点。对应的工具按钮为 。 •Clear All Breakpoints：清除所有的断点。对应的工具按钮为 。 •Stop If Error：程序运行时遇到错误则停止。 •Stop If Warming：程序运行进遇到警告则停止。 •Stop If NaN or Inf：程序运行时遇到不是数（Not a Number）或是无穷大（Infinite Value）。

图1.14 Editor/Debugger参数对话框 2.文本编辑器的参数设置 图1.14 Editor/Debugger参数对话框

字体与颜色的设置 Editor/Debugger的参数设置 ·Editor选项组： ·Debugger Options选项组： ·Most recently used of files list 选项组： ·On restart选项组： 字体与颜色的设置 ·Font选项组用来设置字体： Colors选项组用来设置颜色： 显示方式的设置 ·Opening files in editor选项组设置编辑器中文件打开方式： ·Display选项组： 键盘与缩进参数设置 ·Key bindings选项组设置用户习惯的键盘定义： ·M-file indenting for Enter key选项组设置M文件的不同缩进格式： ·Indent选项组设置适合用户的缩进参数： ·Tab选项组设置适合用户的制表符参数：

1.3 MATLAB的基本操作命令 MATLAB的命令基本上可以分为五类，包括管理命令和函数、管理变量和工作空间的 命令、控制命令窗口的命令、对文件和环境操作的命令以及退出MTALAB的命令。 1．窗口命令 clf：清除当前Figure窗口里的所有非隐藏图形对象。 Close：关闭当前的Figure窗口。 Close all：关闭所有的Figure窗口。 Clc：清除命令窗口里的内容，光标回到窗口的左上角。 2．工作空间管理命令 who：列出当前工作空间里的所有变量。 Whos：列出当前工作空间里的所有变量及大小、类型和所占的存储空间。 Clear：从工作空间清除所有变量。 Clear all：从工作空间清除所有变量、函数和MEX文件。 Save：将工作空间里的变量保存到磁盘文件。 Load：将磁盘文件里的变量加载到工作空间。 Workspace：显示Workspace浏览器。 Quit：退出MATLAB。

3．显示格式设置命令 format type：输出数据格式显示控制命令。 Echo on(off)：（不）显示正在执行的M文件语句。 More on(off)：（不）荧屏显示。 4．路径编辑命令 path：该命令将显示所有的MATLAB路径。 Addpath：将一个新目录添加到MATLAB的搜索路径里。 Rmpath：从MATLAB搜索路径里清除某个目录。 5．调试命令 6．文件操作命令 7．操作系统命令 8．帮助命令 help：在命令窗口里显示MATLAB函数或命令的帮助信息。

help命令主要有以下几种格式： 格式一：help 不带任何参数，这时将显示MATLAB的所有目录项。 格式二：help+目录名 显示出指定目录中的所有命令及其函数。 格式三：help+命令名 或 help+函数名 或 help+符号 显示出有关指定命令/函数/符号的详细信息，包括命令格式及注意事项。