实验一 MATLAB入门（1）

1.实验目的：

（1）了解MATLAB的体系结构与特点，熟悉其集成开发环境。 （2）熟悉MATLAB界面窗口的功能和使用方法。 （3）熟悉MATLAB的帮助系统及使用方法。

（4）了解MATLAB的的数据类型、基本形式和数组的产生方法。 （5）掌握MATLAB基本的数学运算操作。 2.实验原理

（1）MATLAB简介

MATLAB是美国MathWorks公司开发的高性能的科学与工程计算软件。它在数值计算、自动控制、信号处理、神经网络、优化计算、小波分析、图像处理等领域有着广泛的用途。近年来， MATLAB在国内高等院校、科研院所的应用逐渐普及，成为广大科研、工程技术人员必备的工具之一。 MATLAB具有矩阵和数组运算方便、编程效率极高、易学易用、可扩充性强和移植性好等优点，俗称为“草稿纸式的科学计算语言”。它把工程技术人员从繁琐的程序代码编写工作中解放出来，可以快速地验证自己的模型和算法。

经过几十年的扩充和完善,MATLAB已经发展成为集科学计算、可视化和编程于一体的高性能的科学计算语言和软件开发环境，整套软件由MATLAB开发环境、MATLAB语言、MATLAB数学函数库、MATLAB图形处理系统和MATLAB应用程序接口（API）等五大部分组成。MATLAB的主要特点包括强大的计算能力（尤其是矩阵计算能力）、方便的绘图功能及仿真能力、极高的编程效率。另外，MATLAB还附带了大量的专用工具箱，用于解决各种特定领域的问题。通过学习软件的基本操作及其编程方法，体会和逐步掌握它在矩阵运算、信号处理等方面的功能及其具体应用。

通过本课程实验的学习，要求学生初步掌握MATLAB的使用方法，初步掌握M文件的编写和运行方法，初步将MATLAB运用于数字信号处理中。循序渐进地培养学生运用所学知识分析和解决问题的能力。

（2）MATLAB的工作界面（Desktop）与操作

MATLAB安装成功后，第一次启动时，主界面如下图（不同版本可能有差异）所示： ③ ④ ①

②

其中

① 是命令窗口（Command Window），是MATLAB的主窗口，默认位于MATLAB界面的右侧，

用于输入命令、运行命令并显示运行结果。

② 是历史命令窗（Command History），位于MATLAB界面的左下侧，默认为前台显示。

历史命令窗用于保存用户输入过的所有的命令，为用户下一次使用同一个命令提供方便。

③ 是当前目录浏览器（Current Directory），位于MATLAB 界面的左上侧，默认为前台显示。该窗口用于显示当前目录和目录中的所有文件及文件的相关信息，如类型，大小等。

④ 是工作空间窗（Workspace），默认位于MATLAB界面左上侧的 后台。可以通过点击左上方的“Workspace”按钮使之在前台展现。

MATLAB提供了方便实用的功能键用于编辑、修改命令窗口中当前和以前输入的命令行。这些功能键如下表所示：

命令窗口中常用的功能键

功能键 ↑ ↓ ← → Ctrl+← Ctrl+→ Home clear 功能 重新调入上一命令行 重新调入下一命令行 光标左移一个字符 光标右移一个字符 光标左移一个字 光标右移一个字 光标移到行首 清除工作空间中的变量和函数

（3）MATLAB的帮助系统

MATLAB提供了强大而完善的帮助系统，包括命令行帮助、联机帮助和演示帮助。要学会使用MATLAB，必须充分利用其帮助系统，尤其是命令行帮助功能。命令行帮助可以通过help命令获得，其格式为：

help 或 help 目录名／目录名／函数名／主题名／数学符号（全英文）

第一种格式在命令窗直接输入help，不带任何参数，此时，将显示MATLAB的分类目录

功能键 End Ctrl+Home Ctrl+End Esc Delete Backspace clc 功能 光标移到行尾 光标移到命令窗顶部 光标移到命令窗底部 清除命令行 删除光标处字符 删除光标处左边字符 清除命令窗显示内容 和对目录的简要说明；第二种格式可以显示具体目录所包含的命令和函数，或者具体的命令、函数、符号或某个主题的详细信息。例如，在命令窗口键入：help sin，将会显示关于正弦函数sin的详细的帮助信息，通常包括函数的输入输出参数的含义、函数的调用格式以及函数使用实例等。

（4）MATLAB的数据类型、基本形式及产生方法

i) 数据类型：MATLAB中的数据类型主要有：数值型（numerical），字符型（char），元胞

型（cell），结构体型（structure）等，实验中涉及的主要是数值型和字符型。与C语言不同的是，在MATLAB中使用变量时，不需要事先定义其数据类型，MATLAB会自动判定。 ii) 数据基本形式：数据、变量在MATLAB中的基本形式是数组（array），其中一维数组又称为向量（或矢量，vector），有行向量和列向量之分；二维数组又称为矩阵（matrix），而标量则视为1×1矩阵。

iii）数组的产生和引用：产生数组的方法很多，下面介绍两种基本的方法。

一维数组的产生：st:step:en,其中st和en分别为数组第一个和最后一个元素，step为相邻两个元素之间的差值。例如 x=1:2:5 产生数组x=[1 3 5]。

矩阵的产生：矩阵元素放在一对方括号[]中，同一行元素用逗号或空格隔开，不同行用分号隔开。例如 A=[1 2;3,4]。

iiii）数组的引用：一维数组用单下标引用，比如x(2);矩阵用双下标或单下标引用均可，比如 A(1,2)与A（3）指的是同一个元素。除此以外，还有其他引用方式。

3.实验内容及其步骤

本次实验需要完成以下内容： （1） 常用窗口的基本操作

注意：1）所有输入在英文输入状态下进行；2）表达式后加上分号“;”，则计算结果不显示，这种方法可以加速程序运行速度；表达式后无分号，计算结果马上显示在命令窗口中。

在命令窗输入一条算式并计算，将计算结果赋给变量x，执行以下操作： ① 查看变量x的值；

② 清除命令窗口的显示（清屏）；

③ 调出刚才输入的算式，修改并重新计算； ④ 清除变量x

参考：x =2*4+3/4-3.^2 （2） 向量产生

产生一个行向量，元素全为1；产生一个列向量，元素全为0；产生一个元素为偶数的向量；

参考：a=ones(1,5); b=zeros(6,1); c=2:2:12;

（3） 输入简单的矩阵并计算：

要点：英文标点；矩阵元素放在“[]”之中，每一行的元素间用逗号或空格隔开，不同的行以分号“;”或回车来分割；

轾1　　2　，B=A=犏犏3　　4臌轾2　　4　犏，并计算A*B，A.*B，A/B,A./B，比较结果有何不同。 犏1　　3臌参考：A=[1,2;3,4];

B=[2,4;1,3]; A*B; A.*B; A/B;A./B;