MATLAB基礎函數命令

1. 經常使用命令

dir：列出當前目錄下的全部文件

clc：清除命令窗

clear all：清除環境（從內存中清除全部變量）

who：將內存中的當前變量以簡單形式列出

close all: 關閉全部的 Figure 窗口

2. 變量設置

(1).變量命名

MATLAB 的變量名以字母打頭，後最多可跟 19 個字母或數字，如 x,y,ae3和d3er45 等都是合法的變量名，不能使用內部函數或命令名做爲變量名。

MATLAB 中的變量名區分大小，ab 與 Ab 表示兩個不一樣的變量。

(2).變量賦值

l  表達式賦值

>>a=(100*0.02)/4.0

a=0.0500

l  矩陣賦值

數值一般按行輸入，行之間用分號隔開。

>>  C=[-1,0,0;1,-1,0;0,0,2]；(省略最後的分號，MATLAB 會回顯矩陣值)

l  經過引用特定的位置能夠單獨改變某個矩陣元素

　　如 S=[5, 6, 4]，用命令 S(2)=8 把矩陣 S 的第二個元素值由 6 改爲 8。

l  能夠引用已定義的矩陣，從新定義一個新矩陣。

　　如 S=[5,6,4]，可定義一個新矩陣。

　　>>B=[3 S 2]

　　B=3 5 6 4 2

3. 整數操做

l  fix(x)：截尾取整

　　>> fix( [3.12 -3.12])

　　ans =3      -3

l  floor(x)：不超過 x 的最大整數(高斯取整)

　　 >> floor( [3.12 -3.12])

　　ans =3    -4

l  ceil(x) ：大於 x 的最小整數

　　>> ceil( [3.12 -3.12])

  　　 ans = 4  -3

4. 隨機序列經常使用命令

l  rand：均勻分佈隨機矩陣

　　rand          　　  %無變量輸入時只產生一個隨機數

　　y= rand(n)      　%生成 n×n 隨機矩陣，其元素在（0，1）內

　　y = rand(m,n)    %生成 m×n 隨機矩陣，其元素在（0，1）內

l  randn:正態分佈隨機矩陣

　　randn           　  %無變量輸入時只產生一個正態分佈隨機數

　　y= randn(n)       %生成 n×n 正態分佈隨機矩陣

　　y = randn(m,n)   %生成 m×n 正態分佈隨機矩陣

l  randsrc:

       randsrc          　　%無變量輸入時只產生一個隨機數 1 或者-1

       y= randsrc(n)        %生成 n×n 隨機數組，其元素爲 1 或者-1

       y = randsrc(m,n)   %生成 m×n 隨機數組，其元素爲 1 或者-1

5. 矩陣經常使用操做命令

MATLAB 的基本單位是矩陣，掌握矩陣的輸入、各類數值運算以及矩陣函數是學好 MATLAB 的關鍵。

(1).矩陣的輸入

l  直接輸入建立矩陣

　　以「[」和「 ]」做爲首尾，同行的元素用「，」或空格隔開，不一樣行的元素用「；」或按 Enter 鍵來分隔；

　　矩陣的元素能夠是數字也能夠是表達式，若是是數值計算，表達式中不可包含未知變量。

l  用矩陣函數來生成矩陣

　　MATLAB 提供了大量的函數來建立特殊矩陣，表 1.1 給出 MATLAB 經常使用的矩陣函數。

表 1.1 Matlab經常使用矩陣函數

函數名稱	函數功能
zero(m,n)	m 行 n 列零矩陣
eye(n)	n 階方矩陣
ones(m,n)	m 行 n 列元素爲 1 的矩陣
rand(m,n)	m 行 n 列隨機矩陣
randn(m,n)	m 行 n 列正態隨機矩陣
magic(n)	n 階魔方矩陣

(2).操做符「：」的說明

 

j:k                   表示步長爲 1 的等差數列構成的數組：[j, j+1, j+2,…, k]。

j:i:k                表示步長爲 i 的等差數列構成的數組：[j,j+i,j+2*i,…, k]。

A(i:j)              表示 A(i)，A(i+1)，…，A(j)。

 

(3).對矩陣元素的操做

設 A 是一個矩陣,則在 MATLAB 中用以下符號表示它的元素:

A(i,j)　　　　表示矩陣 A 的第 i 行第 j 列元素。

A(:,j)　　　　表示矩陣 A 的第 j 列。

A(i,:)　　　　表示矩陣 A 的第 i 行。

A(:,:)　　　　表示 A 的全部元素構造 2 維矩陣

A(:)                表示以矩陣 A 的全部元素按列構成的一個列矩陣。

A(i)                表示矩陣 A(:)的第 i 個元素。

[ ]                   表示空矩陣。

 

(4).矩陣的運算
A+B：矩陣加法	A-B：矩陣減法
A*B：矩陣乘法	A’：A 的轉置
k*A：數 k 乘以 A	det(A)：A 的行列式
rank(A)：A 的秩

(5).數組

在MATLAB 中數組是一行或者一列的矩陣，對矩陣輸入、修改和保存都適用於數組，同時 MATLAB 還提供了一些建立數組的特殊指令。

l  特殊數組的建立

linspace(a,b,n)        給出區間[a,b]的 n 個等分點數據

l  數組運算

數組運算除做爲 1×n 的矩陣應遵循矩陣的運算規則外，MATLAB 中還爲數組提供了一些特殊的運算： 乘法爲：.*   ,乘冪爲：.^ 。數組運算強調元素對元素的運算。

6.位操做

l  bitand：按位與

　　C=bitand(A,B)命令將返回兩個非負整數數組 A 和 B 的相應元素按位與操做的結果。

　　爲了確保 A 和 B 的元素都是整數，可使用 ceil、fix、floor 和 round函數來生成 A 和 B。

l  bitor：按位或

　　C=bitor(A,B)命令將返回兩個非負整數數組 A 和 B 的相應元素按位或操做的結果。

　　爲了確保 A 和 B 的元素都是整數，可使用 ceil、fix、floor 和 round 函數來生成 A 和 B。

l  bitxor：按位異或

　　C=bitxor(A,B)返回兩個非負整數數組 A 和 B 的相應元素進行按位異或的結果，爲了確保 A 和 B 的元素都是整數，可使用 ceil、fix、floor 和 round 函數來生成 A 和 B。

l bitset：設置指定位的值

　　C=bitset(A,bit,v)命令將 A 中元素第 bit 位設爲 v，其中 v 必須爲 0 或 1，A 中的元素必須爲非負整數，bit 必須爲 1 到 A 中元素浮點整數表示法的位數之間的一個數字。

l bitget：獲取指定位的值

　　C=bitget(A,bit)命令將返回 A 中元素用 bit 指定位的值，A 中的元素必須爲非負整數，bit 必須爲 1 到 A 中元素浮點整數表示法位數之間的一個數字。

7. 繪圖操做

（1）圖形標註

　　title(‘string’,’屬性名’,’屬性值’,…) —— 給圖形加標題

　　xlabel (‘string’,’屬性名’,’屬性值’,…) —— 給 x 軸加標註

　　ylabel (‘string’,’屬性名’,’屬性值’,…) —— 給 y 軸加標註

　　legend (‘string1’,’string2’,…)—— 添加圖例，其順序對應於繪圖指令中的順序 axis ([xmin,xmax,ymin,ymax])—— 控制座標軸的刻度範圍

（2）二維圖形

l  plot(x,y)

　　功能：以向量 x,y 爲軸，繪製曲線。

　　注: plot(x,y)命令可用來繪製函數f(x)圖形,此時可經過向量x經常使用命令x=a:h:b的形式得到 f(x)函數在繪圖區間[a,b]上的自變量點向量數據,對應的函數向量值取爲 y= f(x)。步長 h 能夠任意選取，通常步長越小,曲線越光滑,可是步長過小,會增長計算量,運算速度也要下降。一般步長 h 取值 0.1 可達到較好的繪圖效果。

l  plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3…)

　　功能：在同一圖形窗口繪製多條不一樣顏色曲線，曲線關係爲

　　y1=f(x1),y2=f(x2),y3=f(x3)

(3)二維特殊圖形

l  bar

l  Hist 表示生成直方圖

　　M=hist(N)表示將 N 中的最大最小值找出來，而後，平均取十個等間隔點，看以每一個間隔點爲中心，向兩邊各擴展 1/2 間隔的範圍內，包括 N 的元素個數，所以 M 返回值都是 1*10 大小。

8.文件操做

（1）fopen 打開文件

　　fopen 函數的調用格式爲：

　　fid= fopen(文件名，打開方式)

　　其中文件名用字符串形式，表示待打開的數據文件。常見的打開方式有：‘r’表示對打開的文件讀數據，‘w’表示對打開的文件寫數據，‘a’表示在打開的文件末尾添加數據。fid 用於存儲文件句柄值，句柄值用來標識該數據文件，其餘函數可利用它對該數據文件進行操做。文件數據格式有兩種形式，一種是二進制文件，另外一種是文本文件。在打開文件時須要進一步指定文件格式類型，即指定是二進制文件仍是文本文件。

（2） fclose 關閉文件

　　文件讀、寫等操做完成後，應及時關閉。關閉文件用 fclose 函數，調用格式爲：sta=fclose(fid)，該函數關閉 fid 所表示的文件。sta 表示關閉文件操做的返回代碼，若關閉成功，返回 0，不然返回–1。

（3）二進制文件的讀寫操做

l  fread 讀二進制文件

　　fread 函數能夠讀取二進制文件的數據，並將數據存入矩陣。其調用格式爲：

　　[A,COUNT]=fread(fid,size, precision)。

　　其中 A 用於存放讀取的數據，COUNT 返回所讀取的數據元素個數。fid 爲文件句柄，size 爲可選項，若不選用則表示讀取整個文件內容，若選用則它的值可爲如下選項：N 表示讀取 N 個元素到一個列向量；Inf 表示讀取整個文件；[M,N]表示讀數據到 M×N 的矩陣中，數據按列存放。precision 表明讀寫數據的類型。

l  fwrite 寫二進制文件

　　fwrite 函數按照指定的數據類型將矩陣中的元素寫入到文件中。其調用格式爲：

　　COUNT=fwrite (fid, A, precision)，

　　其中 COUNT 返回所寫的數據元素個數，fid爲文件句柄，A 用來存放寫入文件的數據，precision 用於控制所寫數據的類型，其形式與 fread 函數相同。

9.M文件的創建與使用

　　M文件有命令文件和函數文件兩種形式，這兩種文件的擴展名相同，都是.m。當用戶要運行的命令較多時，直接從鍵盤上逐條輸入較爲繁瑣，可利用命令文件來解決多行輸入問題。用戶可將一組相關命令編輯在同一個命令文件中，運行時只需輸入文件名字，MATLAB 就會自動按順序執行文件中的命令。函數文件是另外一種形式的 M 文件，它的第一句可執行語句是以 function 引導的定義語句，在函數文件中的變量都是局部變量。

（1）命令文件

　　命令文件的通常形式爲：<M 文件名>

　　如a1.m, pp.m 等都是合法的 M 文件名。

　　M 文件有兩種運行方式：一是在命令窗口直接輸入文件名，按 Enter 鍵; 二是在編輯窗口打開菜單 Tools，再單擊 Run。

　　M 文件保存的路徑必定要在搜索路徑上,不然 M 文件不能運行。

好比用 M 命令文件繪製 lena.bmp 圖像。

　　第一步：打開 MATLAB 命令窗口，單擊【File】|【New】|【Mfile】，打開編輯窗口；

　　第二步：在編輯窗口中輸入：

　　　　clc;

　　　　clear;

　　　　[fn, pn] = uigetfile('*.bmp', '請選擇圖像文件'); [x, map] = imread(strcat(pn, fn), 'bmp'); imshow(x);

　　第三步：保存 M 文件，而且保存在搜索路徑上，文件名爲 showlena.m;

　　第四步：運行 M 文件。在命令窗口輸入 showlena,並按 Enter 鍵；或在編輯窗

　　口打開菜單 Tools，再選擇 Run 命令。

（2）函數文件

M函數文件的通常形式爲：

　　function <因變量>=<函數名>(<自變量>)

M函數文件能夠有多個因變量和多個自變量，當有多個因變量時用[]括起來。

第一步：打開 MATLAB 命令窗口，單擊【File】|【New】|【Mfile】打開編輯窗口；

第二步：在編輯窗口逐行寫下列語句；

　　function y=a(x)

　　imshow(x);

第三步：保存 M 函數文件，而且保存在搜索路徑上，文件名爲 showimage.m;

第四步：命令窗口執行下列語句：

　　[fn, pn] = uigetfile('*.bmp', '請選擇圖像文件');

　　[x, map] = imread(strcat(pn, fn), 'bmp'); a(x);