matlab视频笔记.docx
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matlab视频笔记
常量与变量
数据类型：
基本型和构造型（包括数组型）
其中基本型包括数值型（整型和浮点型）和字符串型（需要引在单引号内）
变量：
用变量名表示变量，变量名不能以数字和下划线开头
注意：
matlab对大小写敏感
弱类型语言：
当变量取完名后，所附值的类型即变量的类型，不用事先声明。
初始化变量：
赋值语句（=），input函数R=INPUT（‘Howmanyapples’），初始化后会再workspace体现
常量：
i或j虚数单位
Inf或INF无穷大
NaN不定式
Pi圆周率
对变量取名最好用小写字母，不用更大些字母，切有特定意义，且不与自带字符相同，如变量，函数名，ans
Matlab的基本数据结构
修改currentfolder图标右键，属性
标量：
1*1的矩阵
向量：
1*n或n*1的矩阵
数组：
与向量的结构相同，是matlab中的用语
矩阵
定义矩阵：
分号隔开是列，空格或逗号隔开是行，单引号’表示转置
内置函数生成矩阵：
ones（a,b）生成元素均为1的矩阵
Zeros（a,b）
Eye（a,b）类似单位矩阵的矩阵
冒号表达式：
help:
3:
9
3:
2:
9
数组元素如何引用：
变量名（3）变量名（1,2）第一行第二列变量名（）按列存储
d（:
2）引用d全部第二列的元素
d（1,:
）引用全部第一行元素
矩阵嵌套生成矩阵
函数：
size（）矩阵的行数和列数
Length（）返回行数和列数的最大值
当矩阵所含数量较大时，为方便编辑，可以使用矩阵编辑器进行编辑，workspace第一个按钮newvariable
空数组和子数组
算术运算符
标量运算：
运算优先级：
小括号，中括号，大括号都用小括号表示
矩阵运算：
magic（）魔方矩阵：
加减乘除inv（）逆矩阵函数A/B=A*INV（B）矩阵的乘方
A.*B对应元素相乘，区别于A*B,同理可得.^2./
A+3A中各个元素均加3
编程
1.三大结构：
顺序结构，选择结构，循环结构
2.编程的步骤：
清晰陈述要解决的问题
明确输入输出及变量
所用算法
将算法转换为matlab代码
测试程序
3.程序bug:
调试
语法出错导致的bug
逻辑出错导致的bug
运行出现的bug
自定义函数
1M文件的分类
1.1脚本文件scriptfile：
用来执行简单的Matlab命令，运行时只需输入文件名字，MATLAB就会自动执行文件中的命令
1.2函数文件functionfile:
与脚本文件不同，它可以接受参数，也可以返回参数，一般情况下，用户不能靠单独输入其文件名来运行函数文件，而必须由其他语句来调用，如脚本文件或Matlab命令
Matlab的大多数应用程序都以函数文件的形式给出。
如三角函数，工具箱
Which函数如whichsin可以查看相应文件的位置
可以将自己编写的工具包嵌入matlab中，以方便调用，网上有很多人编写
初识matlab函数
函数是特殊的M文件，功能相对独立，但一般不能独立运行，需要赋给它相应的参数才能运行。
一般通过命令语句如赋值语句来调用，讲返回值赋给一个变量。
基本格式如下：
结构：
Function[outarg1,outarg2,...]=fname（inarg1,inarg2,...）fname是函数名称（function关键字必须写，系统会识别是普通的m文件还是函数m文件）
注：
输出参数以逗号隔开，如果只有一个输出参数，方括号可以省略；函数名称的命名规则与变量相同，不要与系统内部重名；小括号内是入口参数，不管有几个入口参数，小括号均不可省略；入口参数与返回参数可以称为形式参数。
%H1注释行：
该行注释的内容在lookfor函数搜索的范围之内，给出函数作用的简单阐述
%其他注释：
更加详细的注释
（可执行代码）该代码用来实现函数的功能
（RETURN）：
最后的return可以省略
到此函数文件编写完毕，但是保存后点击运行会出现错误，原因是函数m文件不能独立运行，必须由其他代码引用。
所以还需在commandwindow中对其进行引用。
此时出现实参的概念，实参即为形式参数赋予的值，形式参数只是用来占位的，不参与计算，实参的命名可以与形式参数不同，两个文件中返回值的命名也可以不一样。
注：
1.给一个函数命名之前，可以用which函数名来检测系统中是否存在相同的名字，以避免出错，如果不存在则可以使用该函数名，如果存在相同的，则需换其他函数名。
2.函数文件中的变量（入口参数变量，中间变量，返回值变量）均不会出现在workspace中，即对用户是隐藏的，其只存在于函数文件中，该类变量称为局部变量（local）。
函数当中的局部变量
编辑器中的调试功能：
按钮：
debug
断点：
breakpoint:
编辑器中，命令行的前面有小横线的命令行均可设置断点。
如何设置断点：
1.在小横线处左键，出现红色的圆点，再次点击圆点取消断点
2.快捷键f12
快捷键f5继续运行
函数调用过程中发生了什么：
按值传递（无论参数是数组还是标量）：
将实际参数的值复制一份给形式参数，无论函数文件对形式参数做了什么变化，其都不会影响最初给实际参数赋予的值，即使实际参数与形式参数的名字形同。
例子：
参数值互换。
按地址传递：
后续进行讲解
显示信息的几种方式
Msgbox:
显示
Errodlg:
函数的函数
函数的函数：
指的是输入参数中含有其他函数，传递给函数的函数的变量名一般情况应用于这个函数的执行过程。
编写一个函数的函数：
能够绘制单参数函数在制定范围的图像·7
Matlab的数值运算
1.多项式f（x）=a0xn+a1xn-1+a2xn-2+...+an-1x+a其中x可以是标量也可以是矩阵
定义多项式：
[12356]表示a=x4+2x3+3x2+5x+6
2.多项式的求值，求多项在某点处的值。
函数polyval（）
如：
polyval（a,2）表示求值函数a在x=2时的值。
数值微分
符号微分
1.符号极限：
1.1limit（f）默认对独立变量x取极限，并且默认x=0处的极限
1.2limit（f,a）默认对独立变量x取极限，且x=a
1.3Limit（f,v,a）对y求极限，y=a
1.4limit（f,v,a,’right’）取右极限
2.符号微分（注意变量需要引起来，区别于limit）
2.1diff（s,’v’）
2.2diff（s）默认对独立变量x
2.3diff（s,n）:
求n阶微分
2.4diff（s,’v’,n）（对于要求导的变量可以用引号也可以不用）”
Eg:
>>symsxy;注意：
需要先定义变量，否则会出错
>>f3=cos（2*x+y）;
>>diff（f3,'x',2）
3.求偏倒数
方法一：
利用多次diff
方法二：
利用嵌套diff
多元函数的极（最）值
在matlab中同样有求多元函数的极（最）小值得函数，但由于多元函数的形式比较复杂，不同情况用到不同的matlab函数，若要求多元函数u在某一区域的极（或最）大值。
可转化为求-u在该区域的极小值。
1.非线性无约束情形
求极（或最）小值点（或最）小值得调用格式是：
求方程解析解
函数：
solve寻求表达式的零点或方程的解：
solve函数中既可以写表达式也可以写方程式
线性方程和非线性方程的解析解均可以通过solve函数来求解。
例子：
求非线性方程组以y和z作变量的解：
uy2+vz+w=0y+z+w=0
在editor编辑器中编写代码：
clear;
clc;
symsxyuvwz;声明符号变量
L1=u*y^2+v*z+w;
L2=y+z+w;
[y,z]=Solve（L1,L2,y,z）;注意小括号与中括号
解得表达方式有三种，具体参考视频教程：
1.一个方程对应一个解，直接返回响应的解；
2.当方程有多个解时，返回解得符号向量；
3.当解有多个，而输出只有一个时，解会输出到一个结构数组当中，用结构数组寻找相应的域即可。
常微分方程（组）解析解
函数：
dsolve
表达式化简
Matlab提供了化简和美化符号表达式的各种函数，具体有，合并同类项collect,多项式展开expand,因式分解factor,一般化简simplify,不定式化简simple，通分numden,和书写格式美化pretty.
1.合并同类项：
两种调用方法
Eg1:
f=x2y+xy-x2-2x
Symsxy;
f=x2y+xy-x2-2x;
Fx=collect（f）;
Eg2:
g=（-1/4）*x*exp（-2*x）+3/16*exp（-2*x）
Gx=collect（g,exp（-2*x））指定合并同类项的项
2.多项式展开factor
Eg:
f1=x^2-y^2
Symsxy;
F1=x^2-y^2（此句后面不要加分号，让其运行一下，否则会出现没有定义f1的错误）
Factor（f1）;
3.一般化简simplify（化简完的有时候也不是最简，这时候就需要手动化简）
Eg：
f2=x^2+y^2+2*x*y
Simplify（f2）
4.Simple会用各种方法对多项式进行化简，（不常用）
5.通分numden
F4=x/y+y/x
当直接用numden（f4）时，给出的结果只有分子。
所以正确的调用形式是[s1,s2]=numden（f4）
给出的结果中s1是分子，s2是分母。
6.书写格式美化pretty（f4）:
可以将幂显示为常用的层叠形式，以便于视觉
绘图入门
1.Plot一般选择步长为0.01或0.001
X=0:
0.01:
2*pi;
Y1=sin（x）；
Plot（x,y1）
2.还可以给图像添加坐标的描述
Xlabel（‘x轴’）
Ylabel（‘y轴’）
网格gridon或gridoff
另外还可以添加图例legend（‘正弦曲线’）
3.如何使两个图形同时出现
Plot（x,y1,x,y2）自动为不同函数分配不同颜色的曲线
还可以添加图例legend（‘正弦曲线’,’余弦曲线’）（按照plot函数中y1,y2的先后顺序）
Title（‘’）添加图形的标题
4.如何将已写程序保存为m文件（edit调出编辑器）
5.如何将下图中的横坐标改为想要的值axisaxisequal使横纵坐标的长度相同aixs（[02*pi-11]）指定值横坐标为（0-2*pi）纵坐标是-1到1
6.如何改变线的属性，Helpplot以及
7.调节图像属性的一些常熟函数：
semilogxsemilogylogloglegendtitlegridxlabelylabelhold
8.坐标轴的控制
Semilogx（x,y）
semilogy（x,y）
loglog（x,y）
9.图像窗口的工具栏：
可以对图形进行编辑
9.1关于图像的保存：
默认为fig格式，但是该格式的文件只能在matlab中打开，要想在其他文件中编辑或运用，可以将其保存为jpg.Bmp.等格式。
9.2rotate3d旋转为3d
9.3showplottoolsanddockfigure
10.格式化输出函数：
fprintffprintf（format,A...）格式化字符（查看fprintf的帮助文档和相应的变量
二维作图
注：
脚本文件的名字不可以和函数的名字相同，否则会出错。
前5种图的调用方式都相同（例子见m文件）
1.Stem
2.Stairs阶梯图
3.Bar竖式条形图
4.Barh水平条形图
5.Compass罗盘图（如果不对axis做说明，即可得出360度的图形，否则为扇形）
6.Pie（计算所占百分比）其调用方式不同于前五种
6.1pie（X,explode）
Examples
Emphasizethesecondsliceinthechartbysettingitscorrespondingexplodeelementto1.
x=[130.52.52];
explode=[01000];
pie（x,explode）
colormapjet
7.Hist柱状图（直角坐标系中的柱状图，极坐标中的柱状图用函数rose）
有些图形的作图方式有两种，一是调用函数，二是选中要作图的变量，点击workspace的作图按钮，如果要对图形做进一步的编辑，可以参见上述图片所显示的地址。
Syntax
n=hist（Y）
n=hist（Y,x）注：
y是函数值，x是y的取值范围
n=hist（Y,nbins）
[n,xout]=hist（...）
hist（...）
hist（axes_handle,...）
Description
Ahistogramshowsthedistributionofdatavalues.
n=hist（Y）binstheelementsinvectorYinto10equallyspacedcontainersandreturnsthenumberofelementsineachcontainerasarowvector.IfYisanm-by-pmatrix,histtreatsthecolumnsofYasvectorsandreturnsa10-by-pmatrixn.EachcolumnofncontainstheresultsforthecorrespondingcolumnofY.NoelementsofYcanbecomplexoroftypeinteger.默认分为10份
n=hist（Y,x）wherexisavector,returnsthedistributionofYamonglength（x）binswithcentersspecifiedbyx.Forexample,ifxisa5-elementvector,histdistributestheelementsofYintofivebinscenteredonthex-axisattheelementsinx,noneofwhichcanbecomplex.Note:
usehistcifitismorenaturaltospecifybinedgesinsteadofcenters.
n=hist（Y,nbins）wherenbinsisascalar,usesnbinsnumberofbins.分为Nbins份
8.Feather函数
9.Line函数
10.Ezplot和fplot：
这两个函数不需要创建中间数据，调用函数类似，后者更精确，所以优先使用该函数（详细调用方法见help文件）
10.1fplot函数是适应性的，它意味着在自变量范围内函数突然变化显示更多的点
10.2fplot支持latex命令，用来指定坐标图的标题和坐标标签，而函数ezplot不能。
高维数组
1.什么是高维数组：
2.如何创建高维数组：
方法一：
下标法
>>d（:
:
1）=[123;456;789];
>>d（:
:
2）=[234;567;8910];
>>d（:
:
3）=[345;678;91011]
方法二：
函数生成法zerosonesrandnrand
方法三：
拼接法：
reshaperepmatcat
3.如何访问高维数组中的元素：
4.如何存储：
三维作图（注意点乘）
命令：
plottools或者图像显示窗口的icon开启plottools（查看帮助文档helpplottools）
5.三维图像能更丰富的表现数据的几何关系，三维图像常用于表现以下两类数据：
5.1两个变量是同一自变量的函数，当你希望显示自变量重要性时，你可以用三维作图表示
如：
x和y均是t的函数
5.2一个变量是另外两个变量的函数
6.三维图像包括：
三维曲线图，三维表面图，三维网格图，三维等高线图（任意两变量函数均可以用三维表面图，三维网格图，三维等高线图来表示）
6.1三维曲线图：
Plot3（）
6.2三维表面图：
surf（Z）
surf,surfc：
3-Dshadedsurfaceplot
Tographselectedvariables,usethePlotSelectorintheWorkspaceBrowser,orusetheFigurePalettePlotCatalog.ManipulategraphsinploteditmodewiththePropertyEditor.Fordetails,seePlottingTools—InteractivePlottingintheMATLABGraphicsdocumentationandCreatingGraphicsfromtheWorkspaceBrowserintheMATLABDesktopToolsdocumentation.
Syntax
前四种最为常用
surf（Z）
surf（Z,C）
surf（X,Y,Z）
surf（X,Y,Z,C）
surf（...,'PropertyName',PropertyValue）
surf（axes_handles,...）
surfc（...）
h=surf（...）
Description
Usesurfandsurfctoviewmathematicalfunctionsoverarectangularregion（矩形区域）.surfandsurfccreatecoloredparametricsurfacesspecifiedbyX,Y,andZ,withcolorspecifiedbyZorC.
surf（Z）createsaathree-dimensionalshadedsurfacefromthezcomponentsinmatrixZ,usingx=1:
nandy=1:
m,where[m,n]=size（Z）.Theheight,Z,isasingle-valuedfunctiondefinedoverageometricallyrectangulargrid.Zspecifiesthecolordataaswellassurfaceheight,socolorisproportionaltosurfaceheight.
Suf（z）可以创建一个三维的阴影表面图，Z是一个矩阵形式，x定义为1：
n，y定义为1：
m，z是m行n列的矩阵，高度z是一个单值函数，定义在一个曲形的网格区。
Z不仅可以指定网格图的高度，还可以定义网格图的颜色。
surf（Z,C）plotstheheightofZ,asingle-valuedfunctiondefinedoverageometricallyrectangulargrid,andusesmatrixC,assumedtobethesamesizeasZ,tocolorthesurface.
surf（X,Y,Z）createsashadedsurfaceusingZforthecolordataaswellassurfaceheight.XandYarevectorsormatricesdefiningthexandycomponentsofasurface.IfXandYarevectors,length（X）=nandlength（Y）=m,where[m,n]=size（Z）.Inthiscase,theverticesofthesurfacefacesare（X（j）,Y（i）,Z（i,j））triples.TocreateXandYmatricesforarbitrarydomains,usethemeshgridfunction.
Meshgrid（创建网格）
GenerateXandYarraysfor3-Dplots
Syntax
[X,Y]=meshgrid（x,y）
[X,Y]=meshgrid（x）
[X,Y,Z]=meshgrid（x,y,z）
Description
[X,Y]=meshgrid（x,y）transformsthedomainspecifiedbyvectorsxandyintoarraysXandY,whichcanbeusedtoevaluatefunctionsoftwovariablesandthree-dimensionalmesh/surfaceplots.TherowsoftheoutputarrayXarecopiesofthevectorx;columnsoftheoutputarrayYarecopiesofthevectory.
[X,Y]=meshgrid（x）isthesameas[X,Y]=meshgrid（x,x）.注意中括号，不是小括号
[X,Y,Z]=meshgrid（x,y,z）producesthree-dimensionalarraysusedtoevaluatefunctionsofthreevariablesandthree-dimensionalvolumetricplots.
surf（X,Y,Z,C）createsashadedsurface,withcolordefinedbyC.MATLABperformsalineartransformationonthisdatatoobtaincolorsfromthecurrentcolormap.
surf（...,'PropertyName',PropertyValue）specifiessurfa
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