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1-1、基本運(yùn)算與函數(shù) 在MATLAB下進(jìn)行基本數(shù)學(xué)運(yùn)算,只需將運(yùn)算式直接打入提示號(hào)(>>)之後,并按入Enter鍵即可。例如: >> (5*2+1.3-0.8)*10/25 ans =4.2000 MATLAB會(huì)將運(yùn)算結(jié)果直接存入一變數(shù)ans,代表MATLAB運(yùn)算後的答案(Answer)并顯示其數(shù)值於螢?zāi)簧稀?/div> 小提示: ">>"是MATLAB的提示符號(hào)(Prompt),但在PC中文視窗系統(tǒng)下,由於編碼方式不同,此提示符號(hào)常會(huì)消失不見,但這并不會(huì)影響到MATLAB的運(yùn)算結(jié)果。 我們也可將上述運(yùn)算式的結(jié)果設(shè)定給另一個(gè)變數(shù)x: x = (5*2+1.3-0.8)*10^2/25 x = 42 此時(shí)MATLAB會(huì)直接顯示x的值。由上例可知,MATLAB認(rèn)識(shí)所有一般常用到的加(+)、減(-)、乘(*)、除(/)的數(shù)學(xué)運(yùn)算符號(hào),以及冪次運(yùn)算(^)。 小提示: MATLAB將所有變數(shù)均存成double的形式,所以不需經(jīng)過變數(shù)宣告(Variable declaration)。MATLAB同時(shí)也會(huì)自動(dòng)進(jìn)行記憶體的使用和回收,而不必像C語言,必須由使用者一一指定.這些功能使的MATLAB易學(xué)易用,使用者可專心致力於撰寫程式,而不必被軟體枝節(jié)問題所干擾。 若不想讓MATLAB每次都顯示運(yùn)算結(jié)果,只需在運(yùn)算式最後加上分號(hào)(;)即可,如下例: y = sin(10)*exp(-0.3*4^2); 若要顯示變數(shù)y的值,直接鍵入y即可: >>y y =-0.0045 在上例中,sin是正弦函數(shù),exp是指數(shù)函數(shù),這些都是MATLAB常用到的數(shù)學(xué)函數(shù)。 下表即為MATLAB常用的基本數(shù)學(xué)函數(shù)及三角函數(shù): 小整理:MATLAB常用的基本數(shù)學(xué)函數(shù) abs(x):純量的絕對(duì)值或向量的長(zhǎng)度 angle(z):復(fù) 數(shù)z的相角(Phase angle) sqrt(x):開平方 real(z):復(fù)數(shù)z的實(shí)部 imag(z):復(fù)數(shù)z的虛 部 conj(z):復(fù)數(shù)z的共軛復(fù)數(shù) round(x):四舍五入至最近整數(shù) fix(x):無論正負(fù),舍去小數(shù)至最近整數(shù) floor(x):地板函數(shù),即舍去正小數(shù)至最近整數(shù) ceil(x):天花板函數(shù),即加入正小數(shù)至最近整數(shù) rat(x):將實(shí)數(shù)x化為分?jǐn)?shù)表示 rats(x):將實(shí)數(shù)x化為多項(xiàng)分?jǐn)?shù)展開 sign(x):符號(hào)函數(shù) (Signum function)。 當(dāng)x<0時(shí),sign(x)=-1; 當(dāng)x=0時(shí),sign(x)=0; 當(dāng)x>0時(shí),sign(x)=1。 > 小整理:MATLAB常用的三角函數(shù) sin(x):正弦函數(shù) cos(x):馀弦函數(shù) tan(x):正切函數(shù) asin(x):反正弦函數(shù) acos(x):反馀弦函數(shù) atan(x):反正切函數(shù) atan2(x,y):四象限的反正切函數(shù) sinh(x):超越正弦函數(shù) cosh(x):超越馀弦函數(shù) tanh(x):超越正切函數(shù) asinh(x):反超越正弦函數(shù) acosh(x):反超越馀弦函數(shù) atanh(x):反超越正切函數(shù) 變數(shù)也可用來存放向量或矩陣,并進(jìn)行各種運(yùn)算,如下例的列向量(Row vector)運(yùn)算: x = [1 3 5 2]; y = 2*x+1 y = 3 7 11 5 小提示:變數(shù)命名的規(guī)則 1.第一個(gè)字母必須是英文字母 2.字母間不可留空格 3.最多只能有19個(gè)字母,MATLAB會(huì)忽略多馀字母 我們可以隨意更改、增加或刪除向量的元素: y(3) = 2 % 更改第三個(gè)元素 y =3 7 2 5 y(6) = 10 % 加入第六個(gè)元素 y = 3 7 2 5 0 10 y(4) = [] % 刪除第四個(gè)元素, y = 3 7 2 0 10 在上例中,MATLAB會(huì)忽略所有在百分比符號(hào)(%)之後的文字,因此百分比之後的文字均可視為程式的注解(Comments)。MATLAB亦可取出向量的一個(gè)元素或一部份來做運(yùn)算: x(2)*3+y(4) % 取出x的第二個(gè)元素和y的第四個(gè)元素來做運(yùn)算 ans = 9 y(2:4)-1 % 取出y的第二至第四個(gè)元素來做運(yùn)算 ans = 6 1 -1 在上例中,2:4代表一個(gè)由2、3、4組成的向量 若對(duì)MATLAB函數(shù)用法有疑問,可隨時(shí)使用help來尋求線上支援(on-line help):help linspace 小整理:MATLAB的查詢命令 help:用來查詢已知命令的用法。例如已知inv是用來計(jì)算反矩陣,鍵入help inv即可得知有關(guān)inv命令的用法。(鍵入help help則顯示help的用法,請(qǐng)?jiān)嚳纯矗。?lookfor:用來尋找未知的命令。例如要尋找計(jì)算反矩陣的命令,可鍵入 lookfor inverse,MATLAB即會(huì)列出所有和關(guān)鍵字inverse相關(guān)的指令。找到所需的命令後 ,即可用help進(jìn)一步找出其用法。(lookfor事實(shí)上是對(duì)所有在搜尋路徑下的M檔案進(jìn)行關(guān)鍵字對(duì)第一注解行的比對(duì),詳見後敘。) 將列向量轉(zhuǎn)置(Transpose)後,即可得到行向量(Column vector): z = x' z = 4.0000 5.2000 6.4000 7.6000 8.8000 10.0000 不論是行向量或列向量,我們均可用相同的函數(shù)找出其元素個(gè)數(shù)、最大值、最小值等: length(z) % z的元素個(gè)數(shù) ans = 6 max(z) % z的最大值 ans = 10 min(z) % z的最小值 ans = 4 小整理:適用於向量的常用函數(shù)有: min(x): 向量x的元素的最小值 max(x): 向量x的元素的最大值 mean(x): 向量x的元素的平均值 median(x): 向量x的元素的中位數(shù) std(x): 向量x的元素的標(biāo)準(zhǔn)差 diff(x): 向量x的相鄰元素的差 sort(x): 對(duì)向量x的元素進(jìn)行排序(Sorting) length(x): 向量x的元素個(gè)數(shù) norm(x): 向量x的歐氏(Euclidean)長(zhǎng)度 sum(x): 向量x的元素總和 prod(x): 向量x的元素總乘積 cumsum(x): 向量x的累計(jì)元素總和 cumprod(x): 向量x的累計(jì)元素總乘積 dot(x, y): 向量x和y的內(nèi) 積 cross(x, y): 向量x和y的外積 (大部份的向量函數(shù)也可適用於矩陣,詳見下述。) 若要輸入矩陣,則必須在每一列結(jié)尾加上分號(hào)(;),如下例: A = [1 2 3 4; 5 6 7 8; 9 10 11 12]; A = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 同樣地,我們可以對(duì)矩陣進(jìn)行各種處理: A(2,3) = 5 % 改變位於第二列,第三行的元素值 A = 1 2 3 4 5 6 5 8 9 10 11 12 B = A(2,1:3) % 取出部份矩陣B B = 5 6 5 A = [A B'] % 將B轉(zhuǎn)置後以行向量并入A A = 1 2 3 4 5 5 6 5 8 6 9 10 11 12 5 A(:, 2) = [] % 刪除第二行(:代表所有列) A = 1 3 4 5 5 5 8 6 9 11 12 5 A = [A; 4 3 2 1] % 加入第四列 A = 1 3 4 5 5 5 8 6 9 11 12 5 4 3 2 1 A([1 4], :) = [] % 刪除第一和第四列(:代表所有行) A = 5 5 8 6 9 11 12 5 這幾種矩陣處理的方式可以相互疊代運(yùn)用,產(chǎn)生各種意想不到的效果,就看各位的巧思和創(chuàng)意。 小提示:在MATLAB的內(nèi)部資料結(jié)構(gòu)中,每一個(gè)矩陣都是一個(gè)以行為主(Column-oriented )的陣列(Array)因此對(duì)於矩陣元素的存取,我們可用一維或二維的索引(Index)來定址。舉例來說,在上述矩陣A中,位於第二列、第三行的元素可寫為A(2,3) (二維索引)或A(6)(一維索引,即將所有直行進(jìn)行堆疊後的第六個(gè)元素)。 此外,若要重新安排矩陣的形狀,可用reshape命令: B = reshape(A, 4, 2) % 4是新矩陣的列數(shù),2是新矩陣的行數(shù) B = 5 8 9 12 5 6 11 5 小提示: A(:)就是將矩陣A每一列堆疊起來,成為一個(gè)行向量,而這也是MATLAB變數(shù)的內(nèi)部?jī)?chǔ)存方式。以前例而言,reshape(A, 8, 1)和A(:)同樣都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)8x1的矩陣。 MATLAB可在同時(shí)執(zhí)行數(shù)個(gè)命令,只要以逗號(hào)或分號(hào)將命令隔開: x = sin(pi/3); y = x^2; z = y*10, z = 7.5000 若一個(gè)數(shù)學(xué)運(yùn)算是太長(zhǎng),可用三個(gè)句點(diǎn)將其延伸到下一行: z = 10*sin(pi/3)* ... sin(pi/3); 若要檢視現(xiàn)存於工作空間(Workspace)的變數(shù),可鍵入who: who Your variables are: testfile x 這些是由使用者定義的變數(shù)。若要知道這些變數(shù)的詳細(xì)資料,可鍵入: whos Name Size Bytes Class A 2x4 64 double array B 4x2 64 double array ans 1x1 8 double array x 1x1 8 double array y 1x1 8 double array z 1x1 8 double array Grand total is 20 elements using 160 bytes 使用clear可以刪除工作空間的變數(shù): clear A A Undefined function or variable 'A'. 另外MATLAB有些永久常數(shù)(Permanent constants),雖然在工作空間中看不 到,但使用者可直接取用,例如: pi ans = 3.1416 下表即為MATLAB常用到的永久常數(shù)。 小整理:MATLAB的永久常數(shù) i或j:基本虛數(shù)單位 eps:系統(tǒng)的浮點(diǎn)(Floating-point)精確度 inf:無限大, 例如1/0 nan或NaN:非數(shù)值(Not a number) ,例如0/0 pi:圓周率 p(= 3.1415926...) realmax:系統(tǒng)所能表示的最大數(shù)值 realmin:系統(tǒng)所能表示的最小數(shù)值 nargin: 函數(shù)的輸入引數(shù)個(gè)數(shù) nargin: 函數(shù)的輸出引數(shù)個(gè)數(shù) |
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