《MATLAB基础及编程》教学课件

《基础及编程》MATLAB本课件旨在为初学者提供基础知识和编程技能的入门学习，涵盖MATLAB环境、基本操作、编程基础、数值计算、绘图、信号处理、图像处MATLAB理、仿真与优化等多个方面通过学习本课件，您将能够掌握的基MATLAB本语法和编程技巧，并能够应用解决实际问题MATLAB简介MATLAB概述的优势MATLAB MATLAB（）是一款由公司开拥有强大的数值计算能力，易于使用，具有丰富的图MATLAB MatrixLaboratory MathWorks MATLAB发的商业数学软件，它以矩阵运算为基础，并提供丰富的数学函形化界面，能够与其他软件进行交互，并在科学研究、工程设数和工具，支持各种数据分析、可视化、算法开发和应用程序构计、金融分析等领域得到广泛应用建等功能的应用领域MATLAB数学计算科学研究工程设计线性代数、微积分、概数据分析、建模、仿真信号处理、图像处理、率统计、数值优化等等控制系统等商业应用金融分析、数据挖掘、市场研究等的工作环境MATLAB命令行窗口工作区编辑器图形窗口用于输入和执行命显示当前工作空间中的变用于创建和编辑脚用于显示图形、图表和可视MATLAB MATLAB令量、数据和函数本文件和函数文件化结果的基本操作MATLAB启动1MATLAB双击应用程序图标或在命令行中输入MATLAB“matlab”创建变量2使用赋值运算符将值赋给变量“=”执行命令3在命令行窗口中输入命令并按下回车键使用帮助文档4使用命令获取有关函数和命令的信息“help”命令行窗口MATLAB输入命令显示结果变量管理在命令行窗口中输入命令，并命令执行后，会将结果显示在可以使用命令查看当前工作空间MATLAB MATLAB“who”使用回车键执行命令行窗口中中的变量，使用命令清除变量“clear”编辑器MATLAB创建脚本文件1使用编辑器创建一个新的脚本文件，并保存为文件MATLAB“.m”编辑代码2在编辑器中编写代码，并使用语法高亮和代码自动补全功能MATLAB运行脚本3点击运行按钮或使用命令执行脚本文件“run”调试代码4使用断点、单步执行、变量查看等功能调试代码变量及赋值MATLAB变量命名规则赋值运算符数据类型变量名必须以字母开头，可以包含字使用运算符将值赋给变量支持多种数据类型，包括数“=”MATLAB母、数字和下划线，区分大小写值、字符串、逻辑值、结构体、单元格数组等数组MATLAB创建数组访问数组元素数组操作123使用方括号创建数组，元素之使用下标访问数组元素，下标从开提供丰富的数组操作函“[]”1MATLAB间用空格或逗号隔开始数，如矩阵运算、数组索引、数组排序等数学运算MATLAB基本运算矩阵运算三角函数指数函数加减乘除、幂运算、取模运矩阵加减、矩阵乘法、矩阵、、、、、、等sin costan asinexp loglog10算等求逆、矩阵转置等、等acos atan内置函数MATLAB数学函数矩阵函数

12、、、、、、等、、、、等abs ceilfloor roundsqrt maxmin detinv rankeig svd字符串函数图形函数

34、、、等、、、等strfind strcmpupper lowerplot xlabelylabel title绘图入门MATLAB二维绘图1使用函数创建二维图形“plot”三维绘图2使用函数创建三维图形“plot3”图形修饰3使用、、等函数修饰图形“xlabel”“ylabel”“title”图形保存4使用函数将图形保存为图片文件“saveas”二维绘图函数函数函数函数函数plot scatterbar hist绘制折线图绘制散点图绘制条形图绘制直方图三维绘图函数函数函数函数函数plot3surf meshcontour绘制三维曲线图绘制三维曲面图绘制三维网格图绘制等高线图编程基础MATLAB程序结构脚本文件12程序通常由脚本文件和函数文件组成包含一系列命令，可以顺序执行MATLAB MATLAB函数文件代码注释34定义可以被调用的函数，具有输入参数和返回值使用符号添加代码注释“%”程序的结构MATLAB程序1包含一个或多个函数函数2包含一个或多个语句语句3包含一个或多个表达式表达式4包含一个或多个操作数和运算符脚本文件MATLAB创建脚本文件编写代码运行脚本123使用编辑器创建一个新的在脚本文件中编写命令，在命令行窗口中输入脚本文件名或MATLAB MATLAB文件并保存文件使用命令执行脚本“.m”“run”函数文件MATLAB函数定义输入参数返回值函数调用使用关键字定义函数可以接受多个输入参数函数可以返回一个或多个返使用函数名和输入参数调用“function”函数回值函数程序的输入输出MATLAB输入输出文件读写使用函数获取用户输入使用函数输出文本信息使用、、等函“input”“disp”“fopen”“fread”“fwrite”数进行文件操作条件语句MATLAB语句语句语句if elseelseif根据条件执行不同的代码块当条件不满足时执行代码块当条件不满足时，根据其他条件执行不if elseif同的代码块循环语句MATLAB循环循环循环控制for while重复执行代码块，直到循环条件不满足重复执行代码块，直到循环条件为假可以使用语句跳出循环，使用“break”语句跳过当前循环迭代“continue”矩阵运算MATLAB矩阵加减1使用和运算符进行矩阵加减运算“+”“-”矩阵乘法2使用运算符进行矩阵乘法运算“*”矩阵求逆3使用函数求矩阵的逆矩阵“inv”矩阵转置4使用符号或函数求矩阵的转置矩阵“”“transpose”数值积分MATLAB函数函数函数quad quadltrapz使用自适应辛普森法进行数值积分使用龙贝格法进行数值积分使用梯形法则进行数值积分数值微分MATLAB函数函数数值微分公式diff gradient计算向量或矩阵的一阶差分计算函数的梯度可以使用差商公式或泰勒公式进行数值微分微分方程求解MATLAB函数函数函数ode45ode23ode15s使用四阶五阶龙格库塔法求解常微分使用二阶三阶龙格库塔法求解常微分使用刚性算法求解常微分方程----方程方程信号处理MATLAB信号分析信号生成12使用、频谱分析、滤波器使用、、FFT“sin”“cos”等进行信号分析等函数生成信号“square”信号处理工具箱3提供信号处理工具箱，包含丰富的信号处理函数和工具MATLAB图像处理MATLAB图像读取1使用函数读取图像文件“imread”图像显示2使用函数显示图像“imshow”图像处理函数3提供丰富的图像处理函数，如图像增强、图像分割、图像压MATLAB缩等图像处理工具箱4提供图像处理工具箱，包含丰富的图像处理函数和工具MATLAB仿真与优化MATLAB系统建模优化算法12使用建立系统模使用优化算法，如MATLAB MATLAB型，并进行仿真分析遗传算法、粒子群优化等仿真工具箱3提供仿真工具箱，包含丰富的仿真工具和函数MATLAB系统建模MATLAB状态空间模型传递函数模型零极点模型Simulink使用状态空间方程描述系统使用传递函数描述系统使用零极点描述系统使用进行系统建模Simulink和仿真机器学习MATLAB机器学习算法1提供丰富的机器学习算法，如线性回归、逻辑回归、支持向MATLAB量机等数据预处理2使用进行数据预处理，如数据清洗、特征提取、特征选择等MATLAB模型评估3使用评估机器学习模型的性能MATLAB机器学习工具箱4提供机器学习工具箱，包含丰富的机器学习函数和工具MATLAB深度学习MATLAB深度学习框架神经网络模型深度学习工具箱123支持多种深度学习框架，使用构建各种神经网络模提供深度学习工具箱，包MATLAB MATLAB MATLAB如、等型，如卷积神经网络、循环神经网含丰富的深度学习函数和工具TensorFlow PyTorch络等在控制领域的应用MATLAB控制系统设计系统仿真控制系统工具箱123使用设计控制系统，如使用进行控制系统仿真，提供控制系统工具箱，包MATLAB MATLAB MATLAB控制器、状态反馈控制器等验证控制器性能含丰富的控制系统函数和工具PID在电力领域的应用MATLAB电力系统分析电力系统仿真电力系统工具箱123使用进行电力系统分析，使用进行电力系统仿真，提供电力系统工具箱，包MATLAB MATLAB MATLAB如潮流计算、短路分析、暂态分析模拟电力系统运行状态含丰富的电力系统函数和工具等在通信领域的应用MATLAB通信系统设计通信系统仿真通信系统工具箱123使用设计通信系统，如调使用进行通信系统仿真，提供通信系统工具箱，包MATLAB MATLAB MATLAB制解调、信道编码、信号处理等验证系统性能含丰富的通信系统函数和工具在生物医学领域的应MATLAB用生物医学信号处理医学图像处理12使用处理生物医学使用处理医学图MATLAB MATLAB信号，如心电信号、脑电信像，如图像、图像等CT MRI号、肌电信号等生物医学工具箱3提供生物医学工具箱，包含丰富的生物医学函数和工具MATLAB在航天领域的应用MATLAB航天器设计航天器仿真航天工具箱123使用设计航天器，如轨道使用进行航天器仿真，模提供航天工具箱，包含丰MATLAB MATLAB MATLAB设计、姿态控制等拟航天器运行状态富的航天函数和工具在材料科学领域的应MATLAB用材料模拟材料数据分析12使用进行材料模使用分析材料数MATLAB MATLAB拟，如材料性能预测、材料结据，如材料性能测试结果、材构分析等料结构数据等材料工具箱3提供材料工具箱，包含丰富的材料函数和工具MATLAB在金融领域的应用MATLAB金融数据分析金融建模12使用分析金融数使用建立金融模MATLAB MATLAB据，如股票价格、债券收益型，如投资组合优化、风险管率、汇率等理等金融工具箱3提供金融工具箱，包含丰富的金融函数和工具MATLAB在工业制造领域的应MATLAB用工业自动化生产优化12使用设计工业自动使用优化生产流MATLABMATLAB化系统，如机器人控制、过程程，提高生产效率控制等工业工具箱3提供工业工具箱，包含丰富的工业函数和工具MATLAB在能源领域的应用MATLAB可再生能源系统能源管理12使用设计可再生能使用进行能源管MATLABMATLAB源系统，如太阳能发电、风力理，优化能源使用效率发电等能源工具箱3提供能源工具箱，包含丰富的能源函数和工具MATLAB编程技巧分享MATLAB代码规范调试技巧12使用清晰易懂的变量名、添加使用断点、单步执行、变量查注释、保持代码整洁看等功能调试代码性能优化3使用向量化运算、预分配内存、减少循环等方式优化代码性能实践练习MATLAB简单示例实际应用12尝试使用进行简单尝试将应用于实际MATLABMATLAB的数据分析、绘图和计算问题，如信号处理、图像处理、控制系统设计等在线资源3利用官方网站、论坛、博客等在线资源学习和练习MATLAB常见问题解答MATLAB如何安装？MATLAB访问官网下载并安装MathWorksMATLAB如何获取帮助文档？MATLAB使用命令或访问官方网站“help”MATLAB如何进行代码调试？使用断点、单步执行、变量查看等功能调试代码如何提高代码性能？使用向量化运算、预分配内存、减少循环等方式优化代码性能学习资源推荐MATLAB官方网站在线课程12官网提供丰富的、等平台提供MathWorks CourseraedX学习资料和文档在线课程MATLAB书籍推荐3《编程入门与实战》、《深度学习实战》等MATLABMATLAB总结与展望学习总结未来展望是一款功能强大的数学软件，能够帮助用户解决各种随着人工智能、大数据等技术的快速发展，将在更多MATLABMATLAB科学计算、工程设计和数据分析问题领域发挥重要作用。