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Matlab语言基础教程笔记

news 2025/11/5 0:07:52

Matlab语言基础教程笔记

下面是一个全面的 MATLAB 语言入门教程，适合初学者和有一定编程经验的人士。MATLAB 是一种高级编程语言和交互式环境，广泛用于科学计算、工程分析、算法开发和数据可视化等领域。

MATLAB 简介

MATLAB 的主要特点包括：

矩阵运算：MATLAB 基于矩阵进行运算，非常适合处理向量和矩阵。
图形功能：强大的绘图和可视化工具。
工具箱：提供了大量预定义的函数和工具箱，涵盖各个领域。
交互式环境：可以通过命令窗口直接执行代码并查看结果。
脚本和函数：支持编写脚本和函数，实现复杂的功能。

安装 MATLAB

在 Windows 或 macOS 上安装

下载 MATLAB：
- 访问 MathWorks 官方网站并下载 MATLAB 安装程序。
安装 MATLAB：
- 运行下载的安装程序，按照提示完成安装过程。
- 激活 MATLAB 需要有效的许可证密钥。
验证安装：
- 打开 MATLAB 应用程序。
- 在命令窗口中输入 version，你应该能看到类似 9.10.0.1684455 (R2021a) 的版本号。

第一个 MATLAB 程序

让我们从一个简单的“Hello, World!”程序开始。

打开 MATLAB：
- 启动 MATLAB 应用程序。
在命令窗口中运行：
- 输入以下命令并按回车键：
```
disp('Hello, World!')
```
- 你应该会看到输出 Hello, World!。

基本语法

变量

变量名区分大小写。
不需要声明变量类型，MATLAB 会自动推断类型。

x = 10;          % 整数
y = 3.14;        % 浮点数
z = 'Hello';     % 字符串
b = true;        % 布尔值

数据类型

基本类型：double, single, int8, uint8, char, logical 等。
复合类型：cell array, structure 等。

% 数组
A = [1, 2, 3; 4, 5, 6]; % 2x3 矩阵
B = [1, 2, 3, 4, 5];    % 行向量
C = [1; 2; 3; 4; 5];    % 列向量% 单元数组
D = {'Alice', 30, [1, 2, 3]};% 结构体
E.person.name = 'Alice';
E.person.age = 30;
E.person.height = 165;

字符串

使用单引号 '...' 或双引号 "..." 定义字符串。
支持字符串操作函数。

str1 = 'Hello, ';
str2 = "World!";
greeting = strcat(str1, str2); % 拼接字符串
disp(greeting) % 输出: Hello, World!% 字符串方法
len = length(greeting); % 获取字符串长度
upperStr = upper(greeting); % 转换为大写

控制结构

条件语句

if 语句

x = 10;if x > 0disp('x is positive');
elseif x < 0disp('x is negative');
elsedisp('x is zero');
end

switch 语句

day = 'Monday';switch daycase 'Monday'disp('It is Monday');case 'Tuesday'disp('It is Tuesday');otherwisedisp('It is another day');
end

循环

for 循环

for i = 1:5disp(i);
end

while 循环

i = 1;
while i <= 5disp(i);i = i + 1;
end

函数

定义函数

将函数定义在一个 .m 文件中。
文件名必须与函数名相同。
使用 function 关键字定义函数。

% add.m
function result = add(a, b)result = a + b;
end

调用函数

在命令窗口或脚本中调用函数。

sum = add(3, 4);
disp(sum); % 输出: 7

矩阵和向量

创建矩阵

使用方括号 [] 创建矩阵。

A = [1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9];

矩阵操作

转置：使用 .' 或 '。
行列数：使用 size 函数。
元素访问：使用索引。

A = [1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9];% 转置
AT = A.';% 行列数
[rows, cols] = size(A);% 元素访问
element = A(2, 3); % 获取第2行第3列的元素

矩阵运算

加法：+
减法：-
乘法：*
点乘：.*
求逆：inv
求解线性方程：\

A = [1, 2; 3, 4];
B = [5, 6; 7, 8];% 加法
C = A + B;% 乘法
D = A * B;% 点乘
E = A .* B;% 求逆
F = inv(A);% 求解线性方程 Ax = b
b = [1; 2];
x = A \ b;

绘图

二维绘图

使用 plot 函数绘制二维图形。

x = 0:0.1:2*pi;
y = sin(x);plot(x, y);
title('Sine Wave');
xlabel('X-axis');
ylabel('Y-axis');
grid on;

三维绘图

使用 surf 函数绘制三维曲面图。

[X, Y] = meshgrid(-2:0.1:2, -2:0.1:2);
Z = X .* exp(-X.^2 - Y.^2);surf(X, Y, Z);
title('3D Surface Plot');
xlabel('X-axis');
ylabel('Y-axis');
zlabel('Z-axis');
colorbar;