一小時就能入門! MATLAB小白基礎(chǔ)教程入門指南2024版

MATLAB主要包括編程和仿真兩大部分,它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化、非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模、仿真和App界面設(shè)計等諸多強(qiáng)大功能集成在一個環(huán)境中。這些方面的內(nèi)容都是需要有一定的基礎(chǔ)語法能力才去完成,本文將MATLAB中最常用、也是最基礎(chǔ)的語法匯總在一起,適用于剛接觸MATLAB的小伙伴。
主要內(nèi)容包括:界面熟悉,變量矩陣賦值、索引,循環(huán)、判斷語句介紹,二維繪圖操作。
一、MATLAB界面
編寫一個簡單的腳本文件,即可熟悉MATLAB的界面,以創(chuàng)建一個全零矩陣為例。
需要了解:1新建腳本文件,2編寫腳本文件,3執(zhí)行腳本文件,4保存,5-7查看結(jié)果。
至此,往后可以編寫再復(fù)雜一點的腳本文件了。
二、變量
MATLAB(Matrix Laboratory)意為矩陣實驗室,其所有的代數(shù)運算都基于矩陣運算,每個變量都視為是矩陣的形式,即使是常數(shù),也作為1*1的矩陣。
變量名如‘A_01’,可由字母、數(shù)字、下劃線任意幾種組成,但要避免與系統(tǒng)預(yù)定義的一些變量名相同,當(dāng)然,一般隨意取的不會,相同了再改就是了。每一個變量矩陣可以賦予其n*m個值,類似Excel中的一個二維表格,格子中可以是數(shù)值,也可以是字符,這里只考慮純數(shù)值的格式,也是MATLAB中默認(rèn)的數(shù)據(jù)格式(double類型)。
矩陣基本操作涉及 矩陣賦值、矩陣索引、矩陣運算等操作。
2.1 矩陣賦值
矩陣賦值包括單個賦值和直接創(chuàng)建特色矩陣(只需要了解零矩陣、全1矩陣、空矩陣、線性向量足以)。
%直接賦值,即依次輸入,同行中使用逗號或者空格隔開,用分號開始下一行輸入 A=[1 2 3 ; 4 5 6] %創(chuàng)建特色矩陣,如零矩陣、全1矩陣、空矩陣、線性向量 B1=zeros(3,4); %零矩陣 zeros(行,列) B2=ones(2,2); %全1矩陣 ones(行,列) B3=[]; %空矩陣 B4=2:1:10; %從2到10,間距為1,的行向量賦值 %代碼后不加分號可在命令行窗口中輸出結(jié)果,反之
2.2矩陣索引
如果想對某行、列、個的值進(jìn)行修改或者提取,就需要使用索引。
A=[1:1:3 ; zeros(1,3) ; ones(1,3)] %提取A中(2,3)位置的值 B1=A(2,3) %提取A中第一行的值,列的類似 B2=A(1,:) %:代表所有,即第一行的所有列 %修改A(2,3)的值 A(2,3)=9
運行結(jié)果
2.3 矩陣的運算
運算最常用便是 加 減 點乘 點除 點冪,這里需要注意的是,我們通常希望是兩個矩陣中的對應(yīng)元素作乘法和除法,而不是矩陣作乘法(*)和除法(/),那么就需要用到點乘(.*)和點除(./)。
A=[1,2,3;4,5,6]; B=[1,1,1;2,2,2] %普通加減乘除 C1=A+B C2=A-B C3=A*2 C4=A/2 %點乘 點除 點冪 D1=B.*A D2=B./A D3=B.^A
運行結(jié)果
三、循環(huán)語句、判斷結(jié)構(gòu)
介紹的循環(huán)語句(for)、數(shù)據(jù)輸出(disp和fprintf)、判斷語句(if,if else)
循環(huán)語句可以幫助我們批量性的處理、判斷一些數(shù)據(jù)。
以判斷10以內(nèi)3的倍數(shù)為例
% for-end循環(huán)語句,i從1遞增1到10,也可寫為1:10,默認(rèn)增量1 for i=1:1:10 a=mod(i,3); % mod(m,n)為取余函數(shù),m/n余幾 if a == 0 %if 判斷語句,大于> ,大于等于>= ,小于類似 fprintf('%d是3的倍數(shù)\n',i); %fprintf用于在命令行窗口輸出特定文本 %fprintf('文本結(jié)構(gòu)形式',變量),%d表示輸出整數(shù),%f輸出浮點數(shù) %/n表示換行,注意是正斜杠(便于記憶,正斜杠/是向前傾,反斜杠\是向后倒 else %if-else-end結(jié)構(gòu) fprintf('%d不是3的倍數(shù),余數(shù)為%f\n',i,a); end end
輸出結(jié)果
四、簡易二維繪圖
主要涉及函數(shù)(plot)
plot函數(shù)二維繪圖示例,繪制
曲線
%MATLAB中,exp(n)表示自然常數(shù)的n次冪,圓周率用pi表示 x=0:0.1:2*pi; %定義域,想要線更平滑,則間距再調(diào)小 y1=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); %注意,兩個矩陣間元素乘積是點乘 y2=sin(x); plot(x,y1,'--b',x,y2,'og-.') %用法plot(第一條線的x,對應(yīng)的y,對應(yīng)線格式,第n條格式類似) %線格式分為三類,可不寫,默認(rèn)為實線,顏色自動 % 1顏色(藍(lán)色 b,綠色y) % 2對應(yīng)點格式(o表示圈圈) % 3線型(虛線'--' ,點劃線'-.' ,實線'-')
運行結(jié)果
至此,MATLAB中,最基礎(chǔ)最基礎(chǔ)的東西已經(jīng)掌握,可以繪制簡單二維圖,通過循環(huán)、判讀、矩陣索引處理簡單的二維數(shù)據(jù)。
下一步則需要根據(jù)自己需求對每一塊的內(nèi)容進(jìn)行針對性的學(xué)習(xí)。
第二塊內(nèi)容中,尚需進(jìn)階的幾個方面:
- 了解數(shù)據(jù)類型中的字符串類型char,單元數(shù)組類型cell,結(jié)構(gòu)體類型struct。
- 查找滿足相應(yīng)條件的矩陣中的元素及其索引,對矩陣元素進(jìn)行排序。
- 符號與多項式的運算、求導(dǎo),方程組求解,函數(shù)擬合與插值。
第三塊內(nèi)容中,尚需進(jìn)階的幾個方面:
- 數(shù)據(jù)輸入、輸出的用法(input、disp、fprintf等)
- 選擇結(jié)構(gòu)(switch,else ifdeng )
- 循環(huán)語句(while,continue,bireak),循環(huán)嵌套結(jié)構(gòu)
- function自定義函數(shù)文件編寫
第四塊內(nèi)容中,尚需進(jìn)階的幾個方面:
- 二維繪圖的格式應(yīng)用
- 三維網(wǎng)格圖、曲面圖、散點圖的繪制
- 其他需要進(jìn)階的幾個方面
- 字符串的處理,文本文件的讀寫等。
寫在后面的話
初學(xué)MATLAB的東西較多,建議針對自己的需求分塊強(qiáng)化,而那些尚不需要的內(nèi)容可以放棄。
每一種函數(shù)的表達(dá)方式,只學(xué)對自己最用的,不需要全都記住,最重要的是思維方式,怎樣去一步步去解決自己需要解決的問題,同時呢,這一步步的過程對應(yīng)的代碼,GPT老師也能幫你。后續(xù)會慢慢更新每一塊的進(jìn)階內(nèi)容。
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