每天好心情😁

每篇一句

你所做的事情,也行暂时看不到成功,但不要灰心,你并不是没有成长,而是在扎根.

前情提要

本篇文章将会分多次发放(原因内容太长,导致写的是否微信卡崩了🙃), 目的在于从基础的Matlab的教程开始慢慢的深入. 如果大家看到该文章有些格式上的错误或内容上的错误, 欢迎评论指正.

Matlab基础入门

在MATLAB中使用分号;

分号;表示结束语句

如果要抑制和隐藏表达式的MATLAB输出，请在表达式后添加分号

添加注释

百分比符号%用于指示注释行

x = 9    % assign the value 9 to x

MATLAB还可以使用块注释运算符 %{和%} 编写 一段注释 .

常用的运算符和特殊字符

特殊变量和常数

保存工作

save命令用于在工作空间中保存所有变量，它在当前目录中，以.mat作为扩展名的文件。

save mymat

可以随时使用load命令重新加载文件

load mymat

变量历史

who命令显示使用过的所有变量名

>> who

您的变量为:
ans  x    y

whos命令更多地显示变量

• 当前在内存中的变量
• 每个变量的类型
• 每个变量的内存分配
• 是否是复合的变量

执行结果如下

>> whos
  Name      Size            Bytes  Class     Attributes

  ans       1x1                 8  double              
  x         1x1                 8  double              
  y         1x1                 8  double

清除命令从存储器中删除所有(或指定的)变量

clear x     % it will delete x, won't display anything

clear       % it will delete all variables in the workspace
            % peacefully and unobtrusively

长任务

• 长任务可以通过使用省略号 ... 扩展到另一行

initial_velocity = 0;
acceleration = 9.8;
time = 20;
final_velocity = initial_velocity ...
    + acceleration * time

等价于

initial_velocity = 0;
acceleration = 9.8;
time = 20;
final_velocity = initial_velocity + acceleration * time

格式命令

默认情况下，MATLAB显示四位小数位数。这称为：短格式。但是，如果要更精确，则需要使用format命令。format long命令显示十进制后的16位数字。

>> format long
>> x = 7 + 10/3 + 5 ^ 1.2

x =
    17.231981640639408

>> format long
>> x = 7 + 10/3 + 5 ^ 1.2

x =
    17.2320

format bank命令将数字舍入到小数点后两位

>> format bank
>> daily_wage = 177.45;
>> weekly_wage = daily_wage * 6

weekly_wage =
    1064.70

MATLAB使用指数符号显示大数字。
format short e命令以指数形式显示四位小数加上指数。

>> format short e
>> 4.678 * 4.9

ans =
    2.2922e+01

format long e命令允许以指数形式显示十六位小数加上指数

>> format long e
>> x = pi
x = 
    3.141592653589793e+00

format rat命令给出计算结果最接近的合理表达式

>> format rat
>> 4.678 * 4.9

ans =
    2063/90

创建向量

• 向量是数字的一维数组, MATLAB允许创建两种类型的向量：

  • 行向量
  • 列向量

• 行向量是通过用方括号中的元素集合来创建的，使用空格或逗号分隔元素

>> a = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>  % 等价  a = [1 2 3 4 5 6 7 8 9]
a =
     1     2     3     4     5     6     7     8     9

计算相加

>> r = [7  8  9 10 11];
>> t = [2, 3, 4, 5, 6];

>> result = r + t

result =
     9    11    13    15    17

• 列向量通过用方括号中的元素集合来创建，使用分号;来分隔元素

>> c = [7;  8;  9;  10; 11]

c =
     7
     8
     9
    10
    11

创建矩阵

矩阵是数字的二维数组

在MATLAB中，通过将每行作为一系列或,分隔的元素输入矩阵，并以;分隔一行。

创建一个3x3的矩阵：

>> m = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]

m =
     1     2     3
     4     5     6
     7     8     9

管理会话的命令

使用系统命令

MATLAB提供了各种有用的命令来处理系统, 它还为其他系统相关活动提供各种命令

下表显示了一些常用的系统相关命令

输入和输出命令

MATLAB提供以下输入和输出相关命令

fscanf和fprintf命令的行为类似于C语言中的scanf和printf函数。它们支持以下格式代码

格式化format函数具有以下用于数字显示的形式

向量，矩阵和数组命令

下表显示了用于处理数组，矩阵和向量的各种命令

绘图命令

MATLAB提供了许多用于绘制图形的命令。下表显示了一些常用的绘图命令

.M文件

MATLAB允许编写两种程序文件

• 脚本
  • 脚本文件是以.m扩展名的程序文件
  • 在这些文件中，可以编写一系列要一起执行的命令
  • 脚本不接受输入，不返回任何输出
  • 它们对工作空间中的数据进行操作
• 函数
  • 函数文件也是扩展名为.m的程序文件。函数可以接受输入和返回输出
  • 内部变量是函数的局部变量

要创建脚本文件，需要使用文本编辑器。可以通过两种方式打开MATLAB编辑器：

• 使用命令提示符
• 使用IDE

1. 如果使用命令提示符，请在命令提示符下键入edit并回车，这将打开编辑器
2. 可以直接键入edit，然后直接输入文件名(扩展名为.m)

edit 
%或者
edit newfile.m

上述命令将在默认的MATLAB目录中创建该文件。如果要将所有程序文件存储在特定文件夹中，则必须提供整个路径

在命令行中也可以创建文件夹，如：创建一个名为worksplace的文件夹。在命令提示符下键入以下命令>>

mkdir worksplace    % create directory progs under default directory
chdir worksplace    % changing the current directory to progs
edit  worksplace.m  % creating an m file named prog1.m

如果使用IDE，请选择新建 -> 脚本。 这也打开编辑器并创建一个名为Untitled的文件。在输入代码后命名并保存文件。

在编辑器中键入以下代码 -

NoOfStudents = 6000;
TeachingStaff = 150;
NonTeachingStaff = 20;
Total = NoOfStudents + TeachingStaff ... 
        + NonTeachingStaff;
disp(Total);

创建并保存文件后，可以通过两种方式运行

• 单击编辑器窗口上的运行按钮
• 只需在命令提示符下键入文件名(无扩展名)即可：>> worksplace

MATLAB数据类型

MATLAB提供15种基本数据类型。每种数据类型存储矩阵或数组形式的数据。矩阵或数组的最小值是0到0，并且是可以到任何大小的矩阵或数组

下表显示了MATLAB中最常用的数据类型

示例

>> str = 'Hello World!'
>> n = 2345
>> d = double(n)
>> un = uint32(789.50)
>> rn = 5678.92347
>> c = int32(rn)


str =
    'Hello World!'

n =
        2345

d =
        2345

un =
  uint32
   790

rn =
   5.6789e+03

c =
  int32
   5679

数据类型转换

MATLAB提供了各种用于将一种数据类型转换为另一种数据类型的函数

数据类型确定

MATLAB提供了用于识别变量数据类型的各种函数。

示例

使用以下代码创建脚本文件

x = 3
isinteger(x)
isfloat(x)
isvector(x)
isscalar(x)
isnumeric(x)

x = 23.54
isinteger(x)
isfloat(x)
isvector(x)
isscalar(x)
isnumeric(x)

x = [1 2 3]
isinteger(x)
isfloat(x)
isvector(x)
isscalar(x)

x = 'Hello'
isinteger(x)
isfloat(x)
isvector(x)
isscalar(x)
isnumeric(x)

result is

x = 3
ans = 0
ans = 1
ans = 1
ans = 1
ans = 1

x = 23.5400
ans = 0
ans = 1
ans = 1
ans = 1
ans = 1

x =
          1          2          3
ans = 0
ans = 1
ans = 1
ans = 0

x = 'Hello'
ans = 0
ans = 0
ans = 1
ans = 0
ans = 0

MATLAB中的运算符既可用于标量数据也可用于非标量数据

MATLAB允许以下类型的基本操作

• 算术运算符
• 关系运算符
• 逻辑运算符
• 按位运算符
• 集合运算符

算术运算符

MATLAB允许两种不同类型的算术运算

• 矩阵算术运算
• 数组算术运算

• 矩阵算术运算与线性代数中定义的相同
• 在一维和多维数组中，逐个元素执行数组运算
• 矩阵运算符和数组运算符由句点符号.区分

然而，由于对于矩阵和阵列的加减运算是相同的，因此对于这两种情况，运算符相同

运算符	描述说明
+	加法或一元加法运算。A + B表示相加存储在变量A和B中的值。A和B必须具有相同的大小，除非是标量。 标量可以添加到任何大小的矩阵。
-	减法或一元减法运算。 A-B表示从A中减去B的值。A和B必须具有相同的大小，除非是标量。可以从任何大小的矩阵中减去标量。
*	矩阵乘法。 C = A * B是矩阵A和B的线性代数乘积。更准确地说，执行公式：，对于非标量A和B，A的列数必须等于B的行数。标量可以乘以任何大小的矩阵。
.*	阵列乘法。 A .* B是数组A和B的逐个元素乘积。A和B必须具有相同的大小，除非它们之一是标量。
/	数组乘法。A .* B是数组A和B的逐个元素乘积。A和B必须具有相同的大小，除非它们之一是标量。
./	数组右除。A./B是具有元素A(i，j)/ B(i，j)的矩阵。 A和B必须具有相同的大小，除非它们之一是标量。
\	反斜杠或数组左除。如果A是一个方阵，A \ B与inv(A)* B大致相同，除了以不同的方式计算。如果A是n×n矩阵，B是具有n个分量的列向量或具有若干这样的列的矩阵，则X = A \ B是方程AX = B的解。如果A是不规则或几乎单数，将显示警告消息。
.\	阵列左除。A .\ B是具有元素B(i，j)/ A(i，j)的矩阵。A和B必须具有相同的大小，除非它们之一是标量。
^	矩阵 X ^ p是X的P次幂，如果p是标量。 如果p是整数，则通过重复平方来计算幂值。 如果整数为负，则X首先倒置。 对于p的其他值，计算涉及特征值和特征向量，使得如果[V，D] = eig(X)，则X ^ p = V * D. ^ p / V。
.^	阵列幂值， A ^ B是B(i，j)到A(i，j)的幂矩阵。A和B必须具有相同的大小，除非它们之一是标量。
'	矩阵转置。 '是A的线性代数转置。对于复数矩阵，这是复共轭转置。
.'	数组转置。.'是A的数组转置。对于复数矩阵，这不涉及共轭。

示例

以下示例显示了算术运算符对标量数据的使用。使用以下代码创建脚本文件

a = 10;
b = 20;
c = a + b
d = a - b
e = a * b
f = a / b
g = a \ b
x = 7;
y = 3;
z = x ^ y

运行文件时，会产生以下结果

c =  30
d = -10
e =  200
f =  0.50000
g =  2
z =  343

关系运算符

关系运算符也可以用于标量和非标量数据。数组的关系运算符在两个数组之间执行逐个元素的比较，并返回相同大小的逻辑数组，如果为真，则元素设置为逻辑1(true)，如果为假，则元素设置为逻辑0(false)。

a = 100;
b = 200;
if (a >= b)
    max = a
else
    max = b
end

result is:

max =  200

除了上述关系运算符之外，MATLAB还提供以下用于相同目的的函数

% comparing two values
a = 100;
b = 200;
if (ge(a,b))
  max = a
else
  max = b
end

% comparing two different values
a = 340;
b = 520;
if (le(a, b))
  disp(' a is either less than or equal to b')
else
  disp(' a is greater than b')
end

result is

max =  200
 a is either less than or equal to b

逻辑运算符

MATLAB提供两种类型的逻辑运算符和函数：

• 逐元素 - 这些运算符对逻辑阵列的相应元素进行操作。
• 短路 - 这些运算符在标量和逻辑表达式上运行。

元素逻辑运算符在逻辑数组上运行逐个元素。符号＆，|和〜是逻辑数组运算符AND，OR和NOT。

短路逻辑运算符允许逻辑运算短路。符号&&和||是逻辑短路运算符AND和OR

a = 5;
b = 20;
if ( a && b )
  disp('Line 1 - Condition is true');
end
if ( a || b )
  disp('Line 2 - Condition is true');
end

% lets change the value of  a and b 
a = 0;
b = 10;
if ( a && b )
  disp('Line 3 - Condition is true');
else
  disp('Line 3 - Condition is not true');
end

if (~(a && b))
  disp('Line 4 - Condition is true');
end

Line 1 - Condition is true
Line 2 - Condition is true
Line 3 - Condition is not true
Line 4 - Condition is true

位运算

按位运算符对位执行，并执行逐位运算。＆，|和^的真值表如下

由于我使用的是markdown的语法写的文章,而又因为表格与|冲突,因此用或代替|.
假设A = 60和B = 13

现在以二进制格式，它们将如下所示：

A = 0011 1100

B = 0000 1101

-----------------

A&B = 0000 1100

A|B = 0011 1101

A^B = 0011 0001

~A  = 1100 0011

MATLAB提供了诸如按位与和按位或以及按位非操作，移位操作等位操作的各种功能。

下表显示了常用的按位操作：

a = 60; % 60 = 0011 1100   
b = 13; % 13 = 0000 1101 
c = bitand(a, b)      % 12 = 0000 1100  
c = bitor(a, b)       % 61 = 0011 1101 
c = bitxor(a, b)      % 49 = 0011 0001 
c = bitshift(a, 2)    % 240 = 1111 0000 
c = bitshift(a,-2)    % 15 = 0000 1111

result is

c =  12
c =  61
c =  49
c =  240
c =  15

集合操作

MATLAB为集合操作提供了各种功能，如联合，交集和集合成员的测试等。

下期将会进入令人激动的基本的决策语句, 并会介绍Matlab的矩阵包括它们的用法.

References

https://www.yiibai.com/matlab/matlab_syntax.html

本人借鉴以上网站,并对每一个案例进行测试以及改正; 并且希望通过这几篇文章使查阅matlab资料不在如此麻烦,有一个统一的整理, 轻松学习matlab.

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