MATLAB 7.0基础教程如何快速入门？-杰瑞科技汇

MATLAB 7.0 (R14) 基础教程

第一章：初识 MATLAB 7.0

1 什么是 MATLAB？

（图片来源网络，侵删）

MATLAB 的名字来源于 "MATrix LABoratory"（矩阵实验室），它是一种用于科学计算、可视化以及交互式程序开发的高级语言和技术计算环境，在 MATLAB 7.0 中，其核心仍然是矩阵运算，这使得它解决线性代数、信号处理、控制系统等问题非常高效。

2 MATLAB 7.0 的启动与退出

启动：
- 在 Windows 系统中，点击 “开始” -> “程序” -> “MATLAB 7.0” -> “MATLAB 7.0”。
- 双击桌面上的 MATLAB 7.0 快捷方式图标。
退出：
- 在命令窗口中输入 exit 或 quit。
- 点击主窗口右上角的 'X' 按钮。

3 MATLAB 7.0 的工作环境

启动后,你会看到几个关键窗口：

（图片来源网络，侵删）

Command Window (命令窗口)：
- 这是 MATLAB 的主交互界面，你可以在这里直接输入命令，并立即看到结果。
- 它是进行简单计算、测试函数和调试脚本的主要场所。
Command History (命令历史窗口)：
- 记录你在命令窗口中执行过的所有命令。
- 你可以双击历史命令来重新执行它,或者将其拖拽到编辑器/调试器中。
Current Directory (当前目录窗口)：
- 显示 MATLAB 当前正在工作的文件夹。
- 当你运行一个脚本或加载一个数据文件时,MATLAB 首先会在这个目录下寻找。确保你的脚本或数据文件位于当前目录中，非常重要！
Workspace (工作空间窗口)：
（图片来源网络，侵删）
- 显示当前内存中所有变量的名称、大小、字节数和类型（ double, char）。
- 你可以在这里查看、编辑、保存和删除变量。
Editor/Debugger (编辑器/调试器)：
- 用于编写和调试 MATLAB 脚本文件（.m 文件）。
- 在 MATLAB 7.0 中，这个窗口通常是一个独立的窗口，不像现代版本那样可以嵌入主界面，可以通过点击 "File" -> "New" -> "M-File" 来打开。

第二章：MATLAB 基础语法与操作

1 简单数学运算

在命令窗口中,你可以像使用计算器一样进行计算。

% 加法
>> 2 + 3
ans =
     5
% 减法
>> 10 - 7.5
ans =
    2.5000
% 乘法
>> 4 * 5
ans =
    20
% 除法
>> 15 / 3
ans =
     5
% 幂运算
>> 2^3
ans =
     8

注意：

MATLAB 使用 ans (answer 的缩写) 来存储最近一次未赋值给变量的计算结果。
所有运算都遵循标准的数学优先级（括号 > 幂 > 乘除 > 加减）。

2 变量与赋值

使用来为计算结果分配一个变量名。

>> x = 10
x =
    10
>> y = x * 2 + 5
y =
    25
>> my_name = 'Zhang San'
my_name =
Zhang San

变量命名规则：

必须以字母开头。
可以包含字母、数字和下划线。
区分大小写（A 和 a 是不同的变量）。
不能使用空格或标点符号（下划线 _ 除外）。

3 向量与矩阵的创建

这是 MATLAB 的核心。

创建向量 (一维数组):

% 使用方括号 []
>> v = [1, 2, 3, 4, 5]
v =
     1     2     3     4     5
% 或者使用空格分隔
>> v = [1 2 3 4 5]
v =
     1     2     3     4     5
% 创建等差数列
>> x = 1:2:9  % 从1开始，到9结束，步长为2
x =
     1     3     5     7     9
>> y = linspace(0, 10, 5) % 在0到10之间生成5个等间距的点
y =
         0    2.5000    5.0000    7.5000   10.0000

创建矩阵 (二维数组):

使用分号来分隔矩阵的行。

>> A = [1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9]
A =
     1     2     3
     4     5     6
     7     8     9
% 或者使用空格和分号
>> A = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]
A =
     1     2     3
     4     5     6
     7     8     9

常用内置函数创建矩阵：

>> zeros(2, 3) % 创建一个2x3的全零矩阵
ans =
     0     0     0
     0     0     0
>> ones(3, 2) % 创建一个3x2的全一矩阵
ans =
     1     1
     1     1
>> eye(3) % 创建一个3x3的单位矩阵
ans =
     1     0     0
     0     1     0
     0     0     1
>> rand(2, 4) % 创建一个2x4的均匀分布随机数矩阵
ans % (每次运行结果不同)
    0.9501    0.6068    0.8913    0.4565
    0.2311    0.4860    0.7621    0.0185

4 矩阵索引

访问矩阵中的元素非常方便。

>> A = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];
% 访问单个元素: A(行号, 列号)
>> A(2, 3)
ans =
     6
% 访问整行
>> A(1, :)
ans =
     1     2     3
% 访问整列
>> A(:, 2)
ans =
     2
     5
     8
% 修改元素
>> A(3, 1) = 100
A =
     1     2     3
     4     5     6
   100     8     9

第三章：脚本文件 (.m 文件)

对于复杂的任务,直接在命令窗口输入命令是不现实的，我们需要创建脚本文件。

1 创建脚本

点击菜单栏的 "File" -> "New" -> "M-File"。
打开编辑器/调试器窗口。
输入你的 MATLAB 命令序列。

示例：创建一个名为 my_first_script.m 的文件

% my_first_script.m
% 这是一个简单的脚本文件示例，用于计算两个矩阵的和与积。
% 清空命令窗口和工作空间
clc;
clear;
% 创建两个矩阵
A = [1 2; 3 4];
B = [5 6; 7 8];
% 计算并显示矩阵和
C = A + B;
disp('矩阵 A 和 B 的和是:');
disp(C);
% 计算并显示矩阵积
D = A * B; % 注意：矩阵乘法使用 *
disp('矩阵 A 和 B 的积是:');
disp(D);

2 运行脚本

在编辑器中运行： 点击编辑器工具栏上的绿色 "Run" 按钮 (一个三角形图标)。
在命令窗口中运行： 确保当前目录是你的脚本所在的目录，然后在命令窗口输入脚本名（不带 .m 后缀）：
```
>> my_first_script
```

输出结果：

矩阵 A 和 B 的和是:
     6     8
    10    12
矩阵 A 和 B 的积是:
    19    22
    43    50

第四章：绘图功能

MATLAB 拥有强大的内置绘图工具。

1 基本二维绘图

plot 函数是最常用的绘图命令。

% 准备数据
x = 0:0.1:2*pi; % 从0到2π，步长为0.1
y = sin(x);
% 创建一个新的图形窗口
figure;
% 绘制曲线
plot(x, y);
和坐标轴标签'正弦函数曲线');
xlabel('x (弧度)');
ylabel('y = sin(x)');

执行后,会弹出一个包含正弦曲线的图形窗口。

2 在同一张图上绘制多条曲线

x = 0:0.1:2*pi;
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);
% 创建新图
figure;
% 绘制第一条曲线，并设置颜色和线型
plot(x, y1, 'r-', 'LineWidth', 2); % 红色实线，线宽为2
% hold on 保持当前图形，以便在其上添加新图形
hold on;
% 绘制第二条曲线，并设置颜色和线型
plot(x, y2, 'b--'); % 蓝色虚线
% 添加图例
legend('sin(x)', 'cos(x)');
和标签'正弦和余弦函数');
xlabel('x (弧度)');
ylabel('y值');
% 关闭 hold on，以便后续绘图命令创建新图
hold off;

第五章：控制流

像其他编程语言一样,MATLAB 也支持 if-else, for, while 等控制结构。

1 if-else-end 条件语句

score = 85;
if score >= 90
    disp('成绩: 优秀');
elseif score >= 80
    disp('成绩: 良好');
elseif score >= 60
    disp('成绩: 及格');
else
    disp('成绩: 不及格');
end

2 for 循环

% 计算 1 到 10 的和
sum_val = 0;
for i = 1:10
    sum_val = sum_val + i;
end
disp(['1到10的和是: ', num2str(sum_val)]); % num2str用于将数字转为字符串

3 while 循环

% 计算 2 的幂，直到结果大于 100
power_val = 1;
exponent = 0;
while power_val <= 100
    exponent = exponent + 1;
    power_val = 2^exponent;
end
disp(['2的', num2str(exponent), '次方首次超过100']);

第六章：函数

函数是封装特定功能的代码块,可以重复使用并传入参数。

1 创建函数文件

每个函数都必须保存在一个 .m 文件中，文件名与函数名相同。

示例：创建一个名为 my_average.m 的文件

% my_average.m
% function [输出变量] = 函数名(输入变量)
% 计算一个向量的平均值
function avg = my_average(v)
    % 检查输入是否为空
    if isempty(v)
        avg = NaN; % 返回非数值
        return;
    end
    % 计算平均值
    sum_val = sum(v);
    n = length(v);
    avg = sum_val / n;
end

2 调用函数

>> data = [1, 2, 3, 4, 5];
>> mean_value = my_average(data)
mean_value =
    3

第七章：获取帮助

MATLAB 7.0 的帮助系统是学习的关键。

命令 help：在命令窗口中输入 help 加上函数名，可以获得该函数的简要帮助信息。
```
>> help plot
```
命令 doc：输入 doc 加上函数名，会打开一个更详细的帮助窗口，包含示例和语法说明。
```
>> doc plot
```
帮助菜单：点击菜单栏的 "Help" -> "MATLAB Help"，可以打开完整的帮助文档浏览器。

总结与学习建议

勤动手：MATLAB 是一门实践性很强的语言，教程中的每一个例子都建议你亲自在 MATLAB 7.0 中输入并运行。
善用帮助：遇到不懂的函数或命令，第一反应应该是使用 help 或 doc。
从简单开始：先掌握基本运算、变量和矩阵操作，再逐步学习脚本、绘图和函数。
理解矩阵思维：MATLAB 的核心是矩阵，尽量用向量和矩阵运算来代替循环，这能极大地提高代码的效率和可读性。
注意版本差异：本教程针对 7.0，如果你之后接触新版本，会发现界面更现代化，功能也更强大，但基础语法（如矩阵操作、函数定义）是相通的。

这份教程为你提供了 MATLAB 7.0 的入门基础，祝你学习愉快！

MATLAB 7.0基础教程如何快速入门？

MATLAB 7.0 (R14) 基础教程

第一章：初识 MATLAB 7.0

第二章：MATLAB 基础语法与操作

第三章：脚本文件 (.m 文件)

第四章：绘图功能

第五章：控制流

第六章：函数

第七章：获取帮助

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MATLAB 7.0 (R14) 基础教程

第一章：初识 MATLAB 7.0

第二章：MATLAB 基础语法与操作

第三章：脚本文件 (.m 文件)

第四章：绘图功能

第五章：控制流

第六章：函数

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