本教程将从 零基础 开始，逐步引导您了解 MATLAB 的基本概念、操作和编程技巧。

MATLAB R2025a 完整入门教程

第一部分：初识 MATLAB

什么是 MATLAB？

MATLAB 的名字来源于 "MATrix LABoratory"（矩阵实验室），它是一种高级的、面向科学计算和工程仿真的第四代编程语言，其主要特点包括：

• 强大的数值计算能力：以矩阵为基本数据单位，非常适合处理线性代数、信号处理、数据分析等问题。
• 丰富的可视化功能：可以轻松绘制二维、三维图形，帮助用户直观地理解数据和结果。
• 大量的工具箱：提供了针对不同专业领域的工具箱，如信号处理、图像处理、控制系统、神经网络等，极大地扩展了其功能。
• 友好的交互式环境：集成了命令行窗口、脚本编辑器、工作区、图形窗口等，方便用户进行交互式操作和开发。

MATLAB R2025a 的工作环境

启动 MATLAB R2025a 后，您会看到以下几个主要窗口：

• Command Window (命令行窗口)：

  • 这是与 MATLAB 交互的主要界面，您可以直接在这里输入命令，MATLAB 会立即执行并显示结果。
  • 输入 1+1，然后按 Enter，会显示 ans = 2。ans 是默认的变量名，用于存储未指定名称的计算结果。

• Current Folder (当前文件夹)：

  
  （图片来源网络，侵删）
  • 显示当前 MATLAB 正在操作的文件夹中的文件和子目录。
  • 您可以在这里浏览、打开、运行脚本文件（.m 文件）。

• Workspace (工作区)：

  • 显示当前工作内存中所有变量的名称、大小、字节数和类型（如 double, char, struct 等）。
  • 您可以查看、修改、删除变量，甚至可以双击变量打开一个数组编辑器进行可视化编辑。

• Command History (命令历史记录)：

  • 记录您在命令行窗口中输入过的所有命令。
  • 您可以双击某条历史命令来重新执行它,或者将其拖到脚本编辑器中。

第二部分：MATLAB 基础操作

变量与赋值

MATLAB 中的变量无需预先声明类型，直接赋值即可。

% 定义一个变量 a，并赋值为 5
a = 5;
% 定义一个字符串变量
name = 'MATLAB';
% 定义一个逻辑变量
flag = true;

规则：

• 变量名区分大小写（A 和 a 是不同的变量）。
• 变量名必须以字母开头,后跟字母、数字或下划线。
• 不能使用 MATLAB 的关键字（如 if, for, end 等）作为变量名。

矩阵与数组

这是 MATLAB 的核心，MATLAB 中的一切都是矩阵。

创建矩阵：

% 创建一个 1x3 的行向量（一行三列的矩阵）
row_vector = [1, 2, 3];
% 或者用空格分隔
row_vector = [1 2 3];
% 创建一个 3x1 的列向量（三行一列的矩阵）
column_vector = [1; 2; 3]; % 使用分号分隔行
% 创建一个 2x3 的矩阵
matrix_2x3 = [1, 2, 3; 4, 5, 6];
% 创建特殊矩阵
% 3x3 的全零矩阵
zeros_matrix = zeros(3, 3);
% 2x4 的全一矩阵
ones_matrix = ones(2, 4);
% 3x3 的单位矩阵（对角线为1，其余为0）
identity_matrix = eye(3);
% 生成一个从 1 到 10，步长为 2 的行向量
range_vector = 1:2:10; % 结果是 [1 3 5 7 9]

访问矩阵元素：

使用 行索引, 列索引 的方式，索引从 1 开始。

A = [1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9];
% 访问第 2 行，第 3 列的元素
element = A(2, 3); % element 的值是 6
% 访问第 2 行的所有元素
row_2 = A(2, :); % 结果是 [4 5 6]
% 访问第 1 列的所有元素
col_1 = A(:, 1); % 结果是 [1; 4; 7]
% 使用 end 关键字表示最后一行/列
last_element = A(end, end); % 值是 9

基本运算

MATLAB 的运算是按元素进行的。

A = [1, 2; 3, 4];
B = [5, 6; 7, 8];
% 矩阵加法
C_add = A + B; % C_add = [6 8; 10 12]
% 矩阵减法
C_sub = A - B; % C_sub = [-4 -4; -4 -4]
% 矩阵乘法 (线性代数中的乘法)
C_mul = A * B; % C_mul = [19 22; 43 50]
% 按元素乘法 (点乘)
C_dotmul = A .* B; % C_dotmul = [5 12; 21 32]
% 按元素除法 (点除)
C_dotdiv = A ./ B; % C_dotdiv = [0.2000 0.3333; 0.4286 0.5000]
% 按元素乘方
C_power = A .^ 2; % C_power = [1 4; 9 16]

常用内置函数

x = [1, 5, 2, 8, 3];
% 求和
sum_x = sum(x); % sum_x = 19
% 求平均值
mean_x = mean(x); % mean_x = 3.8000
% 求最大值、最小值及其索引
[max_val, max_idx] = max(x); % max_val = 8, max_idx = 4
% 排序
sorted_x = sort(x); % sorted_x = [1 2 3 5 8]
% 求正弦值
sin_x = sin(pi/2); % sin_x = 1

第三部分：MATLAB 脚本与编程

在命令行窗口输入代码适合简单计算,但复杂的任务需要使用脚本。

创建和运行脚本

1. 点击 MATLAB 主界面的 New Script 按钮，打开脚本编辑器。
2. 在编辑器中输入您的代码。
3. 点击 Save 按钮，将文件保存为 .m 文件（my_first_script.m）。
4. 点击 Run 按钮（或按 F5）或在命令行窗口输入文件名（不带 .m）来运行脚本。

示例脚本：绘制正弦波

% my_first_script.m
% 这个脚本用于绘制一个周期的正弦波
% 清除工作区和命令行窗口
clear;
clc;
% 1. 定义数据
% 在 0 到 2*pi 之间生成 100 个点
x = linspace(0, 2*pi, 100);
% 计算每个点对应的正弦值
y = sin(x);
% 2. 绘制图形
figure; % 创建一个新的图形窗口
plot(x, y); % 绘制 x 和 y 的关系图
% 3. 美化图形'正弦波曲线'); % 添加标题
xlabel('x (弧度)');   % 添加 x 轴标签
ylabel('sin(x)');    % 添加 y 轴标签
grid on;            % 显示网格

控制流

条件语句：if, elseif, else

score = 85;
if score >= 90
    disp('成绩等级: A');
elseif score >= 80
    disp('成绩等级: B');
elseif score >= 70
    disp('成绩等级: C');
else
    disp('成绩等级: D 或 F');
end

循环语句：for 循环

% 计算 1 到 10 的累加和
sum_result = 0;
for i = 1:10
    sum_result = sum_result + i;
end
disp(['1到10的和是: ', num2str(sum_result)]);

循环语句：while 循环

% 找到小于100的最大斐波那契数
a = 0;
b = 1;
while b < 100
    fib_sequence = [fib_sequence, b];
    next_val = a + b;
    a = b;
    b = next_val;
end
disp('小于100的斐波那契数列是:');
disp(fib_sequence);

第四部分：数据可视化

MATLAB 拥有强大的绘图功能。plot 函数是最基础也是最常用的。

基本二维绘图

% 准备数据
x = 0:0.1:2*pi;
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);
% 创建新图窗
figure;
% 绘制正弦曲线，使用红色实线，线宽为2
plot(x, y1, 'r-', 'LineWidth', 2);
hold on; % 保持当前图形，以便在同一窗口添加其他曲线
% 绘制余弦曲线，使用蓝色虚线
plot(x, y2, 'b--');
% 添加图例
legend('sin(x)', 'cos(x)');
和标签'正弦和余弦函数');
xlabel('x');
ylabel('y');
grid on;
hold off; % 释放图形

常用绘图样式：

• 'r-'：红色实线
• 'b--'：蓝色虚线
• 'g:'：绿色点线
• 'mo'：品红色圆圈标记
• 'kx'：黑色 x 标记

其他常用图形

% 创建一些随机数据
data = randn(100, 1); % 100个标准正态分布的随机数
% 创建一个包含4个子图的窗口
figure;
% 子图1: 折线图
subplot(2, 2, 1);
plot(data);'折线图');
% 子图2: 直方图
subplot(2, 2, 2);
hist(data);'直方图');
% 子图3: 散点图
subplot(2, 2, 3);
x = 1:100;
scatter(x, data);'散点图');
% 子图4: 盒图
subplot(2, 2, 4);
boxplot(data);'盒图');

第五部分：获取帮助

MATLAB 的帮助文档非常完善，学会使用帮助是自学 MATLAB 的关键。

1. 命令行帮助：

   • help 函数名：查看函数的简要帮助信息。

     help plot

   • doc 函数名：在帮助浏览器中打开该函数的详细文档，通常包含示例。

     doc plot

2. 帮助浏览器：

   • 点击 MATLAB 界面顶部的 Help 菜单，选择 Product Help。
   • 在左侧的导航栏中,您可以按主题（如 MATLAB, Mathematics, Graphics）浏览文档，或者使用搜索框。

3. 示例：

   几乎每个函数的帮助文档底部都包含示例代码,复制这些代码到命令行或脚本中运行，是快速掌握函数用法的最佳方式。

第六部分：学习资源与进阶

官方资源

• MathWorks 官方文档：虽然针对最新版本，但核心概念和函数变化不大，这是最权威的资料。
  • MATLAB Documentation - MathWorks

在线教程

• MATLAB 官方入门教程：MathWorks 官网提供的免费入门课程。
• 大学公开课：在 Coursera, edX, Bilibili 等平台搜索 "MATLAB"，可以找到很多大学的优质课程，Vanderbilt 大学的 "MATLAB for Engineers" 课程非常经典。

练习项目

学习编程最好的方式是实践,尝试用 MATLAB 解决一些小问题：

• 数值计算：求解线性方程组、计算定积分。
• 数据分析：读取一个 .txt 或 .csv 文件，对数据进行统计分析并绘图。
• 信号处理：生成一个含有噪声的信号，然后用滤波器进行滤波。
• 图像处理：读取一张图片，进行灰度化、边缘检测等操作（需要 Image Processing Toolbox）。

这份教程为您提供了 MATLAB R2025a 的入门路线图，从了解工作环境开始，掌握变量、矩阵、基本运算，然后学习脚本编程和控制流，再到数据可视化，最后学会利用帮助系统。

实践是掌握 MATLAB 的唯一途径，多动手编写代码，多尝试不同的函数，遇到问题多查阅 help 和 doc，祝您学习顺利！