用高中生的思维写一篇MATLAB入门
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一、简介
MATLAB是Matrix Laboratory的缩写，含义为矩阵实验室，最初是为了方便矩阵的存取和运算而开发的接口程序。经过几十年的扩充和完善，MATLAB已经成为集科学计算、可视化与编程于一体的高性能的科学工程计算语言和编程开发环境，目前是世界上最流行、应用最广泛的工程计算和仿真软件之一，几乎成为各类科学研究和工程应用中的标准工具。
目前，MATLAB在数值计算、信号处理、图像处理、自动控制、算法设计和通信仿真等众多领域都获得了广泛的应用。
MATLAB还使用在数学建模方面，在2022年热播的《天才基本法》中，林朝夕打算使用数学建模的方法来预测车祸地点，在上个课时间研究数学建模，可以看到出他们使用的工具也是MATLAB。
在通信原理中，MATLAB也可以用作通信的仿真
二、MATLAB的工作界面
已MATLAB2022为例，当MATLAB启动时，会显示如下窗口
命令窗：MATLAB的主窗口，默认位于MATLAB2022下方，用于输入命令、运行命令，以及显示运行结果。
当前目录浏览窗：位于左上侧，用于显示当前工程目录文件夹所包含的文件。
工作区窗：为与左下侧，在命令窗中运行命令和脚本程序生成的变量均保存在工作空间中，需要时可以双击变量名或者在命令窗口输入变量名查看。
M文件编程窗：用MATLAB语言编程的文件编写的文件被称为M文件，按照调用方式不同可以分为命令文件和函数文件。
备注：函数文件和命令文件区别
函数文件可以传递参数，而命令文件不具备这种功能
命令文件中的变量是全局变量，文件执行完后还是有效变量，仍然保存在工程区中，而函数文件中的变量都是局部变量，只在本函数中才有效，当函数文件执行完毕后，这些变量将被消除。
三、基本语句
1、if语句
if 表达式程序模块1
else程序模块2
end
例：百分制成绩学生转换成四级成绩输出
clear
n=input('输入n='); if n>90r='A'
elseif n>=80r='B'
elseif n>=70r='C'
elseif n>=60 r='D'
end
2、switch语句
switch 表达式case 数值1程序模块1;case 数值2程序模块2；...otherwise程序模块n...
end
例：将百分制成绩分为5个等级输出，使用switch语句
clear
n=input('输入n= ');
switch fix(n/10) case {10,9}r='A'case 8r='B'case 7r='C'case 6r='D'otherwiser='E'
end
3、try语句
try语句组1
catch语句2
endtry语句先试探性执行语句组1，如果语句组1在执行过程中出现错误，则将错误信息赋给保留lasterr变量，并转去执行语句组2
例程如下：
A=[1,2,3;4,5,6]; B=[1,2,3;4,5,6];
tryC=A*B;
catchC=A.*B;
end
disp('C=');
disp(C);
lasterr %显示出错原因>> untitled4
C=1 4 916 25 36
ans ='错误使用 * 用于矩阵乘法的维度不正确。请检查并确保第一个矩阵中的列数与第二个矩阵中的行数匹配。要单独对矩阵的每个元素进行运算，请使用 TIMES (.*)执行按元素相乘。'
备注：矩阵乘法和矩阵点乘区别（考虑到没有学过线性代数的同学，字丑了点…）
4、for语句和while语句
for循坏变量=起始值：步长：终止值循环体
endwhile 表达式循坏体
end
例：使用for结构计算1+2+3+…+100
clear
sum=0;
for i=1:100sum=sum+i;
end
disp(sum);
%运行结果：sum=5050clear
sum=0; i=0;
while i<100i=i+1;sum=sum+i;
end
disp(sum);
%运行结果：sum=5050
5、break语句和continus语句
与循环结构相关的语句还有break语句和continue语句，它们一般与if语句搭配使用。
break语句用于终止循坏的执行，当在循坏体内执行到该语句时，程序将跳出循坏，继续执行循坏语句的下一语句。
continue语句控制跳过循坏体中的某些语句，当在循坏体内执行到该语句时，程序将跳过循坏体所有剩下的语句，继续下一次循坏。
四、数值运算
1、基本算术运算
| 运算 | 符号 |
|---|---|
| 加 | + |
| 减 | - |
| 乘 | * |
| 左除 | \\ |
| 右除 | / |
| 幂次方 | ^ |
例：在MATLAB运算下列式子
20−3∗4÷10+2.5220-3*4÷10+2.5^{2} 20−3∗4÷10+2.52
X=20-3*4/10+2.5^2
disp(X)%运行结果：25.0500
2、format命令
3、关系运算
4、逻辑运算
5、特殊变量和常数
6、数学函数
五、二维平面绘图
1、关于颜色和数据标记点参数选择
2、plot函数
help plot
plot - 二维线图
此 MATLAB 函数 创建 Y 中数据对 X 中对应值的二维线图。 要绘制由线段连接的一组坐标，请
将 X 和 Y 指定为相同长度的向量。 要在同一组坐标轴上绘制多组坐标，请将 X 或 Y 中的至少
一个指定为矩阵。
plot(X,Y)
plot(X,Y,LineSpec)
plot(X1,Y1,…,Xn,Yn)
plot(X1,Y1,LineSpec1,…,Xn,Yn,LineSpecn)
plot(Y)
plot(Y,LineSpec)
plot(,Name,Value)
plot(ax,)
p = plot(___)
输入参数
X - x 坐标
标量 | 向量 | 矩阵
Y - y 坐标
标量 | 向量 | 矩阵
LineSpec - 线型、标记和颜色
字符向量 | 字符串
ax - 目标坐标区
Axes 对象 | PolarAxes 对象 | GeographicAxes 对象
略…
3、图形修饰与控制
title——给图形加标题
xlable——给x轴加标注
ylable——给y轴加标注
text——在图形指定的任意位置加标注
gtext——利用鼠标将标注加到图形任意位置
grid on——打开坐标网格线
grid off——关闭坐标网格线
legnd——添加图例
axis——控制坐标轴刻度
例：绘制两个三角函数
a=0:0.01:2*pi; %定义X的范围，第二个参数步长
y1=sin(a);
y2=2*sin(a);
plot(a,y1,'r-.',a,y2,'b--'); %绘制当前二维平面图
title('正弦三角函数图像'); %标题
xlabel('x'); %x轴
ylabel('y'); %y轴
grid on; %显示坐标网格线
4、图形窗口的分割
subplot函数调用格式：
subplot(m,n,p)
将函数将当前图形窗口分成m x n个绘图区，即每行n个，共m行，区号按行优先编号，且选定第p个区为当前活动区，在每一个绘图区允许以不同的坐标系单独绘制图形。
a=0:0.01:2*pi; %定义X的范围，第二个参数步长
y1=sin(a);
y2=sin(2*a);subplot(2,1,1);
xlim([0,2*pi]);
plot(a,y1); %绘制当前二维平面图
title('正弦三角函数图像'); %标题
xlabel('x'); %x轴
ylabel('y'); %y轴
grid on; %显示坐标网 格线subplot(2,1,2);
plot(a,y2); %绘制当前二维平面图
title('2xsin 正弦三角函数图像'); %标题
xlabel('x'); %x轴
ylabel('y'); %y轴
grid on; %显示坐标网格线
