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1、第1章MATLAB軟件介紹及入門知識MATLAB是矩陣實驗室（MatrixLaboratory）的簡稱，是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。1.1MATLAB入門認識MATLAB的基本單位是矩陣，它的表達式與數(shù)學、工程計算中常用的形式十分相似，極大地方便了用戶學習和使用，故MATLAB深受用戶歡迎。在歐美一些高等院校，MATLAB已成為高等數(shù)學、線性代數(shù)、自動控制理論、數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)字信號處理等課程的基本工具和攻讀學
2、位的本科生、碩士生和博士生必須掌握的技能。在設計和科研部分，MATLAB被廣泛用來研究與解決各種工程問題。由于MATLAB功能強大、靈活性好、可信度高，加上軟件本身簡單易學，已經(jīng)成為國際最流行的科學與工程計算軟件之一。MATLAB以模塊化的計算方法、可視化與智能化的人機交互功能、豐富的矩陣運算、圖形繪制和數(shù)據(jù)處理函數(shù)，以及模塊化圖形的動態(tài)系統(tǒng)仿真工具Simulink，成為控制系統(tǒng)設計和仿真領域最受歡迎的軟件系統(tǒng)。在歐美大學的應用代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計、自動控制、數(shù)字信號處理、模擬與數(shù)字通信、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書中，都把MATLAB作為其中
3、的內容，并且MATLAB是攻讀學位的本科生、碩士生和博士生必須掌握的基本工具。在國際學術界，MATLAB已經(jīng)被確認為準確、可靠的科學計算標準軟件。在許多國際學術刊物上（尤其是信息科學刊物），都可以看到有關MATLAB應用的內容。在設計研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被認為是進行高效研究、開發(fā)的首選軟件工具，如美國NationalInstruments公司信號測量分析軟件LabVIEW，Cadence公司信號和通信分析設計軟件SPW等，都是以MATLAB為主要支撐的。1.1.1MATLAB基本功能MATLAB與Mathematica、Maple并稱為三
4、大數(shù)學軟件。它在數(shù)學類科技應用軟件中的數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、鏈接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通信、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解決問題要比用C、FORTRAN等語言簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點，成為一個強大的數(shù)學軟件。在新的版本中也加入了對C、FORTRAN、C++和JAVA的支持。可以直接調用，用戶也
5、可以將自己編寫的實用程序導入到MATLAB函數(shù)庫中方便以后調用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進行下載。1.1.2MATLAB的特點MATLAB集計算、可視化及編程于一身。在MATLAB中，無論是問題的提出還是結果的表達都采用我們習慣的數(shù)學描述方法，而不需要用傳統(tǒng)的編程語言進行前后處理。這一特點使MATLAB成為了數(shù)學分析、算法開發(fā)及應用程序開發(fā)的良好環(huán)境。MATLAB是MathWorks產(chǎn)品家族中所有產(chǎn)品的基礎，其主要特點如下。1．高效方便的矩陣的數(shù)組運算MATLAB語言像BASIC、FORTRAN和C語言一樣規(guī)定
6、了矩陣的算術運算、關系運算符、邏輯運算符、條件運算符以及賦值運算符，而且這些運算符大部分可以照搬到數(shù)組的運算，如算術運算符只要增加“.”就可以用于數(shù)組間的運算，并且不需要定義數(shù)組間的維數(shù)，并給出矩陣函數(shù)、特殊矩陣專門的庫函數(shù)，使之在解決數(shù)字信號處理、建模、系統(tǒng)識別、自動控制、優(yōu)化等領域的問題時，顯得十分簡潔、高效，具有其他高級語言不可比擬的優(yōu)勢。2．直觀靈活的語言MATLAB不僅僅是一套打包好的函數(shù)庫，同時也是一種高級的、面向對象的編程語言。使用MATLAB可事半功倍地開發(fā)自己的程序。MATLAB自身的許多函數(shù)（包括所有的工具箱函數(shù)），都是用.m文件
7、實現(xiàn)的。3．編程效率高MATLAB語言簡潔緊湊，使用靈活方便，程序書寫形式自由。庫函數(shù)非常豐富，避免了繁雜的子程序編程任務，省去了一切不必要的工作。由于庫函數(shù)都是由本領域的專家編寫，在可靠性和算法的高效性上有很好的保證?？梢哉f，使用MATLAB進行科技開發(fā)是在吸取專家經(jīng)驗的基礎上進行的。4．出色的圖形處理功能MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進行標注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖像處理、動畫和表達式作圖?？捎糜诳茖W計算和工程繪圖。新版本的MATLAB對整個圖形處理功能作了很
8、大的改進和完善，與一般數(shù)據(jù)可視化軟件相比，其功能更加完善，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處
