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《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——2.2 MATLAB語言基本元素

本節書摘來自異步社群《matlab/simulink系統仿真超級學習手冊》一書中的第2章,第2.2節,作者:matlab技術聯盟 , 石良臣著,更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視

matlab/simulink系統仿真超級學習手冊

matlab語言提供了豐富的資料類型,如實數、複數、向量、矩陣、字元串、多元數組、結構體、類和對象等,還提供了豐富的内置功能函數。這些功能使得matlab的程式設計功能非常強大。本節介紹變量和矩陣這兩種最基本且常用的資料類型以及指派語句的基本形式。

2.2.1 變量

變量是儲存資料資訊的一種最基本的資料類型。變量的命名應遵循如下規則:

(1)變量名必須以字母開頭;

(2)變量名可以由字母、數字和下劃線混合組成;

(3)變量名區分字母大小寫;

(4)matlab保留了一些具有特定意義的預設變量,讀者程式設計時可以直接使用,并盡量避免另外自定義,表2-4為matlab的系統保留變量。

《MATLAB/Simulink系統仿真超級學習手冊》——2.2 MATLAB語言基本元素

注意:a和a表示的是不同的變量,讀者程式設計時必須注意。

2.2.2 指派語句

matlab采用指令行形式的表達式語言,每一個指令行就是一條語句,其格式與書寫的數學表達式十分相近,非常容易掌握。讀者在指令視窗輸入語句并按Enter鍵确認後,該語句就由matlab系統解釋運作,并給出運作結果。matlab的指派語句有下面兩種結構。

1.直接指派語句

直接指派語句的基本機構如下:

指派變量=指派表達式

其中,等号右邊的表達式由變量名、常數、函數和運算符構成,直接指派語句把右邊表達式的值直接賦給了左邊的指派變量,并将傳回值顯示在matlab的指令視窗中。

【例2-6】對a指派,實作a=100+99。

在matlab指令視窗中輸入下面語句并按Enter鍵确認。

運作結果如下:

注意:

(1)若指派語句後面沒有分号“;”,matlab指令視窗中将顯示表達式的運算結果;若不想顯示運算結果,則應該在指派語句末尾加上分号;

(2)若省略指派語句左邊的指派變量和等号,則表達式運算結果将預設指派給系統保留變量ans;

(3)若等式右邊的指派表達式不是數值,而是字元串,則字元串兩邊應加單引号。

2.函數調用語句

直接指派語句的基本結構如下:

[傳回變量清單]=函數名(輸入變量清單)

其中,等号右邊的函數名對應于一個存放在合适路徑中的matlab文本檔案。函數可以分為兩大類:一類是matlab核心中已經存在的内置函數;另一類是讀者根據需要自定義的函數。

傳回變量清單和輸入變量清單均可以由若幹變量名組成。

若傳回變量個數大于 1,則它們之間應該用逗号或空格分隔;若輸入變量個數大于1,則它們之間隻能用逗号分隔。

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(1)函數名的命名規則與變量名命名規則一緻,讀者在命名自定義函數時也必須避免與matlab已有的内置函數重名;

(2)對于内置函數,讀者可直接調用;對于自定義函數,該函數所對應的m檔案應當存在并且儲存在matlab可以搜尋到的目錄中。

2.2.3 矩陣及其元素表示

matlab的中文意思是“矩陣實驗室”,矩陣是matlab進行資料處理的基本變量單元。是以,掌握矩陣的表示方法是進行matlab程式設計和應用的基礎。

1.矩陣的表示

用matlab語言表示一個矩陣非常容易。在matlab指令視窗中輸入下面語句并按Enter鍵确認。

可見矩陣變量a被成功指派,并在matlab的工作空間中建立一個名為a的矩陣變量,讀者可以在後繼的指令和函數中随意調用該矩陣。在輸入矩陣過程中必須遵循以下規則:

(1)必須使用方括号“[]”包括矩陣的所有元素;

(2)矩陣不同的行之間必須用分号或回車符隔開;

(3)矩陣同一行的各元素之間必須用逗号或空格隔開。

為友善使用者使用,提高程式設計效率,除了最基本的直接輸入方法外,matlab還提供給使用者一些可以直接調用的内置基本矩陣函數,有時可以成為建立矩陣的捷徑。

表2-5為matlab提供的主要内置基本矩陣函數。

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【例2-8】調用rand函數建立一個3行4列的随機矩陣。

注意:向量是矩陣的一種特例,前面介紹的有關矩陣的表示方法完全适用于向量,隻是表示矩陣行列數的n和m中,有一個為1。

【例2-9】輸入一個行向量a=[1,2,3]和一個列向量b=[1;2;3]。

matlab還提供了一個便利且高效的表達式來給等步長的行向量指派,即冒号表達式。冒号表達式的基本調用格式為:

其中,s、e為标量,分别代表向量的起始值和終止值,h代表向量元素之間的步長值。

【例2-10】輸入冒号表達式v=0:0.1:0.5。

2.矩陣元素的表示和指派

矩陣元素的行号和列号稱為該元素的下标,是通過“()”中的數字(行、列的标号)來辨別的。矩陣元素可以通過其下标來引用,如a(i,j)表示矩陣a第i行第j列的元素。

【例2-11】取矩陣a=[1,2;3,4]第2行全部元素。

注意:冒号“:”在這裡也能發揮很大作用。a(2,:)表示矩陣a第2行全部元素,a(:,2)表示矩陣a第2列全部元素,a(1,1:2)表示矩陣a第1行第1~2列的全部元素。在matlab指令視窗中輸入下面語句并按Enter鍵确認。

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