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1.1 MATLAB简介

MATLAB是一款著名的商业数学软件,集数值分析、矩阵计算、科学数据可视化及非线性动态系统的建模和仿真等功能于一体,并能够为用户提供丰富多样的计算工具,从而帮助用户快速分析算法及进行仿真测试。它被广泛应用于工程计算、控制设计、信号处理与通信、图像处理、信号检测、金融建模等领域。

MATLAB有两种基本的数据运算量:数组和矩阵。单从形式上二者是不好区分的,一个量既可能被当作数组,也可能被当作矩阵,这要依其所采用的运算法则或运算函数来定。

在MATLAB中,数组与矩阵的运算法则和运算函数是有所区别的,但不论是MATLAB的数组还是MATLAB的矩阵,都已经不再使用一般高级语言中使用数组的方式和解决矩阵问题的方法。

在MATLAB中,矩阵运算是将矩阵视为一个整体来进行运算的,基本上与线性代数中的处理方法一致,矩阵的加、减、乘、除、乘方、开方、指数、对数等运算都有专门的运算符或运算函数。

对于数组,不论是算术运算还是关系运算或逻辑运算,甚至调用函数的运算,从形式上都可以当作一个整体,有一套区别于矩阵的完整的运算符和运算函数,实质上是针对数组的每个元素进行运算的。

当MATLAB把矩阵(或数组)独立地当作一个运算量来对待后,其向下可以兼容向量和标量。同时,矩阵和数组中的元素也可以用复数作为基本单元,向下包含实数集。这些是MATLAB区别于其他高级程序设计语言的根本特点。除此之外,MATLAB还有以下一些特点。

(1)语言简洁,编程效率高

MATLAB定义了专门用于矩阵运算的运算符,使得矩阵运算就像列出算式执行标量运算一样简单,而且这些运算符本身就能执行向量和标量的多种运算。

这些运算符可使一般高级语言中的循环结构变成一个简单的MATLAB语句,再结合MATLAB丰富的库函数,程序变得相当简短(几条语句即可代替数十行C语言或Fortran语言语句的功能)。

(2)交互性好,使用方便

在MATLAB的命令行窗口中,输入一条命令,立即就能看到该命令的执行结果,这体现了MATLAB良好的交互性。交互方式减少了编程和调试程序的工作量,给使用者带来了极大的方便。在MATLAB中,不用再像使用C语言和Fortran语言那样首先编写源程序,再对源程序进行编译、链接,生成可执行文件后才能运行程序得出结果。

(3)绘图能力强大,便于数据可视化

MATLAB不仅能绘制多种不同坐标系中的二维曲线,还能绘制三维曲面,为数据的图形化表示(数据可视化)提供了有力工具,使数据的展示更加形象生动,有利于揭示数据间的内在关系。

(4)工具箱领域广泛,便于众多学科直接使用

MATLAB工具箱(函数库)可分为两类:功能性工具箱和学科性工具箱。

功能性工具箱主要用来扩充符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互的功能。

学科性工具箱专业性比较强,包括优化工具箱、统计工具箱、控制工具箱、通信工具箱、图像处理工具箱、小波工具箱等。

(5)开放性好,便于扩展

除内部函数外,MATLAB的其他文件都是公开、可读可改的源文件,体现了MATLAB的开放性特点。用户可修改源文件、加入自己的文件,以及构造自己的工具箱。

(6)支持文件I/O和外部引用程序接口

支持读入更大的文本文件,支持压缩格式的MAT文件,用户可以动态加载、删除或者重载Java类等。 H37A++kfL4KRtDR/Smohi/kK3tGD/rVRQvDAdw2VwQ64B5/ZcB/VqMLwJ33T3IhB

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