1.2　MATLAB R2020a的工作环境

为了方便用户使用，安装完MATLAB R2020a后，需要将其安装文件夹（默认路径为C:\Program Files\Polyspace\R2020a\bin）中的MATLAB.exe应用程序添加为桌面快捷方式，然后双击快捷方式图标即可打开MATLAB操作界面。

1.2.1　MATLAB R2020a操作界面简介

MATLAB R2020a操作界面中包含大量的交互式界面，如图1-1所示。通用操作界面、工具包专业界面、帮助界面和演示界面等组合在一起，便构成了MALTAB的默认操作界面。

默认情况下，MATLAB的操作界面中包含选项卡、当前文件夹、命令行窗口、工作区、功能区、当前目录设置区6个区域。

其中，选项卡和功能区在组成方式和内容上与一般应用软件基本相同，本章不再赘述。需要注意的是，MATLAB R2020a的操作界面中还有一个命令历史记录窗口，它并不显示在默认窗口中。

1.2.2　命令行窗口

MATLAB默认主界面的中间部分是命令行窗口。顾名思义，命令行窗口就是接收命令输入的窗口，可输入的对象除MATLAB命令之外，还包括函数、表达式、语句以及M文件名或MEX文件名等。为了叙述方便，以下将这些可输入的对象统称为语句。

MATLAB的工作方式之一为：在命令行窗口中输入语句，然后由MATLAB逐句解释执行并在命令行窗口中输出结果。命令行窗口可显示除图形以外的所有运算结果。

另外，命令行窗口也可从MATLAB主界面中分离出来，以便单独显示和操作，当然也可再重新返回主界面中。其他窗口也具有相同的功能。若要分离命令行窗口，可在命令行窗口中单击右侧的下拉按钮 ，在下拉菜单中选择“取消停靠”命令，或者直接用鼠标将命令行窗口拖离主界面，最终效果如图1-2所示。若要使命令行窗口返回到主界面中，可选择其下拉菜单中的“停靠”命令。

1. 命令提示符和语句颜色

在分离的命令行窗口中，每行语句前都有命令提示符“>>”，即在此符号后输入各种语句再按Enter键方可被MATLAB接收和执行。执行的结果通常直接显示在语句下方。

不同类型的语句用不同颜色区分。默认情况下，输入的命令、函数、表达式以及计算结果等用黑色字体显示，字符串则用红色字体显示，if、for等关键词用蓝色字体显示，注释语句用绿色字体显示。

2. 语句的重复调用、编辑和运行

命令行窗口不但能编辑和运行当前输入的语句，而且能利用表1-1所列出的键盘按键快捷地调出曾经输入的语句，而后直接运行或编辑后再运行。

其实这些按键与文字处理软件中的相应编辑键在功能上大体一致，主要的区别为：在文字处理软件中，这些编辑键是针对整个文档使用的；在MATLAB命令行窗口中，这些编辑键是以行为单位使用的。

3. 语句行中使用的标点符号

在MATLAB中输入语句时，要用到表1-2中列出的各种符号。

提示

在向命令行窗口中输入语句时，一定要在英文输入状态下输入，尤其是在刚输完汉字后，初学者很容易忽视中英文输入状态的切换。

4. 命令行窗口中数值的显示格式

为了满足用户以不同格式显示计算结果的需要，MATLAB设计了多种数值显示格式以供用户选用，如表1-3所示。其中，默认的显示格式是：数值为整数时，以整数显示；数值为实数时，以short格式显示；数值的有效数字超出范围，则以科学记数法显示结果。

需要说明的是，表1-3中最后两个是用于控制屏幕显示格式的，而非数值显示格式。MATLAB的所有数值均按IEEE浮点标准所规定的长型格式存储，显示的精度并不代表数值实际的存储精度，或者说数值参与运算的精度。

5. 数值显示格式的设置方法

数值显示格式的设置方法有以下两种：

• 单击“主页”选项卡→“环境”面板中的“预设”按钮 ，在弹出的“预设项”窗口中选择“命令行窗口”选项，再继续进行显示格式设置，如图1-3所示。

• 在命令行窗口中执行format命令，例如要用long格式，在命令行窗口中输入“format long”语句即可。使用命令是为了方便在程序设计时进行格式设定。

除了数值显示格式可以自行设置外，数字和文字的字体、大小、颜色等也可由用户自行挑选。在“预设项”窗口左侧的格式对象树中选择要设定的对象，再配合相应的选项便可对所选对象的风格、大小、颜色等进行设定。

6. 命令行窗口清屏

当命令行窗口中执行过许多命令后，经常需要对命令行窗口进行清屏操作，通常有以下两种方法：

• 执行“主页”选项卡→“代码”面板中“清除命令”下的“命令行窗口”命令。
• 在提示符后直接输入clc语句。

上述两种方法都能清除命令行窗口中的显示内容，但并不能清除工作区中的显示内容。

1.2.3　命令历史记录窗口

命令历史记录窗口用来存放曾在命令行窗口中用过的语句，它借用计算机的存储器来保存信息，主要目的是便于用户追溯和查找曾经用过的语句，利用这些既有的资源可节省编程时间。

在面对以下两种情况时优势体现得尤为明显：一是需要重复处理长语句；二是选择多行曾经用过的语句形成M文件。

在命令行窗口中按键盘上的↑键，即可弹出命令历史记录窗口。同命令行窗口一样，也可对该窗口执行停靠、分离等操作，分离后的效果如图1-4所示。从窗口中记录的时间来看，其中存放的正是用户曾经用过的语句。

对于命令历史记录窗口中的内容，可在选中的前提下将它们复制到当前正在工作的命令行窗口中，以供进一步修改或直接运行。

1. 复制、执行命令历史记录窗口中的命令

命令历史记录窗口的主要应用如表1-4所示。其中，“操作方法”列中提到的“选中”操作与Windows中选中文件的方法相同，同样可以结合Ctrl键和Shift键使用。

用命令历史记录窗口完成所选语句复制操作的步骤如下：

1）利用鼠标选中所需语句区块的第一行语句。

2）按Shift键和鼠标选择所需语句区块的最后一行语句，这样连续多行语句即被选中。

3）按Ctrl+C组合键，或在选中的语句区块右击，在弹出的快捷菜单中选择“复制”选项，如图1-5所示。

4）再回到命令行窗口中，选择快捷菜单中的“粘贴”选项，即可将所选内容复制到命令行窗口中。

用命令历史记录窗口执行所选语句的步骤如下：

1）用鼠标选中所需语句区块的第一行语句。

2）用Ctrl键结合鼠标点选所需的语句行，这样可以选中不连续的多行语句。

3）在选中的语句区块右击，在弹出的快捷菜单中选择“执行所选内容”选项，而后计算结果就会出现在命令行窗口中。

2. 清除命令历史记录窗口中的内容

选择“主页”选项卡→“代码”面板中“清除命令”下的“命令历史记录”选项。

提示

执行上述操作后，命令历史记录窗口中当前的内容会被完全清除，以前的命令再也不能被追溯和重复调用。

1.2.4　输入变量

在MATLAB计算和编程的过程中，变量和表达式都是基础元素。在MATLAB中为变量定义名称时需满足下列规则。

1）变量名称和函数名称区分字母大小写，并且MATLAB内置的函数名称不能用作变量名。譬如exp是内置的指数函数名称，如果用户输入exp(0)，那么系统会得出结果1；如果用户输入EXP(0)，那么系统会显示错误的提示信息“函数或变量'EXP'无法识别。”，如图1-6所示。

2）变量名称的第一个字符必须是英文，譬如5xf、_mat就是不合法的变量名称。

3）变量名称中不可以包含空格或者标点符号，但是可以包括下划线，譬如xf_mat是合法的变量名称。

MATLAB对于变量名称的限制较少，建议用户在设置变量名称时考虑变量的含义。例如，在M文件中，变量名称outputname比名称a更好理解。

在上述的变量名称规则中，虽然没有限制用户使用MATLAB的预定义变量名称（见表1-5），但是尽量不要使用MATLAB预定义的变量名称。因为在每次启动MATLAB时，系统都会自动产生预定义变量。

1.2.5　当前文件夹窗口和路径管理

MATLAB可利用当前文件夹窗口（见图1-7）组织、管理和使用所有MATLAB文件和非MATLAB文件，比如新建、复制、删除和重命名文件夹与文件等。还可以利用该窗口打开、编辑和运行M程序文件以及载入MAT数据文件等。

MATLAB的当前目录就是系统执行打开、载入、编辑和保存文件等操作时默认的文件夹。设置当前目录就是设置默认文件夹，即将用户希望使用的文件夹设置为默认文件夹。具体的设置方法有以下两种：

1）在目录设置区设置当前文件夹。该设置操作同Windows中的操作，这里不再赘述。

2）用目录命令设置当前文件夹，语法格式如表1-6所示。

用cd命令切换到指定的文件夹（目录），进入的文件夹即为当前目录。编写完成的程序通常用M文件存储到当前目录中。

1.2.6　搜索路径

MATLAB中大量的函数和工具箱文件是存储在不同的文件夹中的，用户建立的数据文件、命令和函数文件也是由用户存放在指定的文件夹中的。当需要调用这些函数或文件时，就需要找到它们所存放的文件夹。

路径其实就是给出存放某个待查函数或文件的文件夹名称。当然，这个文件夹名称应包括盘符和一级级嵌套的子文件夹名。例如，有一个文件t04_01.m存放在D盘中名为“MATLAB文件”文件夹下的“Char04”子文件夹中，那么描述该文件的路径为D:\MATLAB文件\Char04。若要调用这个M文件，在命令行窗口或程序中该文件的表示格式为D:\MATLAB文件\Char04\t04_01.m。

在实际工作中，这种书写方式过长，很不方便，为了解决这一问题，在MATLAB中引入了搜索路径机制。该机制就是将要用到的函数或文件所存放的文件夹对应的路径提前通知给系统，这样就避免了在执行和调用这些函数或文件时输入一长串的路径。

提示

在MATLAB中，一个符号在程序语句或命令行窗口的语句中可能有多种解读，比如变量、特殊常量、函数名、M文件或MEX文件等，具体应该识别成什么，涉及搜索顺序的问题。

如果在命令提示符“>>”后输入符号xt，或在程序语句中有一个符号xt，那么MATLAB将试图按下列次序去搜索和识别：

1）在MATLAB内存中进行搜索，看xt是否为工作区窗口的变量或特殊常量，如果是，就将其当成变量或特殊常量来处理，否则继续下一步。

2）检查xt是否为MATLAB的内部函数，如果是，则调用xt这个内部函数，否则继续下一步。

3）继续在当前目录中搜索是否存在名为xt.m或xt.mex的文件，如果有，则将xt作为文件调用，否则继续下一步。

4）继续在MATLAB搜索路径的所有目录中搜索是否存在名为xt.m或xt.mex的文件，如果有，则将xt作为文件调用。

5）上述4步全走完后，若仍未发现xt这一符号的出处，则MATLAB将返回错误信息。必须指出的是，这种搜索是以花费更多执行时间为代价的。

MATLAB设置搜索路径的方法有两种：一种是利用“设置路径”窗口；另一种是利用命令。

1. 利用“设置路径”窗口设置搜索路径

在主界面中单击“主页”选项卡→“环境”选项组中的“设置路径”按钮，弹出如图1-8所示的“设置路径”窗口。

单击该窗口中的“添加文件夹”和“添加并包含子文件夹”按钮，都会弹出“将文件夹添加到路径”对话框，如图1-9所示。利用该对话框可以从树形目录结构中选择想要指定为搜索路径的文件夹。

“添加文件夹”和“添加并包含子文件夹”这两个按钮的不同之处在于：后者在把某个文件夹设置为可搜索的路径后，其各级子文件夹将被自动加入到搜索路径中。

2. 利用命令设置搜索路径

在MATLAB中，能够将某一路径设置成可搜索路径的命令有两个：path和addpath。其中，path用于查看或更改搜索路径，该路径存储在pathdef.m中；addpath可将指定的文件夹添加到当前MATLAB搜索路径的顶层。下面以将路径“F:\MATLAB文件”设置成可搜索路径为例来分别说明。

>> path(path,'F:\ MATLAB 文件');
>> addpath F:\ MATLAB 文件–begin          % begin意为将路径放在路径表的前面
>> addpath F:\ MATLAB 文件–end            % end意为将路径放在路径表的最后

1.2.7　工作区窗口和数组编辑器

在默认情况下，工作区位于MATLAB操作界面的左侧，同命令行窗口一样，可对该窗口执行停靠、分离等操作，分离后的窗口如图1-10所示。

工作区窗口拥有许多与其他应用相同的功能，例如内存变量的打印、保存和编辑，以及图形绘制等。这些操作都比较简单，只需在工作区中选择相应的变量，再单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择相应的选项即可，如图1-11所示。

在MATLAB中，数组和矩阵都是十分重要的基础变量。MATLAB专门提供了变量编辑器来编辑数据。

双击工作区窗口中的某个变量时会在MATLAB主窗口中弹出如图1-12所示的变量编辑器（也称为变量窗口）。同命令行窗口一样，变量编辑器也可从主窗口中分离，如图1-13所示。

在该编辑器中可以对变量及数组进行编辑操作，同时利用“绘图”选项卡下的命令可以很方便地绘制各种图形。

1.2.8　变量的编辑命令

在MATLAB中，除了可以在工作区中编辑内存变量外，还可以在MATLAB的命令行窗口中输入相应的命令，以查阅和删除内存中的变量。

【例1-1】在MATLAB命令行窗口中查阅内存变量。

解： 在命令行窗口中输入以下命令创建A、i、j、k四个变量，然后输入who和whos命令查阅内存变量，如图1-14所示。

A(2,2,2)=1;
i=6;
j=12;
k=18;
who
whos

提示

who和whos两个命令的区别只在于内存变量信息的详细程度。

【例1-2】在例1-1之后，在MATLAB命令行窗口中删除内存变量k。

解： 在命令行窗口中输入以下命令。

clear k
who

运行clear命令后，就会将变量k从工作区中删除。

1.2.9　存取数据文件

MATLAB中提供了save和load两个命令来实现数据文件的存取，常见用法如表1-7所示。

表1-7中列出了常见的文件存取命令，用户可以根据需要选择相应的存取命令；对于一些不常见的存取命令，可以查阅帮助系统。

MATLAB中除了可以在命令行窗口中输入相应的命令之外，也可以通过在工作区右上角的下拉菜单中选择相应的选项来实现数据文件的存取，如图1-15所示。