《统计原理 Principal of statistics》课程教学资源（统计软件教程）MATLAB2013超强教程.pdf_大学文库

第1章基出准备及入门本章有三个目的：一是讲述MATLAB正常运行所必须具备的基础条件：二是简明地介绍MATLAB及其操作桌面Desktop的基本使用方法；三是全面介绍MATLAB的帮助系统。本章的前两节讲述：MATLAB的正确安装方法和MATLAB环境的启动。因为指令窗是MATLAB最重要的操作界面，所以本章用第1.3、1.4两节以最简单通俗的叙述、算例讲述指令窗的基本操作方法和规则。这部分内容几乎对MATLAB各种版本都适用。第1.5到第1.8节专门介绍MATLAB最常用的另五个交互界面：历史指令窗、当前目录浏览器、工作空间浏览器、变量编辑器、M文件编辑器。鉴于实际应用中，帮助信息和求助技能的重要性。本章专设第1.9节专门叙述MATLAB的帮助体系和求助方法。作者建议：不管读者此前是否使用过MATLAB,都不要忽略本章。 1.1 MATLAB的安装和工具包选择 MATLAB只有在适当的外部环境中才能正常运行。因此，恰当地配置外部系统是保证 MATLAB运行良好的先决条件。MATLAB本身可适应于许多机种和系统，如PC机和Unix 工作站等。但本节只针对我国使用最广的PC机系统给予介绍。对PC机用户来说，常常需要自己安装MATLAB。MATLABR2010a(即MATLAB7.10) 版要求VinXP或Windows Vista平台。下面介绍从光盘上安装MATLAB的方法。一般说来，当MATLAB光盘插入光驱后，会自启动“安装向导”。假如自启动没有实现，那么可以在或中双击setup.exe应用程序，使“安装向导”启动。安装过程中出现的所有界面都是标准的，用户只要按照屏幕提示操作，如输入用户名、单位名、口令等就行。在安装MATLAB.R201Oa时，会出现一个界面，该界面上有两个选项：Typical和Custom。由于近年电脑的硬盘容量很大，所以一般用户为方便计，直接点选“Typical”即可。安装完成后，一般会产生两个目录： ● MATLAB软件所在的目录 ■该目录位置及目录名，都是用户在安装过程中指定的。比如，C:MATLAB R20I0a。 ■该目录包含MATLAB运作所需的所有文件，如启动文件、各种工具包等。 ● MATLAB自动生成的供用户使用的工作目录 ■该目录是由安装MATLAB时自动生成的，是专供用户存放操作MATLAB中产生的中间文件使用的。 ■该工作目录的名称是MATLAB。它一般登录在C:.Documents and Settings\acer\My Documents文件夹下。（注意：这文件夹名中的acer会随电脑不同而变。）该工作目录C.Documents and Settings\acer\My Documents\MATLAB被自动记录在 MATLAB的搜索路径中。因此，在这目录上的M文件、MAT文件、MDL文件等都能被MATLAB搜索到。 1.2 Desktop操作桌面的启动 1.2.1 MATLAB的启动 (1)方法一当MATLAB安装到硬盘上以后，一般会在Windows桌面上自动生成MATLAB程序图标。在这种情况下，只要直接点击那图标即可启动MATLAB,打开如图1.2-1的MATLAB 操作桌面(Desktop)。注意：本书作者建议用户优先采用启动“方法一

1 第 1 章基础准备及入门本章有三个目的：一是讲述 MATLAB 正常运行所必须具备的基础条件；二是简明地介绍 MATLAB 及其操作桌面 Desktop 的基本使用方法；三是全面介绍 MATLAB 的帮助系统。本章的前两节讲述：MATLAB 的正确安装方法和 MATLAB 环境的启动。因为指令窗是 MATLAB 最重要的操作界面，所以本章用第 1.3、1.4 两节以最简单通俗的叙述、算例讲述指令窗的基本操作方法和规则。这部分内容几乎对 MATLAB 各种版本都适用。第 1.5 到第 1.8 节专门介绍 MATLAB 最常用的另五个交互界面：历史指令窗、当前目录浏览器、工作空间浏览器、变量编辑器、M 文件编辑器。鉴于实际应用中，帮助信息和求助技能的重要性。本章专设第 1.9 节专门叙述 MATLAB 的帮助体系和求助方法。作者建议：不管读者此前是否使用过 MATLAB，都不要忽略本章。 1.1 MATLAB 的安装和工具包选择 MATLAB 只有在适当的外部环境中才能正常运行。因此，恰当地配置外部系统是保证 MATLAB 运行良好的先决条件。MATLAB 本身可适应于许多机种和系统，如 PC 机和 Unix 工作站等。但本节只针对我国使用最广的 PC 机系统给予介绍。对 PC 机用户来说，常常需要自己安装 MATLAB。MATLAB R2010a （即 MATLAB 7.10）版要求 WinXP 或 Windows Vista 平台。下面介绍从光盘上安装 MATLAB 的方法。一般说来，当 MATLAB 光盘插入光驱后，会自启动“安装向导”。假如自启动没有实现，那么可以在或中双击 setup.exe 应用程序，使“安装向导”启动。安装过程中出现的所有界面都是标准的，用户只要按照屏幕提示操作，如输入用户名、单位名、口令等就行。在安装 MATLAB.R2010a 时，会出现一个界面，该界面上有两个选项：Typical 和 Custom。由于近年电脑的硬盘容量很大，所以一般用户为方便计，直接点选“Typical”即可。安装完成后，一般会产生两个目录：  MATLAB 软件所在的目录  该目录位置及目录名，都是用户在安装过程中指定的。比如，C:\MATLAB R2010a。  该目录包含 MATLAB 运作所需的所有文件，如启动文件、各种工具包等。  MATLAB 自动生成的供用户使用的工作目录  该目录是由安装 MATLAB 时自动生成的，是专供用户存放操作 MATLAB 中产生的中间文件使用的。  该工作目录的名称是 MATLAB。它一般登录在 C:\Documents and Settings\acer\My Documents 文件夹下。（注意：这文件夹名中的 acer 会随电脑不同而变。）  该工作目录 C:\Documents and Settings\acer\My Documents\MATLAB 被自动记录在 MATLAB 的搜索路径中。因此，在这目录上的 M 文件、MAT 文件、MDL 文件等都能被 MATLAB 搜索到。 1.2 Desktop 操作桌面的启动 1.2.1 MATLAB 的启动（1）方法一当 MATLAB 安装到硬盘上以后，一般会在 Windows 桌面上自动生成 MATLAB 程序图标。在这种情况下，只要直接点击那图标即可启动 MATLAB，打开如图 1.2-1 的 MATLAB 操作桌面（Desktop）。注意：本书作者建议用户优先采用启动“方法一

(2)方法二假如Windows桌面上没有MATLAB图标，那么点击matlab\文件夹下的快捷方式图标 AMATLAB 1.2.2 Desktop操作桌面简介 MATLAB R201Oa版的Desktop操作桌面，是一个高度集成的MATLAB工作界面。其默认形式，如图l.2-1所示。该桌面的上层铺放着三个最常用的界面：指令窗(Command Window)、当前目录(Current Directory)浏览器、MATLAB工作内存空间(Workspace) 浏览器、历史指令(Command History)窗。 SIMULINK 图形用户接口文件 MATLAB 当前目录显示窗目录浏览器库及模块浏览器创健器性能剖析器帮助浏览器 ATLAB 7.10.0 (R2010a) ▣x Eile Edit View Debug Parallel Desktop Mindow Help C:\MATLAB R2010a\toolbox' Shortcuts How to Add What's ITew Current Folder口aX Comman... +1▣7X Workspace +1▣3X 中中白c.. 》 ④Iew to MATLAR饣Watc:X 画国阿④s. 2》 >》 Iame△ Value ☒1 tiprops.m ltiview.m 1yap.m 1yapchol.m Command H. +1☐aX Itiviewm(MATLAB Function) ww=i5sC120b,G1,✉ Opens tha LII Viewer GI sile(ww) ltiview(varargin）白%-- 10-3-27 上午11： ]LocalStar\UpMsgBox ( LocalCallWihExtras... Start 捷径键当前目录浏览器文艾件况窗指令窗综合信息条工作内存浏览器历史指令窗图1.2-1 Desktop操作桌面的默认外貌 ●指令窗该窗是进行各种MATLAB操作的最主要窗口。在该窗内，可键入各种送给 MATLAB运作的指令、函数、表达式：显示除图形外的所有运算结果：运行错误时，给出相关的出错提示。当前目录浏览器在该浏览器中，展示着子目录、M文件、MAT文件和MDL文件等。对该界面上的M文件，可直接进行复制、编辑和运行：界面上的MAT数据文件，可直接送入 MATLAB工作内存。此外，对该界面上的子目录，可进行Windows平台的各种标准操作。此外，在当前目录浏览器正下方，还有一个“文件概况窗”。该窗显示所选文件的概况信息。比如该窗会展示：M函数文件的H1行内容，最基本的函数格式：所包含的内嵌函数和其它子函数。工作空间浏览器该浏览器默认地位于当前目录浏览器的后台。该窗口罗列出MATLAB工作空间中 2

所有的变量名、大小、字节数：在该窗中，可对变量进行观察、图示、编辑、提取和保存。 ●历史指令窗该窗记录已经运作过的指令、函数、表达式，及它们运行的日期、时间。该窗中的所有指令、文字都允许复制、重运行及用于产生M文件。 ● 捷径(Start)键引出通往本MATLAB所包含的各种组件、模块库、图形用户界面、帮助分类目录、演示算例等的捷径，以及向用户提供自建快捷操作的环境。 1.3 Command Window运行入门 MATLAB的使用方法和界面有多种形式。但最基本的，也是入门时首先要掌握的是： MATLAB指令窗(Command Window)的基本表现形态和操作方式。本书作者相信，通过本节的文字解释，读者将对MATLAB使用方法有一个良好的初始感受。 1.3.1 Command Window指令窗简介 MATLAB指令窗默认地位于MATLAB桌面的右方（见图1.2-1）。假如，用户希望得到脱离操作桌面的几何独立指令窗，只要点击该指令窗右上角的键，就可获得如图13-1 所示的指令窗。小Command Tindow ▣x Eile Edit Debug Desktop Mindow Help 1Iew to MATLAB?Watch this Video see Demos,or read Gettix >>(12+2*(7-4))/3^2 ans 2 >》| o巫公图1.3-1几何独立的指令窗〖说明】 ● 图1.3-1指令窗表现了例1.3-1运行的情况。若用户希望让独立指令窗嵌放回桌面，则只要点击Command Window右上角的~按钮，或选中指令窗菜单{Desktop:Dock Command Window}便可。 1.3.2 最简单的计算器使用法为易于学习，本节以算例方式叙述，并通过算例归纳一些MATLAB最基本的规则和语法结构。建议读者，在深入学习之前，先读一读本节。【例1.3-1】求[12+2×(7-4)]÷32的算术运算结果。本例演示：最初步的指令输入形式和必需的操作步骤。 (1)用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容 >>(12+2*(7-4))/3^2 (2)在上述表达式输入完成后，按Eter]键，该指令被执行，并显示如下结果

ans 〖说明〗 ●本例在指令窗中实际运行的情况参见图1.3-1。 ·指令行“头首”的“>”是“指令输入提示符”，它是自动生成的。本书在此后的输入指令前将不再带提示符“>”。理由是：(A)为使本书简洁：(B)本书用MATLAB 的M-book写成，而在M-book中运行的指令前是没有提示符的。 ● MATLAB的运算符（如+、-等）都是各种计算程序中常见的习惯符号。 ● 一条指令输入结束后，必须按[Enter]键，那指令才被执行。 ● 由于本例输入指令是“不含赋值号的表达式”，所以计算结果被赋给MATLAB的一个默认变量“ans”。它是英文“answer”的缩写。【例1.3-2】“续行输入”法。本例演示：或由于指令太长，或出于某种需要，输入指令行必须多行书写时，该如何处理。 S=1-1/2+1/3-1/4+.· 1/5-1/6+1/7-1/8 S= 0.6345 〖说明】 ●MATLAB用3个或3个以上的连续黑点表示“续行”，即表示下一行是上一行的继续。 ● 本例指令中包含“赋值号”，因此表达式的计算结果被赋给了变量S。指令执行后，变量S被保存在MATLAB的工作空间(Workspace)中，以备后用。如果用户不用clear指令清除它，或对它重新赋值，那么该变量会一直保存在工作空间中，直到本MATLAB指令窗被关闭为止。 1.3.3 数值、变量和表达式前节算例只是表演了“计算器”功能，那仅是MATLAB全部功能中小小一角。为深入学习MATLAB,有必要系统介绍一些基本规定。本节先介绍关于变量的若干规定。 1 数值的记述 MATLAB的数值采用习惯的十进制表示，可以带小数点或负号。以下记述都合法。 3 -99 0.001 9.456 13e.34.5e33 在采用EEE浮点算法的计算机上，数值通常采用“占用64位内存的双精度”表示。其相对精度是©ps(MATLAB的一个预定义变量)，大约保持有效数字I6位。数值范围大致从10-308到10308。 2 变量命名规则 ● 变量名、函数名是对字母大小写敏感的。如变量myvar和MyVar表示两个不同的变量。 sin是MATLAB定义的正弦函数名，但SN,Sin等都不是。 ● 变量名的第一个字符必须是英文字母，最多可包含63个字符（英文、数字和下连符）。如myvar201是合法的变量名。 ● 变量名中不得包含空格、标点、运算符，但可以包含下连符。如变量名my var201是合法的，且读起来更方便。而my,var201由于逗号的分隔，表示的就不是一个变量名。 3 MATLAB默认的数学常数 MATLAB为一些数学常数(Math Contants)预定义了变量名，见表1.3-l。每当MATLAB 启动，这些变量就被产生。这些变量都有特殊含义和用途。建议：用户在编写指令和程序时，应尽可能不对表1.3-1所列预定义变量名重新赋值，以免产生混淆

4 ans = 2 〖说明〗  本例在指令窗中实际运行的情况参见图 1.3-1。  指令行“头首”的“ >>”是“指令输入提示符”，它是自动生成的。本书在此后的输入指令前将不再带提示符“ >>”。理由是：（A）为使本书简洁；（B）本书用 MATLAB 的 M-book 写成，而在 M-book 中运行的指令前是没有提示符的。  MATLAB 的运算符（如+、- 等）都是各种计算程序中常见的习惯符号。  一条指令输入结束后，必须按 [Enter] 键，那指令才被执行。  由于本例输入指令是“不含赋值号的表达式”，所以计算结果被赋给 MATLAB 的一个默认变量“ans”。它是英文“answer”的缩写。【例 1.3-2】“续行输入”法。本例演示：或由于指令太长，或出于某种需要，输入指令行必须多行书写时，该如何处理。 S=1-1/2+1/3-1/4+ ... 1/5-1/6+1/7-1/8 S = 0.6345 〖说明〗  MATLAB 用 3 个或 3 个以上的连续黑点表示“续行”，即表示下一行是上一行的继续。  本例指令中包含“赋值号”，因此表达式的计算结果被赋给了变量 S。  指令执行后，变量 S 被保存在 MATLAB 的工作空间（Workspace）中，以备后用。如果用户不用 clear 指令清除它，或对它重新赋值，那么该变量会一直保存在工作空间中，直到本 MATLAB 指令窗被关闭为止。 1.3.3 数值、变量和表达式前节算例只是表演了“计算器”功能，那仅是 MATLAB 全部功能中小小一角。为深入学习 MATLAB，有必要系统介绍一些基本规定。本节先介绍关于变量的若干规定。 1 数值的记述 MATLAB 的数值采用习惯的十进制表示，可以带小数点或负号。以下记述都合法。 3 -99 0.001 9.456 1.3e-3 4.5e33 在采用 IEEE 浮点算法的计算机上，数值通常采用“占用 64 位内存的双精度”表示。其相对精度是 eps （MATLAB 的一个预定义变量），大约保持有效数字 16 位。数值范围大致从 308 10 到 308 10 。 2 变量命名规则  变量名、函数名是对字母大小写敏感的。如变量 myvar 和 MyVar 表示两个不同的变量。 sin 是 MATLAB 定义的正弦函数名，但 SIN,Sin 等都不是。  变量名的第一个字符必须是英文字母，最多可包含 63 个字符（英文、数字和下连符）。如 myvar201 是合法的变量名。  变量名中不得包含空格、标点、运算符，但可以包含下连符。如变量名 my_var_201 是合法的，且读起来更方便。而 my,var201 由于逗号的分隔，表示的就不是一个变量名。 3 MATLAB 默认的数学常数 MATLAB 为一些数学常数（Math Contants）预定义了变量名，见表 1.3-1。每当 MATLAB 启动，这些变量就被产生。这些变量都有特殊含义和用途。建议：用户在编写指令和程序时，应尽可能不对表 1.3-1 所列预定义变量名重新赋值，以免产生混淆

5 表 1.3-1 MATLAB 为数学常数预定义的变量名预定义变量含义预定义变量含义 eps 浮点数相对精度 52 2 NaN 或 nan 不是一个数（Not a Number）， i 或 j 如 0/0， /  虚单元i  j  1 Inf 或 inf 无穷大，如 1/0 pi 圆周率  intmax 可表达的最大正整数，默认（2147483647） realmax 最大正实数，默认 1.7977e+308 intmin 可表达的最小负整数，默认（-2147483648） realmin 最小正实数，默认 2.2251e-308 〖说明〗  假如用户对表中任何一个预定义变量进行赋值，则那个变量的默认值将被用户新赋的值 “临时”覆盖。所谓“临时”是指：假如使用 clear 指令清除 MATLAB 内存中的变量，或 MATLAB 指令窗被关闭后重新启动，那么所有的预定义变量将被重置为默认值，不管这些预定义变量曾被用户赋过什么值。  在遵循 IEEE 算法规则的机器上，被 0 除是允许的。它不会导致程序执行的中断，只是在给出警告信息的同时，用一个特殊名称（如 Inf，NaN）记述。这个特殊名称将在以后的计算中以合理的形式发挥作用。  关于它们的更详细的帮助信息，可在 MATLAB 帮助浏览器左侧 Contents 页的找到。【例 1.3-3】运用以下指令，以便初步了解关于常数的预定义变量。本例演示：各常数的含义。 format short e RMAd=realmax('double') % 双精度类型（默认）时最大实数 RMAs=realmax('single') % 单精度类型时最大实数 RMAd = 1.7977e+308 RMAs = 3.4028e+038 IMA64=intmax('int64') % int64 整数类型时最大正整数 IMA32=intmax % int32（默认）整数类型时最大正整数 IMA32=intmax('int16') % int16 整数类型时最大正整数 IMA64 = 9223372036854775807 IMA32 = 2147483647 IMA32 = 32767 e1=eps % 双精度类型时的相对精度 e2=eps(2) % 表达 2 时的绝对精度 e1 = 2.220446049250313e-016 e2 = 4.440892098500626e-016 pi ans = 3.141592653589793

4 运算符和表达式 (I)经典教科书上的算术运算符(Arithmetic Operations)在MATLAB中的表达方式，见表13-2。表1.3-2 MATLAB表达式的基本运算符数学表达式矩阵运算符数组运算符加 a+b a+b a+b 减 a-b a-b a-b 乘 axb a*b a.*b 除 a÷b a/b或bIa a./b或bla 幂 ab a^b a.^b 圆括号 () () () 〖说明〗 ● 因为MATLAB面向复数设计，其所有运算定义在复数域上。所以对于方根问题，运算只返还一个“主解”。要得复数的全部方根，必须专门编写程序（见例13-6）。 ● 因为MATLAB面向矩阵/数组设计，标量被看作(1×1)的矩阵/数组。 ● 数组运算的“乘、除、幂”规则与相应矩阵运算根本不同。前者的算符比后者多一个“小黑点”。（参见例1.3-9，例1.3-10。更详细说明请看第3章） ● MATLAB用左斜杠或右斜杠分别表示“左除”或“右除”运算。对标量而言，“左除” 和“右除”的作用结果相同。但对矩阵来说，“左除”和“右除”将产生不同的结果。 ● 关于它们的更详细的帮助信息，可在MATLAB帮助浏览器左侧Contents页的节点找到。关于它们的帮助信息，也可在MATLAB帮助浏览器左上方的搜索栏中输入Arithmetic Operations,经搜索获得。 (2)MATLAB书写表达式的规则与“手写算式”几乎完全相同。表达式由变量名、运算符和函数名组成。 ● 表达式将按与常规相同的优先级自左至右执行运算。 ● 优先级的规定是：指数运算级别最高，乘除运算次之，加减运算级别最低。 ● 括号可以改变运算的次序。 ● 书写表达式时，赋值符“=”和运算符两侧允许有空格，以增加可读性。 5 面向复数设计的运算一一MATLAB特点之一 MATLAB的所有运算都是定义在复数域上的。这样设计的好处是：在进行运算时，不必像其他程序语言那样把实部、虚部分开处理。为描述复数，虚数单位用预定义变量ⅰ或j表示。复数z=a+bi=re直角坐标表示和极坐标表示之间转换的MATLAB指令如下。 real(z) 给出复数z的实部a=rcoS0。 imag(z）给出复数z的虚部b=rsin。 abs(z) 给出复数z的模Va2+b2。 6 angle(z) 以弧度为单位给出复数z的幅角arctan a 【例13-4】复数1=4+31,52=1+2i,2?=26表达，及计算：=12。本例演示：正 23 确的复数输入法：涉及复数表示方式的基本指令。 (1)经典教科书的直角坐标表示法 z1=4+3i 合法，但建议少用或不用 6

6 4 运算符和表达式（1）经典教科书上的算术运算符（Arithmetic Operations）在 MATLAB 中的表达方式，见表 1.3-2。表 1.3-2 MATLAB 表达式的基本运算符数学表达式矩阵运算符数组运算符加 a  b a + b a + b 减 a  b a - b a - b 乘 a b a * b a .* b 除 a  b a / b 或 b \ a a ./ b 或 b .\ a 幂 b a a ^ b a .^ b 圆括号 ( ) ( ) ( ) 〖说明〗  因为 MATLAB 面向复数设计，其所有运算定义在复数域上。所以对于方根问题，运算只返还一个“主解”。要得复数的全部方根，必须专门编写程序（见例 1.3-6）。  因为 MATLAB 面向矩阵/数组设计，标量被看作(11) 的矩阵/数组。  数组运算的“乘、除、幂”规则与相应矩阵运算根本不同。前者的算符比后者多一个“小黑点”。（参见例 1.3-9，例 1.3-10。更详细说明请看第 3 章）  MATLAB 用左斜杠或右斜杠分别表示“左除”或“右除”运算。对标量而言，“左除” 和“右除”的作用结果相同。但对矩阵来说，“左除”和“右除”将产生不同的结果。  关于它们的更详细的帮助信息，可在 MATLAB 帮助浏览器左侧 Contents 页的节点找到。  关于它们的帮助信息，也可在 MATLAB 帮助浏览器左上方的搜索栏中输入 Arithmetic Operations，经搜索获得。（2）MATLAB 书写表达式的规则与“手写算式”几乎完全相同。  表达式由变量名、运算符和函数名组成。  表达式将按与常规相同的优先级自左至右执行运算。  优先级的规定是：指数运算级别最高，乘除运算次之，加减运算级别最低。  括号可以改变运算的次序。  书写表达式时，赋值符“=”和运算符两侧允许有空格，以增加可读性。 5 面向复数设计的运算——MATLAB 特点之一 MATLAB 的所有运算都是定义在复数域上的。这样设计的好处是：在进行运算时，不必像其他程序语言那样把实部、虚部分开处理。为描述复数，虚数单位用预定义变量 i 或 j 表示。复数 i z  a  bi  re 直角坐标表示和极坐标表示之间转换的 MATLAB 指令如下。 real(z) 给出复数 z 的实部 a  r cos 。 imag(z) 给出复数 z 的虚部 b  rsin 。 abs(z) 给出复数 z 的模 2 2 a  b 。 angle(z) 以弧度为单位给出复数 z 的幅角 a b arctan 。【例 1.3-4】复数 i z i z i z e 6 1 4 3 , 2 1 2 , 3 2       表达，及计算 3 1 2 z z z z  。本例演示：正确的复数输入法；涉及复数表示方式的基本指令。（1）经典教科书的直角坐标表示法 z1= 4 + 3i %合法，但建议少用或不用