Matlab · Y分鐘學習X種語言

# [X分鐘速成Y](http://learnxinyminutes.com/) ## 其中 Y=Matlab MATLAB 是 MATrix LABoratory （矩陣實驗室）的縮寫，它是一種功能強大的數值計算語言，在工程和數學領域中應用廣泛。如果您有任何需要反饋或交流的內容，請聯系本教程作者[@the_ozzinator](https://twitter.com/the_ozzinator)、[osvaldo.t.mendoza@gmail.com](mailto:osvaldo.t.mendoza@gmail.com)。 ~~~ % 以百分號作為注釋符 %{ 多行注釋可以這樣表示 %} % 指令可以隨意跨行，但需要在跨行處用 '...' 標明： a = 1 + 2 + ... + 4 % 可以在MATLAB中直接向操作系統發出指令 !ping google.com who % 顯示內存中的所有變量 whos % 顯示內存中的所有變量以及它們的類型 clear % 清除內存中的所有變量 clear('A') % 清除指定的變量 openvar('A') % 在變量編輯器中編輯指定變量 clc % 清除命令窗口中顯示的所有指令 diary % 將命令窗口中的內容寫入本地文件 ctrl-c % 終止當前計算 edit('myfunction.m') % 在編輯器中打開指定函數或腳本 type('myfunction.m') % 在命令窗口中打印指定函數或腳本的源碼 profile on % 打開 profile 代碼分析工具 profile of % 關閉 profile 代碼分析工具 profile viewer % 查看 profile 代碼分析工具的分析結果 help command % 在命令窗口中顯示指定命令的幫助文檔 doc command % 在幫助窗口中顯示指定命令的幫助文檔 lookfor command % 在所有 MATLAB 內置函數的頭部注釋塊的第一行中搜索指定命令 lookfor command -all % 在所有 MATLAB 內置函數的整個頭部注釋塊中搜索指定命令 % 輸出格式 format short % 浮點數保留 4 位小數 format long % 浮點數保留 15 位小數 format bank % 金融格式，浮點數只保留 2 位小數 fprintf('text') % 在命令窗口中顯示 "text" disp('text') % 在命令窗口中顯示 "text" % 變量與表達式 myVariable = 4 % 命令窗口中將新創建的變量 myVariable = 4; % 加上分號可使命令窗口中不顯示當前語句執行結果 4 + 6 % ans = 10 8 * myVariable % ans = 32 2 ^ 3 % ans = 8 a = 2; b = 3; c = exp(a)*sin(pi/2) % c = 7.3891 % 調用函數有兩種方式： % 標準函數語法： load('myFile.mat', 'y') % 參數放在括號內，以英文逗號分隔 % 指令語法: load myFile.mat y % 不加括號，以空格分隔參數 % 注意在指令語法中參數不需要加引號：在這種語法下，所有輸入參數都只能是文本文字， % 不能是變量的具體值，同樣也不能是輸出變量 [V,D] = eig(A); % 這條函數調用無法轉換成等價的指令語法 [~,D] = eig(A); % 如果結果中只需要 D 而不需要 V 則可以這樣寫 % 邏輯運算 1 > 5 % 假，ans = 0 10 >= 10 % 真，ans = 1 3 ~= 4 % 不等于 -> ans = 1 3 == 3 % 等于 -> ans = 1 3 > 1 && 4 > 1 % 與 -> ans = 1 3 > 1 || 4 > 1 % 或 -> ans = 1 ~1 % 非 -> ans = 0 % 邏輯運算可直接應用于矩陣，運算結果也是矩陣 A > 5 % 對矩陣中每個元素做邏輯運算，若為真，則在運算結果的矩陣中對應位置的元素就是 1 A( A > 5 ) % 如此返回的向量，其元素就是 A 矩陣中所有邏輯運算為真的元素 % 字符串 a = 'MyString' length(a) % ans = 8 a(2) % ans = y [a,a] % ans = MyStringMyString b = '字符串' % MATLAB目前已經可以支持包括中文在內的多種文字 length(b) % ans = 3 b(2) % ans = 符 [b,b] % ans = 字符串字符串 % 元組（cell 數組） a = {'one', 'two', 'three'} a(1) % ans = 'one' - 返回一個元組 char(a(1)) % ans = one - 返回一個字符串 % 結構體 A.b = {'one','two'}; A.c = [1 2]; A.d.e = false; % 向量 x = [4 32 53 7 1] x(2) % ans = 32，MATLAB中向量的下標索引從1開始，不是0 x(2:3) % ans = 32 53 x(2:end) % ans = 32 53 7 1 x = [4; 32; 53; 7; 1] % 列向量 x = [1:10] % x = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 % 矩陣 A = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9] % 以分號分隔不同的行，以空格或逗號分隔同一行中的不同元素 % A = % 1 2 3 % 4 5 6 % 7 8 9 A(2,3) % ans = 6，A(row, column) A(6) % ans = 8 % （隱式地將 A 的三列首尾相接組成一個列向量，然后取其下標為 6 的元素） A(2,3) = 42 % 將第 2 行第 3 列的元素設為 42 % A = % 1 2 3 % 4 5 42 % 7 8 9 A(2:3,2:3) % 取原矩陣中的一塊作為新矩陣 %ans = % 5 42 % 8 9 A(:,1) % 第 1 列的所有元素 %ans = % 1 % 4 % 7 A(1,:) % 第 1 行的所有元素 %ans = % 1 2 3 [A ; A] % 將兩個矩陣上下相接構成新矩陣 %ans = % 1 2 3 % 4 5 42 % 7 8 9 % 1 2 3 % 4 5 42 % 7 8 9 % 等價于 vertcat(A, A); [A , A] % 將兩個矩陣左右相接構成新矩陣 %ans = % 1 2 3 1 2 3 % 4 5 42 4 5 42 % 7 8 9 7 8 9 % 等價于 horzcat(A, A); A(:, [3 1 2]) % 重新排布原矩陣的各列 %ans = % 3 1 2 % 42 4 5 % 9 7 8 size(A) % 返回矩陣的行數和列數，ans = 3 3 A(1, :) =[] % 刪除矩陣的第 1 行 A(:, 1) =[] % 刪除矩陣的第 1 列 transpose(A) % 矩陣轉置，等價于 A' ctranspose(A) % 矩陣的共軛轉置（對矩陣中的每個元素取共軛復數） % 元素運算 vs. 矩陣運算 % 單獨運算符就是對矩陣整體進行矩陣運算 % 在運算符加上英文句點就是對矩陣中的元素進行元素計算 % 示例如下： A * B % 矩陣乘法，要求 A 的列數等于 B 的行數 A .* B % 元素乘法，要求 A 和 B 形狀一致（A 的行數等于 B 的行數， A 的列數等于 B 的列數） % 元素乘法的結果是與 A 和 B 形狀一致的矩陣，其每個元素等于 A 對應位置的元素乘 B 對應位置的元素 % 以下函數中，函數名以 m 結尾的執行矩陣運算，其余執行元素運算： exp(A) % 對矩陣中每個元素做指數運算 expm(A) % 對矩陣整體做指數運算 sqrt(A) % 對矩陣中每個元素做開方運算 sqrtm(A) % 對矩陣整體做開放運算（即試圖求出一個矩陣，該矩陣與自身的乘積等于 A 矩陣） % 繪圖 x = 0:.10:2*pi; % 生成一向量，其元素從 0 開始，以 0.1 的間隔一直遞增到 2*pi（pi 就是圓周率） y = sin(x); plot(x,y) xlabel('x axis') ylabel('y axis') title('Plot of y = sin(x)') axis([0 2*pi -1 1]) % x 軸范圍是從 0 到 2*pi，y 軸范圍是從 -1 到 1 plot(x,y1,'-',x,y2,'--',x,y3,':') % 在同一張圖中繪制多條曲線 legend('Line 1 label', 'Line 2 label') % 為圖片加注圖例 % 圖例數量應當小于或等于實際繪制的曲線數目，從 plot 繪制的第一條曲線開始對應 % 在同一張圖上繪制多條曲線的另一種方法： % 使用 hold on，令系統保留前次繪圖結果并在其上直接疊加新的曲線， % 如果沒有 hold on，則每個 plot 都會首先清除之前的繪圖結果再進行繪制。 % 在 hold on 和 hold off 中可以放置任意多的 plot 指令， % 它們和 hold on 前最后一個 plot 指令的結果都將顯示在同一張圖中。 plot(x, y1) hold on plot(x, y2) plot(x, y3) plot(x, y4) hold off loglog(x, y) % 對數—對數繪圖 semilogx(x, y) % 半對數（x 軸對數）繪圖 semilogy(x, y) % 半對數（y 軸對數）繪圖 fplot (@(x) x^2, [2,5]) % 繪制函數 x^2 在 [2, 5] 區間的曲線 grid on % 在繪制的圖中顯示網格，使用 grid off 可取消網格顯示 axis square % 將當前坐標系設定為正方形（保證在圖形顯示上各軸等長） axis equal % 將當前坐標系設定為相等（保證在實際數值上各軸等長） scatter(x, y); % 散點圖 hist(x); % 直方圖 z = sin(x); plot3(x,y,z); % 繪制三維曲線 pcolor(A) % 偽彩色圖（熱圖） contour(A) % 等高線圖 mesh(A) % 網格曲面圖 h = figure % 創建新的圖片對象并返回其句柄 h figure(h) % 將句柄 h 對應的圖片作為當前圖片 close(h) % 關閉句柄 h 對應的圖片 close all % 關閉 MATLAB 中所用打開的圖片 close % 關閉當前圖片 shg % 顯示圖形窗口 clf clear % 清除圖形窗口中的圖像，并重置圖像屬性 % 圖像屬性可以通過圖像句柄進行設定 % 在創建圖像時可以保存圖像句柄以便于設置 % 也可以用 gcf 函數返回當前圖像的句柄 h = plot(x, y); % 在創建圖像時顯式地保存圖像句柄 set(h, 'Color', 'r') % 顏色代碼：'y' 黃色，'m' 洋紅色，'c' 青色，'r' 紅色，'g' 綠色，'b' 藍色，'w' 白色，'k' 黑色 set(h, 'Color', [0.5, 0.5, 0.4]) % 也可以使用 RGB 值指定顏色 set(h, 'LineStyle', '--') % 線型代碼：'--' 實線，'---' 虛線，':' 點線，'-.' 點劃線，'none' 不劃線 get(h, 'LineStyle') % 獲取當前句柄的線型 % 用 gca 函數返回當前圖像的坐標軸句柄 set(gca, 'XDir', 'reverse'); % 令 x 軸反向 % 用 subplot 指令創建平鋪排列的多張子圖 subplot(2,3,1); % 選擇 2 x 3 排列的子圖中的第 1 張圖 plot(x1); title('First Plot') % 在選中的圖中繪圖 subplot(2,3,2); % 選擇 2 x 3 排列的子圖中的第 2 張圖 plot(x2); title('Second Plot') % 在選中的圖中繪圖 % 要調用函數或腳本，必須保證它們在你的當前工作目錄中 path % 顯示當前工作目錄 addpath /path/to/dir % 將指定路徑加入到當前工作目錄中 rmpath /path/to/dir % 將指定路徑從當前工作目錄中刪除 cd /path/to/move/into % 以制定路徑作為當前工作目錄 % 變量可保存到 .mat 格式的本地文件 save('myFileName.mat') % 保存當前工作空間中的所有變量 load('myFileName.mat') % 將指定文件中的變量載入到當前工作空間 % .m 腳本文件 % 腳本文件是一個包含多條 MATLAB 指令的外部文件，以 .m 為后綴名 % 使用腳本文件可以避免在命令窗口中重復輸入冗長的指令 % .m 函數文件 % 與腳本文件類似，同樣以 .m 作為后綴名 % 但函數文件可以接受用戶輸入的參數并返回運算結果 % 并且函數擁有自己的工作空間（變量域），不必擔心變量名稱沖突 % 函數文件的名稱應當與其所定義的函數的名稱一致（比如下面例子中函數文件就應命名為 double_input.m） % 使用 'help double_input.m' 可返回函數定義中第一行注釋信息 function output = double_input(x) % double_input(x) 返回 x 的 2 倍 output = 2*x; end double_input(6) % ans = 12 % 同樣還可以定義子函數和內嵌函數 % 子函數與主函數放在同一個函數文件中，且只能被這個主函數調用 % 內嵌函數放在另一個函數體內，可以直接訪問被嵌套函數的各個變量 % 使用匿名函數可以不必創建 .m 函數文件 % 匿名函數適用于快速定義某函數以便傳遞給另一指令或函數（如繪圖、積分、求根、求極值等） % 下面示例的匿名函數返回輸入參數的平方根，可以使用句柄 sqr 進行調用： sqr = @(x) x.^2; sqr(10) % ans = 100 doc function_handle % find out more % 接受用戶輸入 a = input('Enter the value: ') % 從文件中讀取數據 fopen(filename) % 類似函數還有 xlsread（excel 文件）、importdata（CSV 文件）、imread（圖像文件） % 輸出 disp(a) % 在命令窗口中打印變量 a 的值 disp('Hello World') % 在命令窗口中打印字符串 fprintf % 按照指定格式在命令窗口中打印內容 % 條件語句（if 和 elseif 語句中的括號并非必需，但推薦加括號避免混淆） if (a > 15) disp('Greater than 15') elseif (a == 23) disp('a is 23') else disp('neither condition met') end % 循環語句 % 注意：對向量或矩陣使用循環語句進行元素遍歷的效率很低！！ % 注意：只要有可能，就盡量使用向量或矩陣的整體運算取代逐元素循環遍歷！！ % MATLAB 在開發時對向量和矩陣運算做了專門優化，做向量和矩陣整體運算的效率高于循環語句 for k = 1:5 disp(k) end k = 0; while (k < 5) k = k + 1; end % 程序運行計時：'tic' 是計時開始，'toc' 是計時結束并打印結果 tic A = rand(1000); A*A*A*A*A*A*A; toc % 鏈接 MySQL 數據庫 dbname = 'database_name'; username = 'root'; password = 'root'; driver = 'com.mysql.jdbc.Driver'; dburl = ['jdbc:mysql://localhost:8889/' dbname]; javaclasspath('mysql-connector-java-5.1.xx-bin.jar'); % 此處 xx 代表具體版本號 % 這里的 mysql-connector-java-5.1.xx-bin.jar 可從 http://dev.mysql.com/downloads/connector/j/ 下載 conn = database(dbname, username, password, driver, dburl); sql = ['SELECT * from table_name where id = 22'] % SQL 語句 a = fetch(conn, sql) % a 即包含所需數據 % 常用數學函數 sin(x) cos(x) tan(x) asin(x) acos(x) atan(x) exp(x) sqrt(x) log(x) log10(x) abs(x) min(x) max(x) ceil(x) floor(x) round(x) rem(x) rand % 均勻分布的偽隨機浮點數 randi % 均勻分布的偽隨機整數 randn % 正態分布的偽隨機浮點數 % 常用常數 pi NaN inf % 求解矩陣方程（如果方程無解，則返回最小二乘近似解） % \ 操作符等價于 mldivide 函數，/ 操作符等價于 mrdivide 函數 x=A\b % 求解 Ax=b，比先求逆再左乘 inv(A)*b 更加高效、準確 x=b/A % 求解 xA=b inv(A) % 逆矩陣 pinv(A) % 偽逆矩陣 % 常用矩陣函數 zeros(m, n) % m x n 階矩陣，元素全為 0 ones(m, n) % m x n 階矩陣，元素全為 1 diag(A) % 返回矩陣 A 的對角線元素 diag(x) % 構造一個對角陣，對角線元素就是向量 x 的各元素 eye(m, n) % m x n 階單位矩陣 linspace(x1, x2, n) % 返回介于 x1 和 x2 之間的 n 個等距節點 inv(A) % 矩陣 A 的逆矩陣 det(A) % 矩陣 A 的行列式 eig(A) % 矩陣 A 的特征值和特征向量 trace(A) % 矩陣 A 的跡（即對角線元素之和），等價于 sum(diag(A)) isempty(A) % 測試 A 是否為空 all(A) % 測試 A 中所有元素是否都非 0 或都為真（邏輯值） any(A) % 測試 A 中是否有元素非 0 或為真（邏輯值） isequal(A, B) % 測試 A 和 B是否相等 numel(A) % 矩陣 A 的元素個數 triu(x) % 返回 x 的上三角這部分 tril(x) % 返回 x 的下三角這部分 cross(A, B) % 返回 A 和 B 的叉積（矢量積、外積） dot(A, B) % 返回 A 和 B 的點積（數量積、內積），要求 A 和 B 必須等長 transpose(A) % A 的轉置，等價于 A' fliplr(A) % 將一個矩陣左右翻轉 flipud(A) % 將一個矩陣上下翻轉 % 矩陣分解 [L, U, P] = lu(A) % LU 分解：PA = LU，L 是下三角陣，U 是上三角陣，P 是置換陣 [P, D] = eig(A) % 特征值分解：AP = PD，D 是由特征值構成的對角陣，P 的各列就是對應的特征向量 [U, S, V] = svd(X) % 奇異值分解：XV = US，U 和 V 是酉矩陣，S 是由奇異值構成的半正定實數對角陣 % 常用向量函數 max % 最大值 min % 最小值 length % 元素個數 sort % 按升序排列 sum % 各元素之和 prod % 各元素之積 mode % 眾數 median % 中位數 mean % 平均值 std % 標準差 perms(x) % x 元素的全排列 ~~~ ## 相關資料 * 官方網頁：[http://http://www.mathworks.com/products/matlab/](http://www.mathworks.com/products/matlab/) * 官方論壇：[http://www.mathworks.com/matlabcentral/answers/](http://www.mathworks.com/matlabcentral/answers/)