《計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)基礎(chǔ)》2.2matlab運(yùn)算基礎(chǔ)

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1、MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 1/74 矩 陣 運(yùn) 算 規(guī) 則 是 按 照 矩 陣 作 為 運(yùn) 算 要 素 定義 的 ，數(shù) 組 運(yùn) 算 是 按 照 矩 陣 元 素 作 為 運(yùn) 算 要 素 定義 的 。標(biāo) 量 運(yùn) 算 是 矩 陣 和 數(shù) 組 的 運(yùn) 算 的 特 例 。 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 2/74 1)矩陣和數(shù)組的加減運(yùn)算l 兩 個(gè) 矩 陣 必 須 同 型 時(shí) 才 可 以 進(jìn) 行 加 減 運(yùn) 算 。 如有 一 個(gè) 是 標(biāo) 量 ， 則 該 標(biāo) 量 與 矩 陣 的 每 個(gè) 元 素 進(jìn)行 加 減 運(yùn) 算 。l 數(shù) 組 的 加 減 運(yùn) 算 法 則 與 矩 陣 的 加 減 運(yùn) 算 法 則

2、 相同 。 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 3/74 方 法 1：A=4 -3 1;2 0 5;B=1 2 0;-1 0 3;A-2*B方 法 2：A=4 -3 1;2 0 5;B=1 2 0;-1 0 3;b=uminus(2*B) %， 返 回2*B的 相 反 數(shù)A+b4 3 1 ,2 0 5A 1 2 01 0 3B MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 4/74 矩 陣 的 乘 法 運(yùn) 算 符 為 *， 定 義 為 ：設(shè) A=(aij)m s,B=(bij)s n,則 A與 B的 乘 積C AB=(cij)m n是 m n矩 陣 ， 其 中 cij( i= 1,2, , m ;j =1,

3、2, ,n) 等 于 A的 第 i行 與 B的第 j列 對 應(yīng) 元 素 的 乘 積 之 和 。 數(shù) 組 的 乘 法 運(yùn) 算 符 為 .*， 兩 個(gè) 矩 陣 必 須 同 型 時(shí) 才 可以 進(jìn) 行 數(shù) 組 乘 法 運(yùn) 算 。運(yùn) 算 規(guī) 則 為 ： 矩 陣 A和 B中 的 對 應(yīng) 元 素 相 乘 。 如 果 參 加 運(yùn) 算 的 矩 陣 其 中 有 一 個(gè) 是 標(biāo) 量 時(shí) ， 矩 陣 和數(shù) 組 的 乘 法 運(yùn) 算 均 為 標(biāo) 量 與 矩 陣 的 每 個(gè) 元 素 進(jìn) 行乘 法 運(yùn) 算 。 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 5/74A=1 0 3;2 1 0;B=4 1;-1 1;2 0;A*B,B*A

4、MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 6/74A=1 -1 2;2 0 1;B=2 -1 0;1 1 3;4 2 1;(A*B)B*A MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 7/74 矩 陣 除 法 運(yùn) 算 的 運(yùn) 算 符 為 和 /， 分 別 表 示 左 除 和右 除 。矩 陣 除 法 的 定 義 為 ：AB=A-1 B A/B=A B-1其 中 A-1和 B-1是 矩 陣 A和 B的 逆 ， 矩 陣 B的 逆 也 可 用函 數(shù) inv求 得 。 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 8/74定 義 為 ：設(shè) A=(aij)m n,B=(bij)m n,則 數(shù) 組 的 右 除 為C=(cij)m n=

5、(aij/ bij )m n，數(shù) 組 的 左 除 為C=(cij)m n= (bij/ aij )m n。 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 9/74A=2 2 -1 1;4 3 -1 2;8 3 -3 4;3 3 -2 -2;b=4 6 12 6;X=Ab %等 價(jià) 語 句 為 X=inv(A)*b 1 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 2 42 2 44 3 2 68 3 3 4 123 3 2 2 6x x x xx x x xx x x xx x x x MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 10/74l 矩 陣 乘 方 運(yùn) 算 的 運(yùn) 算 符 為 ， 運(yùn) 算 表 達(dá) 式 為A

6、 B， 矩 陣 乘 方 運(yùn) 算 的 含 義 是 ： AB表 示 方 陣A自 乘 B次 。l 數(shù) 組 乘 方 運(yùn) 算 的 運(yùn) 算 符 為 .， 運(yùn) 算 表 達(dá) 式 為A.B， 其 中 A和 B都 可 以 是 矩 陣 或 標(biāo) 量 。 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 11/74 l 當(dāng) A為 矩 陣 ,B為 正 整 數(shù) 時(shí) ， 則 將 aij自 乘 B次 ；l 當(dāng) A為 矩 陣 ,B也 為 矩 陣 時(shí) ， A和 B矩 陣 必 須同 型 ， 則 將 aij自 乘 bij次 。l 當(dāng) A為 正 整 數(shù) ,B為 矩 陣 時(shí) ， 將 Abij構(gòu) 成 新矩 陣 的 第 i行 第 j列 元 素 。 其 中 a

7、ij和 bij分 別 表 示 矩 陣 A和 B的 第 i行第 j列 元 素 。 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 12/74 常 用 的 數(shù) 學(xué) 函 數(shù) 有 三 角 函 數(shù) 、 指 數(shù) 函 數(shù) 和 整值 函 數(shù) 等 。 需 要 注 意 的 是 :l MATLAB 6.5以 前 的 版 本 三 角 函 數(shù) 的 自 變 量 和 反三 角 函 數(shù) 的 返 回 值 為 弧 度 ；l MATLAB 7.0版 本 中 提 供 了 三 角 函 數(shù) 的 自 變 量 和反 三 角 函 數(shù) 的 返 回 值 分 別 為 角 度 和 弧 度 的 兩 類 函數(shù) 。 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 13/74x=30:

8、30:90;sind(x),cosd(x),tand(x),cotd(x) %三 角 函 數(shù) 的 自 變 量 為 角 度 值 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 14/74 x=0.1:0.1:0.6;asin(x),acos(x),atan(x) %返 回 值 為 弧 度asind(x),acosd(x),atand(x) %返 回 值 為 角 度 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 15/74 x=1:10;log(x) %返 回 值 為 自 然 對 數(shù)log10(x) %返 回 值 為 常 用 對 數(shù) MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 16/74 2.2.6.1字 符 串 的 定 義MATL

9、AB將 字 符 串 當(dāng) 作 一 個(gè) 行 向 量 ， 每 個(gè) 元 素對 應(yīng) 一 個(gè) 字 符 ， 一 個(gè) 字 符 占 兩 個(gè) 字 節(jié) ， 并且 每 一 字 符 (包 括 空 格 )以 其 ASCII碼 的 形式 存 放 ， 其 標(biāo) 識 方 法 和 數(shù) 值 向 量 相 同 。 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 17/74 s1=China Petroleum Uiversity %賦 值 方 式 建 立 字 符 串s1s2=Qingdao Shandong %賦 值 方 式 建 立 字 符 串 s2whos %查 看 字 符 串 占 用 的 字 節(jié) 信 息 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 18/7

10、4 l length 計(jì) 算 字 符 串 的 長 度 (即 組 成 字 符 的 個(gè) 數(shù) )l class 判 斷 某 一 個(gè) 變 量 是 否 為 字 符 串 ， 返 回 char則 表 示 為 字 符 串l findstr 尋 找 在 某 個(gè) 長 字 符 串 中 的 子 字 符 串 ， 返 回其 起 始 位 置l deblank 刪 除 字 符 串 尾 部 的 空 格l eval 以 表 達(dá) 式 方 式 執(zhí) 行 字 符 串l disp 顯 示 字 符 串 的 內(nèi) 容 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 19/74 l strcat(S1,S2,S3,.) 功 能 ： 返 回 S1,S2,S3的

11、連 接 字 符 串 常 用 的 字 符 串 的 連 接 和 替 換 函 數(shù) ：l strvcat(T1,T2,T3,.) 功 能 ： 返 回 T1,T2,T3,.的 垂 直 連 接 字 符 串l strmatch(S1,S2) 功 能 ： 在 逐 行 搜 索 字 符 串 s2,給 出 以 s1開 頭 的 那 些 行的 行 號l strrep(S1,S2,S3) 功 能 ： 把 字 符 串 s1的 所 有 出 現(xiàn) s2的 地 方 替 換 為 s3l strtok (S) 功 能 ： 查 找 字 符 串 S的 第 一 個(gè) 間 隔 符 （ 空 格 符 、 指表 符 、 回 車 符 ） 前 的 內(nèi) 容

12、 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 20/74 test=This is a test!;position=findstr(test,is)array=strvcat(maxarray,min value,max value);result_1=strmatch(max,array)result_2=strrep(test,test,pest)token,remainder=strtok(This is a test!) MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 21/74 l strcmp(S1,S2) 功 能 ： 比 較 字 符 串 是 否 相 等 。 如 果 相 同 則 返 回 1，否 則 為

13、0。常 用 的 字 符 串 比 較 函 數(shù) ：l strcmpi(S1,S2) 功 能 ： 在 忽 略 大 小 寫 的 情 況 下 ， 比 較 字 符 串 是 否 相等 。 如 果 相 同 則 返 回 1， 否 則 為 0。l strncmp(S1,S2,N) 功 能 ： 比 較 兩 個(gè) 字 符 串 的 前 n個(gè) 字 符 是 否 相 等 。 如果 相 同 則 返 回 1， 否 則 為 0。l strncmpi(S1,S2,N) 功 能 ： 在 忽 略 大 小 寫 的 情 況 下 ， 比 較 字 符 串 的 前 n個(gè) 字 符 是 否 相 等 。 如 果 相 同 則 返 回 1， 否 則 為 0。

14、 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 22/74 str1=hello;str2=Hello;str3=help;c1=strcmp(str1,str2)c2=strcmpi(str1,str2)c3=strncmp(str1,str3,2)c4=strncmpi(str1,str3,2) MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 23/74 l upper(A) 功 能 ： 把 字 符 串 A中 的 任 一 小 寫 字 母 轉(zhuǎn) 換 為 相 應(yīng)的 大 寫 字 母常 用 的 字 符 串 轉(zhuǎn) 換 函 數(shù) ：l lower(A) 功 能 ： 把 字 符 串 A中 的 任 一 大 寫 字 母 轉(zhuǎn) 換 為 相 應(yīng)

15、的 小 寫 字 母l double(X) 功 能 ： 轉(zhuǎn) 換 字 符 串 X為 ASCII碼l char(X) 功 能 ： 將 ASCII碼 X轉(zhuǎn) 換 為 字 符 串 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 24/74 l int2str(X) 功 能 ： 將 整 數(shù) X轉(zhuǎn) 換 為 字 符 串l num2str(X) 功 能 ： 將 數(shù) 值 X轉(zhuǎn) 換 成 字 符 串l mat2str(MAT) 功 能 ： 將 數(shù) 值 矩 陣 MAT轉(zhuǎn) 換 為 可 執(zhí) 行 的 形 式 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 25/74 x=5317;y=int2str(x)p=num2str(pi,7)p=num2str(

16、pi,%10.5e)a=1 2 3;4 5 6 ;b=mat2str(a)str=sprintf(The value of pi=%8.6f.,pi) MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 26/74 2.2.8.1 構(gòu) 架 數(shù) 組 的 建 立l 構(gòu) 架 數(shù) 組 的 基 本 組 成 是 域 ， 每 一 個(gè) 域 是 用來 存 放 各 種 不 同 類 型 的 數(shù) 據(jù) 的 單 元 。l 構(gòu) 架 數(shù) 組 的 建 立 也 有 三 種 方 法 ：賦 值 語 句 、 創(chuàng) 建 函 數(shù) 和 轉(zhuǎn) 換 函 數(shù) 。 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 27/74 l 例 2-50 使 用 賦 值 語 句 依 次 為 各 個(gè)

17、 域 賦 值 的方 法 建 立 構(gòu) 架 數(shù) 組 ， 存 儲(chǔ) 兩 名 學(xué) 生 的 名 字 、學(xué) 號 、 性 別 、 班 級 信 息 。s.name=Wang Ming;s.number=19990101;s.sex=man;s.class=199901; MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 28/74 l 如 查 看 構(gòu) 架 數(shù) 組 的 內(nèi) 容 ， 語 句 為 ： sl 如 查 看 構(gòu) 架 數(shù) 組 的 某 一 個(gè) 域 內(nèi) 容 ， 語 句 為 ： s.name MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 29/74 s(2).name=Zhang Le; s(2).number=19990201; s(2).

18、sex=man; l 構(gòu) 架 數(shù) 組 的 第 二 個(gè) 元 素 可 以 被 通 過 增 加 下 標(biāo)實(shí) 現(xiàn) 。l 如 查 看 構(gòu) 架 數(shù) 組 的 各 個(gè) 域 名 ， 語 句 為 ： s MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 30/74 l 可 通 過 下 面 的 語 句 查 看 s的 內(nèi) 容 ： s(1), s(2) MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 31/74 使 用 struct函 數(shù) 可 以 建 立 構(gòu) 架 數(shù) 組 ， 格 式 為 ：S = struct (field1,VALUES1,field2,VALUES2,.) 功 能 ： 創(chuàng) 建 構(gòu) 架 數(shù) 組 S， 其 中 field1的 值賦 為

19、 VALUES1, field2的 值 賦 為 VALUES2, MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 32/74 s=struct(name,Wang Ming,number,19990101, class, 199901,sex,man) MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 33/74 1)獲取域名 構(gòu) 架 數(shù) 組 創(chuàng) 建 后 可 通 過 函 數(shù) fieldnames獲 取構(gòu) 架 數(shù) 組 的 域 , 格 式 為 ：NAMES = fieldnames(S) 功 能 ： 返 回 構(gòu) 架 數(shù) 組 S的 域 名 構(gòu) 成 的 元 胞 數(shù) 組NAMES。 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 34/74 NA

20、MES = fieldnames(s) MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 35/74 構(gòu) 架 數(shù) 組 建 立 后 ， 允 許 增 加 和 刪 除 域 。構(gòu) 架 數(shù) 組 的 域 的 刪 除 可 通 過 函 數(shù) rmfield實(shí) 現(xiàn) ，格 式 為 ：S = rmfield (S,field) 功 能 ： 從 構(gòu) 架 數(shù) 組 S中 刪 除 域 field。 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 36/74 s(2).exams=90 82 88 ; % 增 加 s的 域 exams， 并 通 過 賦 值 語 句為 s(2) 賦 值s(1) % 查 看 s(1， 1)的 詳 細(xì) 信 息s(2) % 查 看

21、 s(1， 2)的 詳 細(xì) 信 息s2=rmfield(s,sex) %刪 除 s的 域 sex MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 37/74 l 構(gòu) 架 數(shù) 組 的 元 素 的 引 用 可 通 過 指 出 數(shù) 組 名 稱 、下 標(biāo) 、 域 名 直 接 引 用 。l 例 2-55 演 示 構(gòu) 架 數(shù) 組 元 素 的 引 用 方 法 。s(1).numbers(2).number %引 用number元 素s(2).exams%引 用 exams元 素 ， 并 求 其 平 均 值 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 38/74 averge=(s(2).exams(1)+s(2).exams(2)

22、+s(2).exams(3)/3 %求 平 均 值s(2).aver=averge %增 加 aver域 ， 并 賦值 為 平 均 值這 時(shí) s成 為 1x2 構(gòu) 架 數(shù) 組 ， 并 有 域 name、number、 class、 exams和 aver。 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 39/74 函 數(shù) getfield 的 格 式 為 ：F = getfield (S,i,j,field,k)功 能 ： 獲 取 構(gòu) 架 數(shù) 組 的 指 定 的 域 的 域 值 。 其中 S是 構(gòu) 架 數(shù) 組 名 ， i,j用 來 指 定 元 素 構(gòu) 架的 下 標(biāo) ， field是 指 定 的 域 名 ，

23、 必 須 是 字符 串 ， k用 來 指 定 域 中 數(shù) 組 的 下 標(biāo) 。 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 40/74 函 數(shù) setfield的 格 式 為 ：S=setfield(S,field,V) S=SETFIELD(S,i,j,field,k,V)功 能 ： 設(shè) 置 構(gòu) 架 數(shù) 組 的 指 定 的 域 的 域 值 ，其 中 S是 構(gòu) 架 數(shù) 組 名 ， i,j用 來 指 定 構(gòu)架 數(shù) 組 元 素 的 下 標(biāo) ， field是 指 定 的 域名 ， 必 須 是 字 符 串 ， V是 設(shè) 置 值 。注 意 ： S(i,j).field(k) = V MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì)

24、 41/74 getfield(s,1,2,exams,2)%獲 取 s的 第 二 個(gè) 元 素 域 exams 的 第 2個(gè) 值S=setfield(s,1,1,exams,1 2 3,88 98 78) % 設(shè) 置 s的 第 一 個(gè) 元 素 的 域 exams 的 域 值 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 42/74 如 果 為 average設(shè) 置 域 值 呢 ?average=(S(1).exams(1)+S(1).exams(2)+S(1).exams(3)/3 %求 平 均 值S=setfield(s,1,1,aver,averge) %設(shè) 置 aver的 域值S.aver % 設(shè)

25、置 后 查 看 aver的 域 值 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 43/74 例 2-57 為 構(gòu) 架 數(shù) 組 s增 加 教 師 域 ， 域 名 為teacher， 每 名 教 師 有 三 個(gè) 域 ： name（ 名字 ） 、 number（ 編 號 ） 和 course（ 講 授 課程 ） 。s(1).teacher.name=Liu Ming;s(1).teacher.number=010101;s(1).teacher.course=math ; MATLAB; Maple ; %構(gòu) 架 數(shù) 組s增 加 教 師 域 ， 并 賦 值 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 44/74 s(1

26、).teacher %查 看 s的 域 teachers(1).teacher.course %查 看 s的 域 teacher的 course信 息 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 45/74 一 個(gè) 班 級 有 多 名 教 師 ， 如 何 存 儲(chǔ) 信 息 呢 ？s(1).teacher(2).name=Liu Ming;s(1).teacher(2).name=Wang Min;s(1).teacher(2).number=010102;s(1).teacher(2).course=Digital image processing, MATLAB;s(1).teacher(2) %查 看s的 域teacher的 信 息 MALAB 7.X程 序 設(shè) 計(jì) 46/74 重 點(diǎn) 內(nèi) 容 ：（ 1） 建 立 數(shù) 值 數(shù) 組 的 常 用 方 式 ；（ 2） 提 取 子 數(shù) 組 的 方 法 ；（ 3） 構(gòu) 架 數(shù) 組 的 建 立 和 有 關(guān) 的 常 用 函 數(shù) ；（ 4） 矩 陣 與 數(shù) 組 的 乘 除 法 運(yùn) 算 和 乘 冪 運(yùn) 算 的 規(guī) 則 ；（ 5） 常 用 的 矩 陣 和 數(shù) 組 運(yùn) 算 函 數(shù) 的 調(diào) 用 格 式 和 功 能 。