1.2 MATLAB 2020的操作環境

本節通過介紹MATLAB 2020的工作環境界面，使讀者初步認識MATLAB 2020的主要窗口，并掌握其操作方法。

MATLAB 2020的工作界面形式簡潔，主要由功能區、工具欄、當前工作目錄窗口（Current Folder）、命令窗口（Command Window）、工作空間管理窗口（Workspace）和歷史命令窗口（Command History）等組成。

1.2.1 啟動MATLAB

啟動MATLAB有多種方式。最常用的啟動方式就是用鼠標左鍵雙擊桌面上的MATLAB圖標；也可以在“開始”菜單中單擊MATLAB的快捷方式；還可以在MATLAB安裝路徑中的bin文件夾中雙擊可執行文件matlab.exe。

要退出MATLAB程序，可以選擇以下幾種方式。

1）用鼠標單擊窗口右上角的關閉圖標。

2）在命令窗口上方的標題欄單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“關閉”命令。

3）使用快捷鍵<Alt+F4>。

第一次使用MATLAB 2020，將進入其默認設置的工作界面，如圖1-1所示。

圖1-1 MATLAB默認工作界面

1.2.2 幫助系統

要想掌握好MATLAB，一定要學會使用它的幫助系統，因為任何一本書都不可能涵蓋它的所有內容，更多的命令、技巧都是要在實際使用中摸索出來的，而在這個摸索的過程中，MATLAB的幫助系統是必不可少的工具。

讀者可以在使用MATLAB的過程中，充分利用這些幫助資源。

1.聯機幫助

MATLAB的聯機幫助系統非常全面，進入聯機幫助系統的方法有以下幾種。

?單擊MATLAB功能區“資源”→“幫助”按鈕。

?在命令窗口執行doc命令。

?在功能區“資源”→“幫助”下拉菜單中選擇“文檔”命令。

聯機幫助窗口如圖1-2所示，其中，上面是查詢工具框（見圖1-3），下面顯示幫助內容。

圖1-2 聯機幫助窗口

圖1-3 查詢工具框

2.命令窗口查詢幫助系統

用戶可以在命令窗口利用幫助查詢命令更快地得到幫助。MATLAB的幫助命令主要分為help命令、lookfor命令和其他幫助命令。

（1）help命令

在MATLAB中，help命令是最常用的命令，用來顯示命令窗口中函數的幫助，它的使用格式見表1-1。

表1-1 help命令的使用格式

例1-1：搜索幫助文件。

解：MATLAB程序如下。

例1-2：查詢help命令的文件。

解：MATLAB程序如下。

（2）lookfor命令

如果知道某個命令的函數名但是不知道該命令的具體用法，help命令足以解決這些問題，然而，用戶在很多情況下還不知道某個命令的確切名稱，這時候就需要用到lookfor命令。lookfor命令可以用來查詢根據用戶提供的關鍵字搜索到的相關命令，它的使用格式見表1-2。

表1-2 lookfor命令的使用格式

例1-3：搜索對角矩陣函數。

解：MATLAB程序如下。

執行lookfor命令后，它對MATLAB搜索路徑中每個M文件注釋區的第一行進行掃描，發現此行中包含所查詢的字符串，則將該函數名和第一行注釋全部顯示在顯示器上。當然，用戶也可以在自己的文件中加入在線注釋。

（3）docsearch函數

docsearch函數用于打開幫助瀏覽器并顯示文檔主頁，它的使用格式見表1-3。

表1-3 docsearch函數的使用格式

1.2.3 工具欄

功能區上方是工具欄，工具欄以圖標方式匯集了常用的操作命令。下面簡要介紹工具欄中部分常用按鈕的功能。

●：保存M文件。

●、、：剪切、復制或粘貼已選中的對象。

●、：撤銷或恢復上一次操作。

●：切換窗口。

●：打開MATLAB幫助系統。

●：向前、向后、向上一級、瀏覽路徑文件夾。

●：當前路徑設置欄。

1.2.4 命令行窗口

命令行窗口如圖1-4所示，在該窗口中可以進行各種計算操作，也可以使用命令打開各種MATLAB工具，還可以查看各種命令的幫助說明等。

圖1-4 命令行窗口

其中，“>>”為運算提示符，表示MATLAB處于準備就緒狀態。如在提示符后輸入一條命令或一段程序后按<Enter>鍵，MATLAB將給出相應的結果，并將結果保存在工作空間管理窗口中，然后再次顯示一個運算提示符。

注意 在MATLAB命令窗口中輸入漢字時，會出現一個輸入窗口，在中文狀態下輸入的括號和標點等不被認為是命令的一部分，所以，在輸入命令的時候一定要在英文狀態下進行。

在命令窗口的右上角，用戶可以單擊相應的按鈕最大化、還原或關閉窗口。單擊右上角的按鈕，出現一個下拉菜單。在該下拉菜單中，單擊按鈕，可將命令窗口最小化到主窗口左側，以頁簽形式存在，當鼠標指針移到上面時，顯示窗口內容。此時單擊下拉菜單中的按鈕，即可恢復顯示。

1.2.5 歷史窗口

歷史窗口主要用于記錄所有執行過的命令，如圖1-5所示。在默認條件下，它會保存自安裝以來所有運行過的命令的歷史記錄，并記錄運行時間，以方便查詢。

圖1-5 歷史窗口

在歷史窗口中雙擊某一命令，命令窗口中將執行該命令。

1.2.6 當前目錄窗口

當前目錄窗口如圖1-6所示，可顯示或改變當前目錄，查看當前目錄下的文件，單擊按鈕可以在當前目錄或子目錄下搜索文件。

單擊按鈕，在彈出的下拉菜單中可以執行常用的操作。例如，在當前目錄下新建文件或文件夾（還可以指定新建文件的類型）、生成文件分析報告、查找文件、顯示/隱藏文件信息、將當前目錄按某種指定方式排序和分組等。

1.2.7 工作區窗口

工作區窗口如圖1-7所示。它可以顯示目前內存中所有的MATLAB變量名、數據結構、字節數與類型。不同的變量類型有不同的變量名圖標。

圖1-6 當前目錄窗口

圖1-7 工作區窗口

1.2.8 功能區

區別于傳統的菜單欄形式，MATLAB以功能區的形式顯示各種常用的功能命令。它將所有的功能命令分類別放置在3個選項卡中。

1.“主頁”選項卡

選擇標題欄下方的“主頁”選項卡，顯示基本的文件、變量、代碼及路徑設置等操作命令，如圖1-8所示。

圖1-8 “主頁”選項卡

該選項卡下的主要按鈕功能如下。

（1）“文件”選項組

●“新建腳本”按鈕：單擊該按鈕，新建一個M文件，如圖1-9所示。

●“新建實時腳本”按鈕：單擊該按鈕，新建一個實時腳本，如圖1-10所示。

圖1-9 腳本編輯窗口

圖1-10 實時腳本編輯窗口

●“新建”按鈕，在該按鈕下顯示的子菜單包括新建的文件類型，如圖1-11所示。選擇不同的文件類型命令，創建不同的文件。

●“打開”按鈕：彈出“打開”對話框，如圖1-12所示，在文件路徑下打開所選擇的不同類型的數據文件。

圖1-11 新建文件類型

圖1-12 “打開”對話框

●“查找文件”按鈕：單擊該按鈕，彈出“查找文件”對話框，如圖1-13所示，用于查找文件。

●“比較”按鈕：單擊該按鈕，彈出“選擇需要進行比較的文件或文件夾”對話框，如圖1-14所示，用于比較指定的文件或文件夾。

圖1-13 “查找文件”對話框

圖1-14 “選擇需要進行比較的文件或文件夾”對話框

（2）“變量”選項組

●“導入數據”按鈕：單擊該按鈕，彈出“導入數據”對話框，如圖1-15所示，將數據文件導入到工作空間。

●“保存工作區”按鈕：單擊該按鈕，彈出“另存為”對話框，如圖1-16所示，將工作區數據保存到指定的mat文件中。

圖1-15 “導入數據”對話框

圖1-16 “另存為”對話框

●“新建變量”按鈕：單擊該按鈕之后，在工作區創建一個變量，默認名稱為“unnamed”，自動打開變量編輯器，可以輸入變量參數，如圖1-17所示。

●“打開變量”按鈕：打開選擇的數據對象。單擊該按鈕之后，進入圖1-18所示的數組編輯窗口，在這里可以對數據進行各種編輯操作。

●“清空工作區”按鈕：執行程序后，工作區中保存執行過程中的變量，如圖1-19所示，單擊該按鈕，彈出“確認刪除”對話框，如圖1-20所示，單擊“確定”按鈕，刪除工作區中保存的變量，刪除后結果如圖1-21所示。

圖1-17 變量編輯窗口

圖1-18 數組編輯窗口

圖1-19 工作區保存變量

圖1-20 “確認刪除”對話框

（3）“代碼”選項組

●“收藏夾”按鈕：為了方便記錄，在調試M文件時在不同工作區之間進行切換。MATLAB在執行M文件時，會把M文件的數據保存到其對應的工作區中，并將該工作區添加到“收藏夾”文件夾中，如圖1-22所示。

圖1-21 清空工作區

圖1-22 保存文件

●“分析代碼”按鈕：單擊該按鈕，打開代碼分析器主窗口，彈出圖1-23所示的窗口，顯示對當前目錄中的代碼進行分析，提出一些程序優化建議并生成報告。

●“運行并計時”按鈕：單擊該按鈕，彈出“Profiler”窗口，顯示改善性能的探查器，如圖1-24所示。

圖1-23 M文件分析報告

圖1-24 “Profiler”窗口

●“清除命令”按鈕：在該按鈕下包括“命令行窗口”和“命令歷史記錄”兩個命令。執行程序后，“命令行窗口”中顯示程序執行過程，“工作區”中保存執行過程中的變量，“命令歷史記錄”窗口中顯示命令執行歷史記錄，如圖1-25所示。

選擇“命令行窗口”，彈出“MATLAB”對話框，確認是否清除命令，如圖1-26所示，單擊“確定”按鈕，清除命令行窗口中的所有文本，刪除后的結果如圖1-27所示。

圖1-25 清除命令前

圖1-26 “MATLAB”對話框（一）

圖1-27 清除命令行窗口命令

選擇“命令歷史記錄”，彈出“MATLAB”對話框，確認是否清除命令，如圖1-28所示，單擊“確定”按鈕，清除命令歷史記錄窗口中的所有文本，刪除后結果如圖1-29所示。

（4）“SIMULINK”選項組

●“Simulink”按鈕：打開Simulink主窗口。

圖1-28 “MATLAB”對話框（二）

圖1-29 清除命令歷史記錄窗口命令

（5）“環境”選項組

●“布局”按鈕：用于設置MATLAB界面窗口的布局與顯示。單擊該按鈕，顯示圖1-30所示的子菜單，選擇對應的命令進行設置。

圖1-30 布局子菜單

●“預設”按鈕：單擊該按鈕，彈出“預設項”對話框，顯示MATLAB工具、進行工具演示、查看工具的參數設置，如圖1-31所示。

●“設置路徑”按鈕：單擊該按鈕，彈出“設置路徑”對話框。在圖1-32所示的對話框中，單擊“添加文件夾”按鈕，或者單擊“添加并包含子文件夾”按鈕，進入“文件夾瀏覽”對話框。前者只把某一目錄下的文件包含進搜索范圍而忽略子目錄，后者將子目錄也包含進來。最好選后者以避免一些可能的錯誤。在“文件夾瀏覽”對話框中，選擇一個已存在的文件夾，或者新建一個文件夾，然后在“設置路徑”對話框中單擊“保存”按鈕，就將該文件夾保存進搜索路徑了。

●“Parallel”（并行）按鈕：設置cluster（集群）相關命令。

（6）“資源”選項組

用于設置MATLAB幫助相關命令。

2.“繪圖”選項卡

選擇標題欄下方的“繪圖”選項卡，顯示關于圖形繪制的編輯命令，如圖1-33所示。

3.“APP”（應用程序）選項卡

選擇標題欄下方的“APP”（應用程序）選項卡，顯示多種應用程序命令，如圖1-34所示。

圖1-31 “預設項”對話框

圖1-32 “設置路徑”對話框

圖1-33 “繪圖”選項卡

圖1-34 “APP”（應用程序）選項卡

1.2.9 Figure窗口

圖像窗口主要是用于顯示MATLAB圖像。MATLAB顯示的圖像可以是數據的二維或三維坐標圖、圖片或用戶圖形接口。

在MATLAB中打開一個圖1-35所示的圖形窗口，下面是對圖形窗口工具條的詳細說明。

圖1-35 圖形窗口

知識拓展

圖1-35 中的三維曲線程序如下。

●按鈕：單擊此按鈕將新建一個圖形窗口，該窗口不會覆蓋當前的圖形窗口，編號緊隨當前最后一個窗口。

●按鈕：打開圖形窗口文件（擴展名為.fig）。

●按鈕：將當前的圖形以.fig文件的形式存到用戶所希望的目錄下。

●按鈕：打印圖形。

●按鈕：單擊此按鈕后會在圖形的右邊出現一個色軸（見圖1-36），這會給用戶在編輯圖形色彩時帶來很大的方便。

圖1-36 指定色軸

●按鈕：此按鈕用來給圖形加標注。單擊此按鈕后，會在圖形的右上方出現，如圖1-37所示，雙擊框內數據名稱所在的區域，可以將x改為讀者所需要的數據。

圖1-37 添加圖形標注

●按鈕：單擊此按鈕后，鼠標雙擊圖形對象，在圖形的下面會出現圖1-38所示的圖形編輯器窗口，可以對圖形進行相應的編輯。

將鼠標放在圖形界面中的圖像上，顯示圖形快捷工具，如圖1-39所示。

圖1-38 圖形編輯器

圖1-39 圖像快捷工具

●按鈕：單擊此按鈕后，光標會變為十字架形狀，將十字架的中心放在圖形的某一點上，然后單擊鼠標左鍵會在圖上出現該點在所在坐標系中的坐標值，如圖1-40所示。

●按鈕：另存為命令，將當前圖形保存在圖形文件路徑下。

●按鈕：復制為圖像。

●按鈕：復制為向量圖。

●按鈕：數據提示。

圖1-40 取點

●按鈕：三維旋轉命令，單擊此按鈕后，按住鼠標左鍵進行拖動，可以將三維圖形進行旋轉操作，以便用戶找到自己所需要的觀察位置。按住鼠標左鍵向下移動，到一定位置會出現圖1-41所示的螺旋線的俯視圖。

圖1-41 螺旋線俯視圖

●按鈕：平移命令，按住鼠標左鍵移動圖形。

●按鈕：用鼠標單擊或框選圖形，可以放大圖形窗口中的整個圖形或圖形的一部分。

●按鈕：縮小圖形窗口中的圖形。

●按鈕：還原視圖命令，單擊該按鈕，還原平移旋轉的視圖至曲線初始生成狀態。

1.2.10 文件管理

本節介紹有關文件管理的一些基本操作方法，包括新建文件、保存文件等，這些都是應用MATLAB最基礎的知識。

1.打開文件

在MATLAB中，open命令用于在應用程序中打開文件，它的使用格式見表1-4。

表1-4 open命令的使用格式

表1-5中顯示了在MATLAB中open命令打開的文件類型。

表1-5 文件類型

執行上述命令后，則系統自動在對應的編輯器中打開文件。

例1-4：打開火車故障檢測系統的仿真數據文件。

火車站的維護人員必須檢測到火車上存在故障的車輪。當前的檢測方式是由鐵路工人使用錘子敲擊車輪，通過聽取車輪是否傳出異常聲響來判定車輪是否存在問題。自動監控必須替代手動檢測，因為手動檢測速度過慢、容易出錯且很難發現微小故障。自動解決方案提供了動態檢測功能，因為火車車輪在檢測過程中可處于運轉狀態，而無須保持靜止。逐點檢測應用必須分別分析高頻和低頻組件。數組最大值與最小值（逐點）VI提取波形數據，圖1-42中的波形反映了每個車輪、火車末端及每個車輪末端的能量水平。

解：MATLAB程序如下。

圖1-42 火車故障檢測系統的仿真數據

圖1-43 打開仿真數據文件

例1-5：打開火車故障檢測系統中的數據波形文件。

在huochefangzhen.txt文件中顯示仿真數據，如圖1-45所示；在huocheyuzhi.xlsx文件中顯示閾值數據，如圖1-46所示。

解：MATLAB程序如下。

執行上述命令后，彈出“導入向導”對話框，單擊“完成”按鈕，在工作區顯示通過bmp文件創建的變量，存儲到工作區，方便應用，結果如圖1-48所示。

圖1-44 打開閾值數據文件

圖1-45 仿真數據圖形

圖1-46 閾值數據波形

圖1-47 “導入向導”對話框（一）

執行上述命令后，彈出“導入向導”對話框，單擊“完成”按鈕，在工作區顯示通過tif文件創建的變量，存儲到工作區，如圖1-50所示。

圖1-48 存儲變量（一）

圖1-49 “導入向導”對話框（二）

圖1-50 存儲變量（二）

2.刪除文件

在MATLAB中，delete命令用于在應用程序中刪除文件，它的使用格式見表1-6。

表1-6 delete命令的使用格式

3.加載文件

在MATLAB中，load命令用于將文件變量加載到工作區中，它的使用格式見表1-7。

表1-7 load命令的使用格式

執行上述命令后，則系統自動在工作區加載文件中的變量。

例1-6：加載名為clown.mat的文件。

解：MATLAB程序如下。

這些語句是等效的。

例1-7：加載數據文件。

解：MATLAB程序如下。

運行結果如圖1-53所示。

例1-8：加載數據中的變量。

解：MATLAB程序如下。

圖1-51 加載mat文件

圖1-52 加載數據（一）

運行結果如圖1-55所示。

4.保存文件

在MATLAB中，save命令用于將工作區變量保存到文件中，它的使用格式見表1-8。

圖1-53 顯示圖像（一）

圖1-54 加載數據（二）

圖1-55 顯示圖像（二）

表1-8 save命令的使用格式

執行上述命令后，則系統自動保存文件。要保存名為mode.mat的文件，這些語句是等效的：

要保存名為X的變量：

例1-9：保存變量文件。

解：MATLAB程序如下。

程序運行結果如圖1-56所示，在當前文件夾下顯示創建的qiu.mat文件和qiu.XLSX文件，如圖1-57所示。

圖1-56 顯示球面圖形

圖1-57 保存文件