2.1 變量和數據操作

利用MATLAB解決問題的最基本操作就是定義一些變量，然后對變量進行運算操作。MAT-LAB提供了多種類型的變量，本節簡要介紹最基礎的變量類型，以及相應的數據操作。

2.1.1 變量與賦值

1. 變量

變量是任何程序設計語言的基本元素之一，MATLAB語言當然也不例外。在MATLAB中，變量的命名應遵循如下規則。

◆變量名必須以字母開頭，之后可以是任意的字母、數字或下畫線。

◆變量名區分字母的大小寫。

◆變量名不超過31個字符，第31個字符以后的字符將被忽略。

與其他的程序設計語言相同，MATLAB中的變量也存在作用域的問題。在未加特殊說明的情況下，MATLAB將所識別的一切變量視為局部變量，僅在其使用的M文件內有效。若要將變量定義為全局變量，則應當對變量進行說明，即在該變量前加關鍵字global。一般來說，全局變量均用大寫的英文字符表示。

2. 變量賦值

將數字的值賦給變量，那么此變量稱為數值變量。在MATLAB下進行簡單的數值運算，只需將運算式直接輸入到提示號（>>）之后，并按〈Enter〉鍵即可。例如，要計算145與25的乘積，可以直接輸入：

用戶也可以輸入：

此時MATLAB把計算值賦給指定的變量x。

2.1.2 預定義變量

MATLAB語言本身也具有一些預定義的變量，這些特殊的變量稱為常量。表2-1給出了MAT-LAB語言中經常使用的一些特殊變量。

例2-1：顯示圓周率pi的值。

解：在MATLAB命令窗口提示符“>>”后輸入“pi”，然后按〈Enter〉鍵，出現以下內容。

這里“ans”是指當前的計算結果，若計算時用戶沒有對表達式設定變量，系統就自動將當前結果賦給特殊變量“ans”。

在定義變量時應避免與常量名相同，以免改變這些常量的值。如果已經改變了某個常量的值，可以通過“clear+常量名”命令恢復該常量的初始設定值。當然，重新啟動MATLAB也可以恢復這些常量值。

例2-2：給圓周率pi賦值1，然后恢復。

解：MATLAB程序如下。

2.1.3 MATLAB變量保存

“當前文件夾”窗口可顯示或改變當前目錄，保存指定變量到當前工作目錄，查看當前目錄下的文件，如圖2-1所示。

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2-2。

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

要保存名為X的變量：

例2-3：保存變量文件。

解：MATLAB程序如下。

在當前文件夾下顯示創建的shuzhi.mat文件和shuzhi.txt文件，如圖2-2所示。

2.1.4 數據的輸出格式

一般而言，在MATLAB中數據的存儲與計算都是以雙精度進行的，但有多種顯示形式。在默認情況下，若數據為整數，就以整數表示；若數據為實數，則以保留小數點后4位的精度近似表示。

用戶可以改變數字顯示格式。控制數字顯示格式的命令是format，其調用格式見表2-3。

例2-4：控制數字顯示格式示例。

解：MATLAB程序如下。

2.1.5 數據類型

MATLAB中的數據類型包括下面幾種。

1. 數值類型

數值類型可以分為整型（有符號、無符號）和浮點型。

（1）整型

整型數據是不包含小數部分的數值型數據，用字母I表示。整型數據只用來表示整數，以二進制形式存儲。下面介紹整型數據的分類。

◆char：字符型數據，屬于整型數據的一種，占用1個字節。

◆unsigned char：無符號字符型數據，屬于整型數據的一種，占用1個字節。

◆short：短整型數據，屬于整型數據的一種，占用2個字節。

◆unsigned short：無符號短整型數據，屬于整型數據的一種，占用2個字節。

◆int：有符號整型數據，屬于整型數據的一種，占用4個字節。

◆unsigned int：無符號整型數據，屬于整型數據的一種，占用4個字節。

◆long：長整型數據，屬于整型數據的一種，占用4個字節。

◆unsigned long：無符號長整型數據，屬于整型數據的一種，占用4個字節。

（2）浮點型

浮點型數據只采用十進制，有兩種形式，即十進制數形式和指數形式。

1）十進制數形式：由數碼0～9和小數點組成，如0.0、. 25、5.789、0.13、5.0、300.、-267.8230。

例2-5：顯示十進制數字。

解：MATLAB程序如下。

2）指數形式：由十進制數，加階碼標志“e”或“E”以及階碼（只能為整數，可以帶符號）組成。其一般形式為：

aEn

其中，a為十進制數，n為十進制整數，表示的值為a×10ⁿ。

例如，2.1E5等于2.1×10⁵，3.7E-2等于3.7×10^-2，0.5E7等于0.5×10⁷，-2.8E-2等于-2.8×10^-2。

例2-6：顯示指數。

解：MATLAB程序如下。

下面介紹常見的不合法的實數。

◆E7：階碼標志E之前無數字。

◆53. -E3：負號位置不對。

◆2.7E：無階碼。

浮點型變量還可分為兩類：單精度型和雙精度型。

◆float：單精度說明符，占4個字節（32位）內存空間，其數值范圍為3.4E-38～3.4E+38，只能提供7位有效數字。

◆double：雙精度說明符，占8個字節（64位）內存空間，其數值范圍為1.7E-308～1.7E+308，可提供16位有效數字。

2. 邏輯類型

邏輯值為1、0，分別代表真、假。

3. 字符和字符串

MATLAB中字符串是進行符號運算表達式的基本構成單元。

4. 函數句柄

函數句柄是MATLAB中用來間接調用函數的一種語言結構，用于在使用函數過程中保存函數的相關信息，尤其是關于函數執行的信息。

5. 單元數組類型

一種無所不包的廣義矩陣。組成單元數組的每一個元素稱為單元。

6. 結構體類型

MATLAB結構體與C語言相似，一個結構體可以通過字段存儲多個不同類型的數據。