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之一。

◆用鼠標單擊窗口右上角的“關閉”圖標。

◆在命令窗口上方的標題欄點擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“關閉”命令。

◆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1-4所示。

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系統全面，進入聯機幫助系統的方法有以下幾種。

◆按下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1-5所示，其中，上面是查詢工具框，如圖1-6所示，下面顯示幫助內容。

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。

例1-1：搜索幫助文件。

解：MATLAB程序如下。

例1-2：查詢help函數的文件。

解：MATLAB程序如下。

（2）lookfor函數

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

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搜索路徑中的每個M文件的注釋區的第一行進行掃描，發現此行中包含有所查詢的字符串，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

該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。

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1-7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。

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1-8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。

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1-9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

工作區如圖1-10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。

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1-11所示。

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1-12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1-13所示。

◆“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1-14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1-15所示，在文件路徑下打開所選擇的不同類型的數據文件。

◆“查找文件”按鈕：單擊該按鈕，彈出“查找文件”對話框，如圖1-16所示，用于查找文件。

◆“比較”按鈕：單擊該按鈕，彈出“選擇要進行比較的文件或文件夾”對話框，如圖1-17所示，用于比較指定的文件或文件夾。

（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1-18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1-19所示，將工作區數據保存到指定的mat文件中。

◆“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“un-named”，自動打開變量編輯器，可以輸入變量參數，如圖1-20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1-21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1-22所示，單擊該按鈕，彈出“確認刪除”對話框，如圖1-23所示，單擊“確定”按鈕，刪除工作區中保存的變量，刪除后的結果如圖1-24所示。

（3）“代碼”選項組

◆“收藏夾”按鈕：為了方便記錄，在調試M文件時可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1-25所示。

◆“分析代碼”按鈕：單擊該按鈕，打開代碼分析器主窗口，彈出圖1-26所示的“代碼分析器報告”對話框，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1-27所示。

◆“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1-28所示。

若選擇“命令行窗口”命令，將彈出“MATLAB”對話框，確認是否清除命令，如圖1-29所示，單擊“確定”按鈕，清除命令行窗口中的所有文本，刪除后結果如圖1-30所示。

若選擇“命令歷史記錄”命令，將彈出“MATLAB”對話框，確認是否清除命令，如圖1-31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1-32所示。

（4）“SIMULINK”選項組

◆Simulink按鈕：打開Simulink主窗口。

（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1-33所示的子菜單，選擇對應的命令進行設置。

◆“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1-34所示。

◆“設置路徑”按鈕：單擊該按鈕，彈出“設置路徑”對話框 在圖1-35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，進入文件夾瀏覽界面。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。在文件夾瀏覽界面中，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1-36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1-37所示。

1.2.9 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MAT-LAB最基礎的應用知識。

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1-5中顯示了在MATLAB中open命令打開的文件類型。

執行上述命令后，系統會自動在對應的編輯器中打開文件。

例1-4：打開水庫預警系統的仿真數據文件。

下雨天氣很容易發生洪澇等災害，會導致水庫中的水量超過危險值，水庫可通過定期或不定期進行開閘泄洪工作進行緩解，減少危害。在泄洪之前應啟動泄洪告警系統，提醒上游水庫區域及下游河道區域相關范圍內的有關人員。通過建設預警廣播系統來實現高效便捷的通知，是非常有效的手段。

圖1-38顯示了一個設計簡單的水庫預警系統，其通過調整模擬的入水量與出水量顯示水庫的蓄水量，超過危險值即進行廣播預警。

經研究，水庫入水量與流經的河流檢測到的水流h有如下關系。

解：MATLAB程序如下。

例1-5：打開飛機飛行控制系統狀態文件。

圖1-41顯示了飛機直線飛行的狀態，圖1-42顯示了飛機旋轉斜向飛行的狀態。

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png文件創建的變量存儲到工作區，方便應用，結果如圖1-44所示。

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1-46所示。

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。

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。

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1-49所示。

例1-8：加載數據集中的變量。

解：MATLAB程序如下。

運行結果如圖1-51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。

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

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1-52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1-53所示。