1.1　關于MATLAB

MATLAB是一種專業的計算機應用程序，起初用于工程科學的矩陣數學運算。目前，它已逐漸發展為一種極其靈活的計算體系，用于解決各種重要的科學技術問題。

MATLAB是Matrix與Laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實驗室），主要面向科學計算、可視化及交互式程序設計的高科技計算環境。

MATLAB將數值分析、矩陣計算、科學數據可視化及非線性動態系統的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環境中，為科學研究、工程設計及必須進行有效數值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統非交互式程序設計語言的編輯模式。

MATLAB具有以下優勢特點：

（1）高效的數值計算及符號計算功能，能使用戶從繁雜的數學運算分析中解脫出來；

（2）完備的圖形處理功能，實現計算結果和編程的數據可視化；

（3）友好的用戶界面及接近數學表達式的自然化語言，使用戶易于學習和掌握；

（4）功能豐富的應用工具箱（如信號處理工具箱、通信工具箱等），為用戶提供了大量方便實用的處理工具。

1.編程環境

MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。

隨著MATLAB的商業化及軟件本身的不斷升級，MATLAB的用戶界面也越來越精致，更加接近Windows的標準界面，人機交互性更強，操作更簡單。簡單的編程環境提供了比較完備的調試系統，程序不必經過編譯就可以直接運行，而且能夠及時報告出現的錯誤并進行出錯原因分析。

2.簡單易用

MATLAB是一個高級的矩陣（陣列）語言，它包含控制語句、函數、數據結構、輸入和輸出、面向對象編程等特點。用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執行命令同步，也可以先編寫好一個較大的復雜應用程序（M文件）后，再一起運行。

MATLAB語言是基于最為流行的C++語言基礎上的，因此語法特征與C++語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數學表達式的書寫格式。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強，這也是MATLAB能夠深入科學研究及工程計算各個領域的重要原因。

3.強大處理能力

MATLAB是一個包含大量計算算法的集合，其擁有600多個工程中要用到的數學運算函數，可以方便地實現用戶所需的各種計算功能。函數中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而且經過了各種優化和容錯處理。

在通常情況下，可以用MATLAB來代替底層編程語言，如C、C++等。在計算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會大大減少。MATLAB的函數集包括從最簡單最基本的函數到諸如矩陣、特征向量、快速傅里葉變換的復雜函數。

函數所能解決的問題其大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程和偏微分方程組的求解、符號運算、傅里葉變換和數據的統計分析、工程中的優化問題、稀疏矩陣運算、復數的各種運算、三角函數和其他初等數學運算、多維數組操作以及建模動態仿真等。

4.圖形處理

MATLAB自產生之日起就具有方便的數據可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現出來，并且可以對圖形進行標注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖像處理、動畫和表達式作圖。這些均可用于科學計算和工程繪圖。

MATLAB不僅具有一般數據可視化軟件具有的功能（如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等），而且對于一些其他軟件所沒有的功能（如圖形的光照處理、色度處理和四維數據表現等），同樣表現了出色的數據處理能力。同時對一些特殊的可視化要求，如圖形對話等，MATLAB也有相應的功能函數，保證了不同層次的功能要求。

5.模塊工具

MATLAB對許多專門領域都開發了功能強大的模塊集和工具箱。一般來說，它們都是由特定領域的專家開發的，用戶可以直接使用工具箱學習、應用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。

這些工具箱（Toolbox）包括數據采集、數據庫接口、概率統計、樣條擬合、優化算法、偏微分方程求解、神經網絡、小波分析、信號處理、圖像處理、系統辨識、控制系統設計、LMI控制、魯棒控制、模型預測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設計、實時快速原型及半物理仿真、嵌入式系統開發、定點仿真、DSP與通信、電力系統仿真等。

6.程序接口

MATLAB可以利用MATLAB編譯器和C/C++數學庫和圖形庫，將自己的MATLAB程序自動轉換為獨立于MATLAB運行的C/C++代碼。同樣，也允許用戶編寫可以和MATLAB進行交互的C/C++語言程序。另外，MATLAB網頁服務程序還允許在Web應用中使用自己的MATLAB數學和圖形程序。

MATLAB的一個重要特點就是具有一套程序擴展系統和一組稱之為工具箱的特殊應用子程序。工具箱是MATLAB函數的子程序庫，每一個工具箱都是為某一類學科專業和應用而定制的，主要包括信號處理、控制系統、神經網絡、模糊邏輯、小波分析和系統仿真等方面的應用。

7.軟件開發

在MATLAB開發環境中，用戶更方便控制多個文件和圖形窗口；在編程方面支持函數嵌套、有條件中斷等；在圖形化方面，有更強大的圖形標注和處理功能；在輸入輸出方面，可以直接與Excel和HDF5進行連接。