第1章 MATLAB R2010a環境

1.1 MATLAB簡介

MATLAB（Matrix Laboratory，矩陣實驗室）是MathWorks公司開發的，目前國際上最流行，應用最廣泛的科學與工程計算軟件。MATLAB即Matrix + Laboratory，又稱為“矩陣實驗室”，其強項就是高效的矩陣計算。

MATLAB是MATLAB產品家族的基礎，數學運算功能強大，如矩陣運算、數值分析算法。MATLAB集成了二維和三維圖形功能，以完成相應數值可視化的工作，并且提供了一種交互式的高級編程語言——M語言，利用M語言可以通過編寫腳本或者函數文件實現用戶自己的算法。MATLAB Compiler是一種編譯工具，它能夠將那些利用MATLAB提供的編程語言——M語言編寫的函數文件編譯生成函數庫、可執行文件COM組件等，使MATLAB能夠同其他高級編程語言，如C/C++語言，進行混合應用，以提高程序的運行效率。 利用M語言還開發了相應的MATLAB專業工具箱函數供用戶直接使用。

Simulink是基于MATLAB的框圖設計環境，可以用來對各種動態系統進行建模、分析和仿真，如航空航天動力學系統、衛星控制制導系統、通信系統、船舶及汽車等，其中包括連續，離散，條件執行，事件驅動，單速率，多速率和混雜系統等。Simulink提供了利用鼠標拖曳的方法建立系統框圖模型的圖形界面，而且Simulink還提供了豐富的功能塊及不同的專業模塊集合，利用Simulink幾乎可以做到不書寫一行代碼完成整個動態系統的建模工作。

MATLAB是目前發展最快的軟件之一，自MathWorks公司推出MATLAB R2006版之后，每年都有新的版本，繼MATLAB R2007、MATLAB R2008和MATLAB R2009版后， MathWorks公司于2010年2月推出了MATLAB R2010a產品族，其中MATLAB為7.10版，Simulink為7.5版。MATLAB在多線程計算、視頻圖像算法等方面更加突出，能夠從為7.5版。

Symbolic math Toolbox中生成Simscape語言方程，Simulink中增加了Simulink PLC Coder。本書對R2010a產品族版本進行介紹。

1.1.1 MATLAB工具箱

MATLAB的基本部分是MATLAB的核心，工具箱是擴展部分。工具箱實際上是用MATLAB的基本語句編成的各種子程序集，用于解決某一方面的專門問題或實現某一類的新算法。目前，MATLAB產品的工具箱分別涵蓋了數據獲取、科學計算、控制系統設計與分析、數字信號處理、數字圖像處理、金融財務分析及生物遺傳工程等專業領域。

工具箱的應用算法是開放的、可擴展的，用戶不僅可以查看其中的算法，還可以針對一些算法進行修改，甚至可以開發自己的算法以擴充工具箱的功能。這些工具箱可以任意增減，任何人可以自己生成MATLAB工具箱，很多研究成果被直接做成MATLAB工具箱發布。MathWorks除了本身提供的工具箱外還有合作伙伴提供的工具箱。成百上千個免費的MATLAB工具箱可以從Internet上獲得。

MATLAB有以下主要的工具箱。

（1）控制系統工具箱（Control System Toolbox）：主要應用于連續系統設計和離散系統設計，傳遞函數和狀態空間模型建立，模型轉換，方程求解，頻域響應，時域響應，根軌跡分析，增益選擇，極點分配等。

（2）信號處理工具箱（Signal Processing Toolbox）：主要應用于數字和模擬濾波器設計，應用及仿真，參數化模型，譜分析和估計，FFT變換，DCT變換等。

（3）神經網絡工具箱（Neural Network Toolbox）：主要應用于BP網絡，Hopfield、Kohonen網絡，徑向基函數網絡，競爭、線性、Sigmoidal等傳遞函數，前饋、遞歸等網絡結構，性能分析及應用，自組織網絡等。

（4）模糊邏輯控制工具箱（Fuzzy Logic Toolbox）：主要應用于友好的交互設計界面，自適應神經—模糊學習、聚類及Sugeno推理，支持Simulink動態仿真，可生成C語言源代碼等。

（5）圖像處理工具箱（Image Processing Toolbox）：主要應用于二維濾波器設計和濾波輸入，圖像恢復增強，色彩、集合及形態操作，二維變換，圖像分析和統計等。

（7）優化工具箱（Optimization Toolbox）：主要應用于線性規劃和二次規劃，求函數的最大值和最小值，多目標優化，約束條件下的優化，非線性方程求解等。

（8）統計工具箱（Statistics Toolbox）：主要應用于概率分布和隨機數生成，多變量分析，回歸分析，主極分析，假設檢驗等。

（9）符號數學工具箱（Symbolic Math Toolbox）：主要實現符號運算，包括極限、微積分、符號方程等。

1.1.2 MATLAB功能和特點

MATLAB集科學與工程計算、圖形可視化、圖像處理、多媒體處理于一體，并提供了Windows圖形界面設計方法。MATLAB語言有以下特點。

1.功能強大

MATLAB語言的功能強大體現在以下幾個方面。

（1）運算功能強大。MATLAB是以復數矩陣為基本編程單元的程序設計語言，其強大的運算功能使其成為世界頂尖的數學應用軟件之一。

MATLAB的數值運算要素不是單個數據，而是矩陣，每個變量代表一個矩陣，矩陣有m×n個元素，每個元素都可視為復數，所有的運算包括加、減、乘、除和函數運算等都對矩陣和復數有效；另外，通過MATLAB的符號工具箱，可以解決在數學、應用科學和工程計算領域中常常遇到的符號計算問題。

（2）功能豐富的工具箱。大量針對各專業應用的工具箱的提供，使MATLAB適用于不同領域。

（3）文字處理功能強大。MATLAB的Notebook為用戶提供了強大的文字處理功能，允許用戶從Word訪問MATLAB的數值計算和可視化結果。通過使用MATLAB的Notebook，用戶可以創建MATLAB的程序文檔、技術報告、注釋文檔、手冊或教科書。

2.人機界面友好，編程效率高

MATLAB的語言規則與筆算式相似，矩陣的行列數無須定義，MATLAB的命令表達方式與標準的數學表達式非常相近，易寫、易讀并易于在科技人員之間交流。

MATLAB是以解釋方式工作的，即它對每條語句解釋后立即執行，輸入算式無須編譯立即得出結果，若有錯誤也立即做出反應，便于編程者立即改正。這些都大大減輕了編程和調試的工作量，提高了編程效率。

3.強大而智能化的作圖功能

MATLAB可以方便地將工程計算的結果可視化，使原始數據的關系更加清晰明了，并揭示數據間的內在聯系。MATLAB能夠根椐輸入數據自動確定最佳坐標，可規定多種坐標系（如極坐標系、對數坐標系等），可設置不同顏色、線性、視角等，并能繪制三維坐標中的曲線和曲面。

4.可擴展性強

MATLAB軟件包括基本部分和工具箱兩大部分，具有良好的可擴展性。MATLAB的函數大多為ASCII文件，可以直接編輯和修改。MATLAB的工具箱可以任意增減。

5.Simulink動態仿真功能

MATLAB的Simulink提供了動態仿真的功能，用戶通過繪制框圖模擬線性、非線性、連續或離散的系統，通過Simulink能夠仿真并分析該系統。

1.2 MATLAB R2010a的環境設置

MATLAB R2010a版的界面操作非常方便，提供了多文檔管理，是數據分析和算法的交互式開發環境。MATLAB R2010a版啟動后的運行界面稱為MATLAB操作窗口，默認的操作窗口如圖1.1所示。

MATLAB的操作界面是1個高度集成的工作界面，引入了大量的交互工作窗口并按一定的次序和關系連接在一起。它的通用操作界面包括多個常用的窗口，如圖1.1所示為默認窗口，包括：命令窗口（Command Window）、工作空間/當前目錄窗口（Workspace/Current older）和歷史命令窗口（Command History）等。

圖1.1 MATLAB R2010a版的默認操作窗口

1.2.1 菜單欄

MATLAB操作界面菜單提供了“File”、“Edit”、“Debug”、“Desktop”、“Window”和“Help”等菜單，下面分別進行介紹。

1.File菜單

File菜單用于對文件進行操作，File菜單如圖1.2所示，對應的常用功能如表1.1所示。

圖1.2 File菜單

表1.1 File菜單常用功能表

2.Edit菜單

Edit菜單如圖1.3所示。Edit菜單的各菜單項與Windows的Edit菜單相似，其中“Paste to Workspace”有點特殊，可以用來打開數據輸入向導對話框“Import Wizard”，將剪貼板的數據輸入到MATLAB工作空間中。

圖1.3 Edit菜單

MATLAB R2010a新增了“Find…”和“Find Files…”分別用來在窗口中查找變量和文件名。

3.Debug菜單

Debug菜單的各菜單項用于調試程序，其菜單項的功能如表1.2所示。

表1.2 Debug菜單的菜單項功能表

4.Desktop菜單

Desktop菜單用于對界面中各窗口進行打開和調整大小等操作，如圖1.4所示，新增了對窗口進行調整尺寸大小的菜單。對應的主要功能如表1.3所示。

圖1.4 Desktop菜單

表1.3 Desktop菜單的主要功能表

5.Windows菜單

Windows菜單提供了在已打開的各窗口之間切換的功能。

6.Help菜單

Help菜單提供了進入各類幫助系統的方法，如圖1.5所示，通過菜單項打開幫助窗口，顯示各部分的幫助內容。

7.開始菜單

在MATLAB操作界面的左下角有一個按鈕，單擊該按鈕就會出現如圖1.6所示的開始菜單。

開始菜單中顯示的為現場菜單，包括如下幾個部分。

（1）MATLAB、Toolboxes和Simulink的常用工具。

（2）Shotcuts介紹如何創建和管理用戶自己的快捷方式。

（3）Desktop Tools提供了快速的打開界面窗口方式，Web、Get Product Trails和Check for Updates用于從網絡上獲取產品幫助和在線升級。

（4）Preferences用于打開設置參數的窗口，Find Files用于查找文件，Help和Demos用于打開幫助和演示窗口。

圖1.5 Help菜單

圖1.6 開始菜單

1.2.2 工具欄

工具欄是在編程環境下提供的對常用命令的快速訪問。單擊工具欄上的按鈕，則執行該按鈕所代表的操作。MATLAB R2010a的默認工具欄如圖1.7所示，當鼠標停留在工具欄按鈕上時可顯示出該按鈕的功能。

圖1.7 默認工具欄

1.3 通用操作界面窗口

MATLAB R2010a操作界面的默認窗口如圖1.1所示，MATLAB的通用操作界面包括多個常用的窗口，分別是：命令窗口、歷史命令窗口、當前目錄瀏覽器窗口、工作空間瀏覽器窗口、變量編輯器窗口、M文件編輯/調試器窗口、幫助導航/瀏覽器窗口和程序性能剖析窗口。

1.3.1 命令窗口（Command Window）

命令窗口默認地出現在MATLAB界面（如圖1.1所示）的右側，是進行MATLAB命令操作的最主要窗口，可以把命令窗口當做高級的“草稿紙”。在命令窗口中可輸入各種MATLAB的命令、函數和表達式，并顯示除圖形外的所有運算結果。

命令窗口也可以單獨顯示，如果選擇菜單“Desktop”→“Undock Command Window”命令，或是單擊命令窗口右上角的按鈕，或是直接拖曳命令窗口離開操作界面都會出現如圖1.8所示單獨的命令窗口。

圖1.8 單獨的命令窗口

單擊命令窗口右上角的按鈕，可使單獨的命令窗口返回MATLAB界面。

（1）命令行的顯示方式。MATLAB版運行時，命令窗口中的每個命令行前會出現提示符“>>”。命令窗口內顯示的字符和數值采用不同的顏色，在默認情況下，輸入的命令、表達式及計算結果等采用黑色字體；字符串采用赭紅色；“if”、“for”等關鍵詞采用藍色。

【例1.1】 在命令窗口中輸入不同的數值和語句，并查看其顯示方式。

>> a=12.5
a=
  12.5000
>> b='Hello'
b=
Hello
>> if a>0 c=5 ,end
c=
    5

其顯示如圖1.8所示，其中“>>”符號所在行可輸入命令，沒有“>>”符號的行顯示結果。

（2）命令窗口中命令行的編輯。由于MATLAB把命令窗口中輸入的所有命令都記錄在內存中專門的“歷史命令（Command History）”空間中，因此MATLAB命令窗口不僅可以對輸入的命令進行編輯和運行，而且還可以對已輸入的命令進行回調、編輯和重運行。命令窗口中行編輯的常用操作鍵如表1.4所示。

表1.4 命令窗口中行編輯的常用操作鍵

（3）命令窗口中的標點符號。MATLAB常用標點符號的功能如表1.5所示。

表1.5 MATLAB常用標點符號的功能

注意

以上的符號一定要在英文狀態下輸入，MATLAB不能識別中文標點符號。

【例1.2】 在命令窗口中使用不同的標點符號。

>>a=12.5,b='Hello'          %逗號表示分隔命令，單引號構成字符串，點號為小數點
a=
  12.5000
b=
Hello
>>c=[12;34;56]              %[]表示構成矩陣，分號用來分隔行，空格用來分隔元素
c=
    1    2
    3    4
    5    6
>>d=a*…                    %…表示續行
c
d=
  12.5000   25.0000
  37.5000   50.0000
  62.5000   75.0000

（4）數值計算結果的顯示格式及設置。在命令窗口中，默認情況下數值計算結果的顯示格式為：當數值為整數，以整數顯示；當數值為實數，以小數后4位的精度近似顯示，即以“短（Short）”格式顯示；如果數值的有效數字超出了這一范圍，則以科學計數法顯示結果。

用戶可以根據需要，對命令窗口的字體風格、大小、顏色和數值計算結果的顯示格式進行設置。設置方法有以下兩種。

① 在MATLAB的界面選擇菜單“File”→“Preferences”命令，則會出現參數設置對話框，如圖1.9所示；在對話框的左欄選中“Command Window”項，在右邊的“Numeric format”欄設置數據的顯示格式。設置后立即生效，并且這種設置不因MATLAB關閉而改變，除非用戶進行重新設置。

圖1.9 參數設置對話框

② 還可以直接在命令窗口中通過輸入“format”命令進行數值顯示格式的設置。

語法：

format   格式描述

MATLAB的數值顯示的format格式如表1.6所示。

表1.6 數值顯示的format格式

注意

數值的顯示精度并不是代表數值的存儲精度，上表中使用不同格式顯示π，但存儲的π精度不變。

（5）命令窗口的清空命令。

clc：用于清空命令窗口中的所有顯示內容，清空后命令窗口就是空白了。

1.3.2 歷史命令窗口（Command History）

歷史命令窗口默認地出現在MATLAB界面（如圖1.1所示）的左下側，用來記錄并顯示已經運行過的命令、函數和表達式，并允許用戶對它們進行選擇、復制和重運行，用戶可以方便地輸入和修改命令，選擇多行命令以產生M文件。

歷史命令窗口如圖1.10所示。歷史命令窗口包括：每次開啟MATLAB的時間和每次開啟后在命令窗口中運行過的所有命令行。

圖1.10 歷史命令窗口

在歷史命令窗口中選擇命令行，單擊鼠標右鍵，則彈出菜單，主要功能如表1.7所示。

表1.7 歷史命令窗口的主要功能及操作方法

例如，復制和運行如圖1.10所示歷史命令窗口中的命令。

在歷史命令窗口中，先用鼠標單擊選擇“if a>0 c=5 ,end”命令，單擊鼠標右鍵選擇“Create Shortcut”菜單，則出現“Shortcut Editor”窗口，如圖1.11所示。

圖1.11 “Shortcut Editor”窗口

在“Label”欄中輸入“GreaterA”，在“Category”欄選擇“Toolbar Shortcuts”，在“Icon”欄中選擇“Standard icon”，則在“Shortcuts”欄中顯示了新增的快捷按鈕。

1.3.3 當前目錄瀏覽器窗口（Current Folder）

當前目錄瀏覽器窗口默認地出現在MATLAB界面（如圖1.1所示）左上側的后臺，用來設置當前目錄，可以隨時顯示當前目錄下的M、MDL等文件的信息，包括文件類型、文件名、最后修改時間和文件的說明信息等，并可以復制、編輯和運行M文件及裝載MAT數據文件。

當前目錄瀏覽器窗口如圖1.12所示，選擇“View”菜單中的“Size”、“Date Modified”、“Description”和“Type”，包括當前目錄設置區和文件詳細列表。

（1）當前目錄的設置。在MATLAB環境中，如果不特別指明存放數據和文件的目錄，則MATLAB默認地將它們存放在當前目錄上。用戶應把自己的目錄設置成為當前目錄。把用戶目錄設置成為當前目錄的方法有兩種。

① 在當前目錄設置區設置。在圖1.12中或MATLAB界面（圖1.1）工具欄的右側都有當前目錄設置區，可以在“設置欄”中直接填寫待設置的目錄名，或單擊圖1.1工具欄的按鈕選擇待設置目錄。

圖1.12 “Current Folder”窗口

② 通過命令設置。使用“cd”命令設置當前目錄。

語法：

cd              %顯示當前目錄
cd 目錄          %指定當前目錄
cd…             %指定上一級目錄為當前目錄

例如，要設置當前目錄為“c:\MyDir”：

>>cd c:\MyDir

（2）文件詳細列表區的使用。文件詳細列表區的主要應用功能和操作方法如表1.8所示。

表1.8 文件詳細列表區的主要應用功能和操作方法

例如，在“Current Folder”窗口中選擇【例1.1】保存的文件名“Ex0101”和【例1.2】的文件“Ex0102”，將【例 1.2】中命令行的第一行修改為和【例 1.1】相同，然后單擊鼠標右鍵在快捷菜單中選擇“Compare Selected Files”，則打開“Files and Folders Comparisons”窗口，如圖1.13所示，顯示出兩個文件的匹配情況。

圖1.13 “Files and Folders Comparisons”窗口

可以看出兩個文件有兩行匹配，其余行不匹配。對于較長的文件可以用此功能查找文件的不同。

1.3.4 工作空間窗口（Workspace）

工作空間窗口（又稱為內存窗口）默認地出現在MATLAB界面（如圖1.1所示）的左上側后臺，用于顯示所有MATLAB工作空間中的變量名、數據結構、類型、大小和字節數。在該窗口中，還可以對變量進行觀察、編輯、提取和保存。

例如，在命令窗口輸入：

>> a=12.5
>> b='Hello'
>> c=[1 2;3 4;5 6]

如圖1.14所示為工作空間窗口。

圖1.14 工作空間窗口

如圖1.14所示的工作空間窗口顯示了變量a、b、c的名稱、大小、字節數和類型，還用不同圖標表示內存變量類型。

（1）當前目錄工作空間窗口中變量的操作。對當前目錄工作空間窗口中的變量可以進行多種操作，操作方法如表1.9所示。

表1.9 工作空間窗口主要功能的操作方法

（2）通過命令管理變量。

① 把工作空間中的數據存放到MAT數據文件。

語法：

save FileName 變量1 變量2 …參數         %將變量保存到文件中

說明：FileName為MAT文件名；變量1、變量2可以省略，省略時則保存工作空間的所有變量；參數為保存的方式，有-ASCII、-append等方式。

例如：

>>save FileName1                         %把全部內存變量保存為FileName1.mat文件
>>save FileName2 a b                     %把變量a、b保存為FileName2.mat文件
>>save FileName3 a b-append              %把變量a、b添加到FileName3.mat文件中

② 從數據文件中取出變量存放到工作空間。

語法：

load FileName 變量1 變量2…

說明：變量1、變量2可以省略，省略時則裝載所有變量。

例如：

>>load Filename1                 %把FileName1.mat文件中的全部變量裝入內存
>>load FileName2 a b             %把FileName2.mat文件中的a、b變量裝入內存

③ 查閱MATLAB內存變量名。

語法：

who

例如，查閱工作空間中的a、b、c這3個變量：

>> who
Your variables are:
a  b  c

④ 查閱MATLAB內存變量變量名、大小、類型和字節數。

語法：

whos

例如：

>> whos
  Name      Size             Byte   Class
  a         1x1              8   double array
  b         1x5              10  char array
  c         3x2              48  double array
Grand total is 12 elements using 66 bytes

⑤ 刪除工作空間中的變量。

語法：

clear                          %刪除內存中的所有變量
clear 變量名1變量名2 …           %刪除內存中的多個變量

例如，在工作空間中刪除變量a：

>> clear a
>> who
Your variables are:
b  c

當執行M文件結束后，如果再次執行，則經常需要使用clear命令清除在工作空間中的變量。

注意

用clear命令清除工作空間的變量，系統不會要求確認，而是無條件清除，且不會恢復。

⑥ 查詢工作空間中是否存在某個變量。

語法：

i=exist('X')            %查詢工作空間中是否有'X'變量

說明：

● i=1 ：表示存在1個變量名為'X'的變量；

● i=2 ：表示存在1個名為'X.m'的文件；

● i=3 ：表示存在1個名為'X.mex'的文件；

● i=4 ：表示存在1個名為'X.mdl'文件；

● i=5 ：表示存在1個名為'X'的內部函數；

● i=0 ：表示不存在以上變量和文件。

1.3.5 變量編輯器窗口（Variable Editor

在默認情況下，變量編輯器窗口不隨MATLAB操作界面的出現而啟動。只有在工作空間窗口中選擇數值、變量名，單擊鼠標右鍵，出現快捷菜單，選擇“Open Selection”菜單或者雙擊該變量時才會出現“Variable Editor”變量編輯器窗口，并且變量會出現在該窗口中。

如圖1.15所示為變量“c=[1 2;3 4;5 6]”出現在“Variable Editor”變量編輯器窗口。

圖1.15 “Variable Editor”變量編輯器窗口

可以在“Variable Editor”變量編輯器窗口中對變量進行如下所述的編輯和修改，甚至還可以更改數據結構和顯示方式。

（1）在“Numeric format”欄中改變變量的顯示類型。

（2）在“Size”、“by”欄中改變數組的大小。

（3）逐格修改數組中的元素值。

在圖1.15中選擇所有的元素，單擊工具欄中的按鈕，則會出現如圖1.16所示的波形圖。

圖1.16 波形圖

1.3.6 M文件編輯/調試器窗口（Editor/Debugger）

在默認情況下，M文件編輯/調試器窗口不隨MATLAB界面的出現而啟動。只有需要編寫M文件（擴展名為.m）時，才啟動該窗口。如圖1.17所示為M文件編輯/調試器窗口。

圖1.17 M文件編輯/調試器窗口

如圖1.17所示打開了1個“Ex0101.m”文件的M文件編輯/調試器窗口，M文件編輯/調試器不僅可以編輯M文件，而且還可以對M文件進行交互式調試；不僅可處理帶.m擴展名的文件，而且還可以閱讀和編輯其他ASCII碼文件。

M文件編輯/調試器窗口的啟動方法有以下幾種。

（1）單擊MATLAB界面上的圖標，或者選擇菜單“File”→“New”→“Script”\“Function”命令，可打開空白的M文件編輯器。

（2）單擊MATLAB界面上的圖標，或者選擇菜單“File”→“Open”命令，在打開的“Open”對話框中填寫所選文件名，單擊“打開”按鈕，就可出現相應的M文件編輯器。

（3）用鼠標雙擊當前目錄窗口中的M文件（擴展名為.m），可直接打開相應文件的M文件編輯器。

1.3.7 程序性能剖析窗口（Profiler）

程序性能剖析窗口用來對MATLAB的M文件中各命令的耗時進行分析。在Current Folder窗口中選擇M文件后，選擇菜單“Desktop”→“Profiler”命令；或在命令窗口輸入“profile viewer”；或者選擇菜單“Start”→“MATLAB”→“Profiler”命令，就可以獨立出現程序性能剖析窗口，如圖1.18所示。在該窗口中可以查看命令的運行時間，以便提高運行速度。

圖1.18 程序性能剖析窗口

1.3.8 MATLAB R2010a幫助

MATLAB R2010a幫助非常強大，用戶可以通過全面的幫助系統迅速掌握MATLAB的所有功能。使用以下方式都可以打開幫助窗口：

① 當單擊工具欄中的圖標；

② 選擇菜單“Desktop”→“Help”命令；

③ 選擇菜單“Help”→“Product Help”命令；

④ 選擇“Start”→“Help”命令。

1.幫助窗口

打開幫助窗口，如圖1.19所示的幫助窗口界面由左側的Help Navigator（幫助導航器）和右側的Help Browser（幫助瀏覽器）兩部分組成。幫助導航器的功能是向用戶提供各種不同的幫助手段，分為“Contents”和“Search Results”兩個選項窗口。

圖1.19 幫助窗口

（1）“Contents”選項窗口。“Contents”選項窗口為可展開的樹狀結構，向用戶提供全方位系統幫助的向導圖。用鼠標單擊目錄，條在左邊的幫助瀏覽器中就會顯示出相應的HTML幫助文件。

“Contents”選項窗口顯示的目錄條目包括如下幾個選項。

① “Release Notes”主要介紹MATLAB R2010a版本升級的變化，該版本的新特點和功能等。

② “Installation”介紹各種環境下的安裝方法。

③ “MATLAB”介紹MATLAB的應用。

“Getting Started”對MATLAB的環境、圖形和編程進行入門級簡單介紹。

“User Guide”對MATLAB中各種功能的入門級用戶提供向導。

“Functions”將MATLAB中的內部函數進行分類，并介紹功能和舉例。

“Examples”較全面地進行舉例和圖形界面演示。

“Demos”使用視頻和文件進行詳細地演示實例。

“Release Notes”介紹MATALB的各版本特性、功能。

例如，在“Help”窗口中選擇菜單“MATLAB”→“Demos”→“Getting Started”→“Getting Started with MATLAB (5 min, 18 sec)”命令，單擊“Run this demo”按鈕，則會打開MathWorks公司技術支持網站提供的視頻介紹，通過視頻了解MATLAB的入門，如圖1.20所示。

圖1.20 “Demos”窗口

④ 常用工具箱。

在“MATLAB”文件夾下面列出了MATLAB R2010a的常用工具箱，包括“Control System Toolbox”等，每個工具箱的目錄條也與“MATLAB”一樣有“Getting Started”等子目錄，用于進行各方面詳細介紹。

（2）“Search Results”選項窗口。“Search Results”選項窗口是通過關鍵詞查找全文中與之匹配的條目。

2.通過命令實現幫助

通過MATLAB的幫助命令可以得到純文本形式的幫助信息，MATLAB的命令、函數的M文件都有純文本形式的注釋，用來簡要描述該文件的調用格式和輸入/輸出變量的含義。

（1）help：顯示MATLAB命令和M文件的幫助信息。

語法：

help     %列出所有主要的幫助主題，每個幫助主題與MATLAB搜索路徑的一個目錄名相對應
help topic %給出指定主題的幫助，主題可以是函數、目錄或局部路徑

例如，在命令窗口輸入“help abs”（絕對值函數）命令，顯示該M文件的注釋行，得出具體函數的用法說明：

>> help abs
 ABS   Absolute value
    ABS(X) is the absolute value of the elements of X. When
    X is complex, ABS(X) is the complex modulus (magnitude) of
    the elements of X.
    See also SIGN, ANGLE, UNWRAP
 Overloaded methods
    help sym/abs.m

（2）lookfor：在所有的幫助條目中搜索關鍵字，常用來查找具有某種功能而不知道準確名字的命令。

語法：

lookfor topic   %把在搜索中發現與關鍵字相匹配的所有M文件的H1行（第1行注釋）都顯示出來
lookfor topic-all %在所有M文件中搜索關鍵字

例如，在命令窗口輸入“lookfor simulink”，查看幫助信息。

（3）doc：打開并顯示幫助窗口，如圖1.19所示。

語法：

doc
doc topic      %打開幫助導航/瀏覽器窗口顯示指定的主題信息

3.通過Web查找幫助信息

MathWorks公司提供了技術支持網站，通過該網站用戶可以找到相關的MATLAB書籍介紹，MATLAB使用建議，常見問題解答和其他MATLAB用戶提供的應用程序等。

在MATLAB的界面或各獨立出現的交互窗口中進行選擇菜單“Help”→“Web Sources”命令，就可以打開MathWorks網頁并查找相應的幫助信息。

1.4 MATLAB R2010a其他管理

1.4.1 MATLAB用戶文件格式

MATLAB的用戶文件格式通常有以下幾種。

1.程序文件

程序文件即M文件，其文件的擴展名為.m，包括主程序和函數文件，M文件通過M文件編輯/調試器生成。MATLAB的各工具箱中的函數大部分是M文件。

2.數據文件

數據文件即MAT文件，其文件的擴展名為.mat，用來保存工作空間的數據變量。數據文件可以通過在命令窗口中輸入“save”命令生成。

3.可執行文件

可執行文件即MEX文件，其文件的擴展名為.mex，由MATLAB的編譯器對M文件進行編譯后產生，其運行速度比直接執行M文件快得多。

4.圖形文件

圖形文件的擴展名為.fig，可以在“File”菜單中創建和打開，也可由MATLAB的繪圖命令和圖形用戶界面窗口產生。

5.模型文件

模型文件擴展名為.mdl，是由Simulink工具箱建模生成的。另外，還有.s文件仿真文件。

1.4.2 設置搜索路徑

MATLAB的所有文件（包括M、MAT、MEX）都被存放在一組結構嚴密的目錄上。

MATLAB在工作時，就是按照搜索路徑從各目錄上尋找所需調用的文件、函數和數據。

1.MATLAB的基本搜索過程

當用戶在命令窗口的提示符“>>”后輸入1個名字如“X”時，則MATLAB按照以下步驟進行搜索。

（1）在MATLAB內存中進行檢查，檢查X是否為工作空間的變量或特殊變量。

（2）檢查X是否為MATLAB的內部函數（Built-in Function）。

（3）在當前目錄上，檢查是否有名為“X.m”或“X.mex”的文件存在。

（4）在MATLAB搜索路徑的所有其他目錄中，檢查是否有名為“X.m”或 “X.mex”的文件存在。

（5）如果都不是，則MATLAB發出錯誤信息。

注意

命令“exist”和“load”執行時也都遵循MATLAB搜索步驟的先后次序。

2.顯示當前目錄是否在搜索路徑中

在“Current Folder”窗口中可以查看當前路徑中的文件夾是否在搜索路徑中，選擇菜單“File”→“Preferences…”命令，在出現的“Preferences”窗口左側欄中選擇“Current Folder”，在右側欄的“Path indication”選項中選擇“Indicate inaccessible files”和“Show tooltip explaining why files are inaccessible”，并將“Text and icon transparency”調整到最前面，如圖1.21所示，單擊“OK”按鈕保存設置。

圖1.21 “Preferences”窗口

在“Current Folder”窗口中將鼠標放在目錄上，則可以顯示出是否在搜索路徑中的說明，如圖1.22所示。

圖1.22 “Current Folder”窗口

3.MATLAB搜索路徑的擴展和修改

當用戶的某些目錄不在搜索路徑上，而用戶需要用這些目錄與MATLAB交換信息時，或者需要用某個目錄存放運行中產生的文件和數據時，則必須修改搜索路徑。

（1）利用設置路徑對話框修改搜索路徑。通過打開路徑對話框修改搜索路徑有兩種方法。

① 在MATLAB界面中選擇菜單“File” →“Set Path”命令。

② 在命令窗口運行“pathtool”命令，就會出現如圖1.23所示的“設置路徑”對話框。

圖1.23 “設置路徑”對話框

在圖1.23中可以看到MATLAB的搜索路徑，并可以單擊“Add Folder…”和“Add with Subfolders…”按鈕打開瀏覽文件夾窗口來添加搜索目錄。如果單擊了“Save”按鈕，則添加的搜索目錄不會因MATLAB的關閉而消失；也可單擊“Remove”按鈕將已有的目錄刪除；單擊“Move to Top”、“Move Up”、“Move Down”和“Move to Bottom”按鈕設置搜索路徑的先后順序。

（2）利用path命令設置搜索路徑。利用path命令可以顯示和添加搜索路徑，用path命令擴展的搜索路徑僅在當前MATLAB環境下有效。

語法：

path                              %列出MATLAB的搜索路徑
path （path,'新增目錄'）            %在MATLAB的搜索路徑的末尾添加新目錄

例如，在MATLAB的搜索路徑的末尾添加已有目錄“c:\MyDir”：

>> path(path,'c: \MyDir ')

（3）在“Current Folder”窗口中設置搜索路徑。

在“Current Folder”窗口中選擇文件夾，單擊鼠標右鍵出現快捷菜單，如圖1.24所示。選擇“exe”文件夾，單擊鼠標右鍵選擇“Add to Path”菜單，如果選擇“Selected Folders”菜單，則添加到搜索路徑；如果選擇“Remove from Path”菜單，則可以從搜索路徑刪除。

圖1.24 增加“搜索路徑”

1.4.3 文件管理命令

MATLAB的命令窗口可以在不退出MATLAB環境的條件下，通過在命令前加“！”符號，直接運行DOS操作系統的文件管理命令，例如，“!dir”、“!type”、“!copy”和“!print”等。

MATLAB本身也有文件管理的命令，常用的命令有以下6種。

（1）列出當前目錄下的M、MAT、MEX文件清單。

語法：

what

例如，當前目錄為“D: \MATLAB6p1\toolbox\matlab\elfun”：

>> what
M-files in the current directory D:\MATLAB6p1\toolbox\matlab\elfun
Contents      asech         cosh          isreal        sec
abs           asin          cot           log           sech
acos          asinh         coth          log10         sign
acosh         atan          cplxpair      log2          sin
acot          atan2         csc           mod           sinh
acoth         atanh         csch          nextpow2      sqrt
acsc          ceil          exp           pow2          tan
acsch         complex       fix           real          tanh
angle         conj          floor         rem           unwrap
asec          cos           imag          round
MEX-files in the current directory D:\MATLAB6p1\toolbox\matlab\elfun
complex

（2）列出指定目錄下的文件和子目錄清單。

語法：

dir            %列出當前目錄下的文件和子目錄清單
dir 目錄名      %列出指定目錄下的文件和子目錄清單

（3）顯示指定M文件的內容。

語法：

type 文件名           %顯示指定M文件的內容

例如，顯示“abs.m”文件的注釋內容：

>> type abs.m
%ABS   Absolute value
%   ABS(X)is the absolute value of the elements of X.When
%   X is complex,ABS(X)is the complex modulus(magnitude)of
%   the elements of X
%
%   See also SIGN,ANGLE,UNWRAP
%   Copyright 1984-2001 The MathWorks,Inc
%   $Revision:5.8$  $Date:2001/04/15 12:02:51$
%   Built-in function

（4）指出M文件、MEX文件、MAT文件、工作空間變量、內置函數或Simulink模型所在的目錄。

語法：

which 文件名          %指出文件所在的目錄

例如，顯示“abs.m”所在的目錄：

>> which abs.m
D:\MATLAB6p1\toolbox\matlab\elfun\abs.m

（5）返回安裝MATLAB的根目錄。

語法：

matlabroot

例如：

>> matlabroot
ans =
C:\Program Files\MATLAB\R2010a

1.4.4 退出MATLAB

若要退出MATLAB環境，則可以使用以下任何一種方式。

（1）在MATLAB的命令窗口輸入“exit”命令。

（2）在MATLAB的命令窗口輸入“quit”命令。

（3）直接單擊MATLAB命令窗口中的按鈕。

1.5 1個實例

大家可以通過下面1個實例，對MATLAB的通用操作界面更加熟悉，并且掌握在命令窗口中使用簡單的命令。

【例1.3】 MATLAB通用操作界面的綜合運用。

按照以下步驟進行。

（1）啟動MATLAB。

（2）在命令窗口（Command Window）中輸入以下幾行命令，創建4個變量：

>>a=[1 2 3; 4 5 6;7 8 9];
>>b=[1 1 1;2 2 2;3 3 3 ];
>>c='MATLAB'
>>d=a+b*i

（3）打開工作空間瀏覽器窗口（Workspace）查看變量，共有4個變量，如圖1.25所示為MATLAB界面的左上側的工作空間窗口。

圖1.25 工作空間窗口

（4）雙擊其中的變量“d”，出現變量編輯器窗口（Variable Editor），如圖1.26所示為該變量的詳細信息。

圖1.26 變量編輯器窗口

（5）打開歷史命令窗口（Command History），如圖1.27所示，選擇上面的4行命令，單擊鼠標右鍵，在快捷菜單中選擇“Create M-File”命令生成M文件。

（6）出現M文件編輯/調試器窗口（Editor/Debugger），如圖1.28所示。

在第一行添加注釋語句“%MATLAB Desktop Example”，單擊工具欄的“Save”按鈕，將該文件保存為“c:\MyDir\Ex0103.m”。

圖1.27 歷史命令窗口

圖1.28 M文件編輯/調試器窗口

在上圖中選擇工具欄的按鈕可以運行該程序，在運行之前會彈出一個對話框如圖1.29所示，詢問是否修改當前路徑，可以選擇“Change Folder”或者“Add to Path”按鈕修改當前路徑，或將該路徑添加到搜索路徑中。

圖1.29 路徑修改對話框

（7）如果當前路徑不是用戶路徑，則可以打開當前目錄瀏覽器窗口（Current Directory Browser），將當前目錄設置為“c:\MyDir”，可以看到剛保存的“ex0103.m”文件，在命令窗口輸入“ex0103”運行該文件。

（8）在命令窗口輸入“save Ex0103”命令，則在當前目錄工作空間窗口可以看到當前目錄下生成了1個“Ex0103.mat”數據文件，如圖1.30所示。

（9）在命令窗口輸入“exit”命令退出MATLAB。

（10）重新啟動MATLAB后，在命令窗口輸入“Ex0103”則不能運行該文件，該文件不在MATLAB的搜索路徑中。選擇MATLAB界面中的菜單“File”→“Set Path”命令，打開設置路徑對話框，將“C:\MyDir”目錄添加到搜索路徑中，如圖1.31所示，單擊“Save”按鈕關閉該對話框，重新輸入“ex0103”則可以運行該文件。

圖1.30 當前目錄工作空間窗口

圖1.31 設置路徑對話框

（11）退出MATLAB后重新啟動，打開工作空間窗口看到沒有內存變量。如果要導入“Ex0103.mat”數據文件的變量，則可選擇菜單“File”→“Import Data”命令，然后選擇“C:\MyDir\ Ex0103.mat”文件，如圖1.32所示為“Import Wizard”窗口。

圖1.32 “Import Wizard”窗口

在“Import Wizard”窗口選中需要導入的變量前的復選框，在圖中選擇了a、b、d 3個變量后，單擊“Finish”按鈕，查看工作空間窗口中出現的3個變量。

（12）如在MATLAB命令窗口輸入“ex0103”則可以運行該文件。如果輸入“type Ex0103”命令，則可以看到該文件的內容顯示如下。

>> type ex0103
a=[1 2 3; 4 5 6;7 8 9];
b=[1 1 1;2 2 2;3 3 3 ];
c='計算';
d=a+b*I