【数学建模】matlab的基本用法讲解

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【数学建模】matlab的基本用法讲解

0. MALLAB的安装包及安装方法

MALLAB的安装

1. MATLAB界面与基本操作

MATLAB界面与基本操作

初始界面：

初始界面

刚开始的界面只要一个命令行窗口，为了使编辑界面出现我们需要新建一个文件，注意存放文件的文件夹一定要是英文命名，新建文件后打开就会出现编辑器。新建完文件后，点击左上角的新建脚本就会弹出编辑器了。

编辑器

1.1 MATLAB的基本操作

1. 在命令行中输入指令

• 输入完成指令后，敲回车就执行。

1. 在脚本文件中编写程序后运行

• 脚本文件，就是存放代码的文件，尾缀.m

脚本文件

当你在脚本文件中写完代码后，如果你要运行就要先保存一次文件。运行后结果会显示在下方的命令行窗口，同时右侧的工具区也会显示变量的值，有点类似vs2022调试后的监视窗口

• 实时脚本文件，可插入图片，运行时会把结果显示在代码旁边，很适用。

实时编辑器

点击左上角的新建里面就会有一个实时脚本文件，运行时会把结果显示在代码旁边，不会再下命令行中显示。

1. 在函数文件中编写程序，然后在脚本文件中调用

• 函数文件相当于做好一个工具，以后到了需要的时候直接调用就可以了，尾缀也是.m
• 有固定的格式，例如：function[sigma,theta,x,y,final_res] = simple(f,a,b,index)

1. 符号

• 注释：%后面写的内容都是注释，类似于C/C++的//或者python的#
• 分号：写完一行代码，该行末尾加个分号，会被执行计算，但不会在命令行窗口显示输出
• 命令行输入：clc（清空命令行）,clear（清空工作区）,按上方向键调用历史命令，有点类似Linux操作。

在实时脚本文件中，通过运行节可以实现代码的分段运行。

实现代码的分段运行

2. MATLAB字符串和文本

2.1 string变量

1. 双引号（英文的） 当我们要定义一个字符串变量时，可以写

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

t = "hello world"

和C语言的语法也没啥区别。 如果字符串中本质需要右双引号，这就和C语言的处理方法不同了，我们需要加上双重双引号

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

t = "hello ""haha"" world"

这样的话，t就会等于hello "haha" world 2. 字符串和数组的区别 tmp = 1+1，运行结果是2 tmp = “1+1”，运行结果是1+1 3. 字符串添加数据

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

a = t+"haha"

矩阵存储多个元素

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

b = ["a","bb","ccc","dddd"]

演示：

矩阵存储多个元素

2.2 char变量

1. 单引号 字符串表示的数据并不对于到文本，例如：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

tmp = 'hellomatlab'

char变量

运行出来的结果是1X11，如果是字符串这里会是1X1。也就相当于这是一个字符数组。

如果字符串本身右单引号，则在单引号位置使用双重单引号 如果需要选择第4个字符：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

s = tmp(4)
%s就会等于l

MATLAB的数组下标是从1开始的，同时也不能越界访问。

1. 添加内容 使用方括号把多个字符数组串联起来

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

tmp2 = [tmp,'haha']

注意：双引号得到是是1个string变量，单引号得到是是多个char变量

3. MATLAB的矩阵运算

1. 创建一个1行6列的矩阵：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

a = [1 3 5 7 9 11]

1. 对矩阵中的每个元素都加上3

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

b = a+3

正常在线性代数的课程都会讲，矩阵的相加只能是同类型的矩阵，所有这里MATLAB会将3变一个充满的3的和a同类型的矩阵相加。 演示：

演示

1. plot函数绘图，以索引为横坐标，索引就是该数组在矩阵里的第几个类似于数组下标

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

plot(b)
grid on %在图片中添加网格线

演示

1. 多维矩阵的创建，以空格或逗号分割同一行元素，分号分割各行. 常见运算：转置、取逆、求特征值会特征向量

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

a = [3 2 1;2 4 1;3 9 2]
b = a' %求转置
[d,v] = eig(a)  %求特征值和特征向量
e = inv(a) %求逆矩阵
f = a*e %求证，逆矩阵乘矩阵会得到1

演示：

演示

1. 矩阵乘法，和矩阵点乘

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

c = a*b  %矩阵乘法
e = a.*b %矩阵点乘，对应元素相乘

演示：

演示

6. 使用矩阵a对方程a*x = b求解，方法是使用\运算符即a的逆矩阵乘矩阵b

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

b = [1;3;5]
x= a\b
%验证，如果成立s会等于0
s = a*x-b

a的逆矩阵乘矩阵b

1. 如果一个操作数是标量，而另一个操作数不是标量，那么MATLAB会把该标量隐式扩展为另一个操作数具有相同的大小。

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

h = [1,1,1;2,2,2;3,3,3]
k = 4

l = k*h % 运算时，k会变成3*3的对角矩阵，对角线元素都是4
m = k+h % 运算时，k会变成3*3的矩阵，每个元素都是4

1. 不同维度的行向量和列向量相加 尽管在现实中的线性代数中是不可以进行这样的运算的，但是在MATLAB中会隐式扩展，将它们扩展乘可以相加的同类型矩阵。

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

n = [1,2,3,4]
p = [5;6;7]
q = n+p

对矩阵的扩展：n从1行4列的矩阵扩展成3行4列的矩阵，且扩展出的两行和原来数据相同，p同理。

对矩阵的扩展

4. 利用MATLAB作二维图

4.1 线图

plot函数用来创建x和y的简单线图

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

x = 0:0.05:30; %从0到30，每隔0.05取一次值
y = sin(x);
plot(x,y) %如果觉得线太细了，(x,y,'LineWidth',2),可变粗
xlabel("x轴标题")
ylabel("y轴标题")
grid on %显示网格线
%axis([0 20 -1.5 1.5]) %设置横纵坐标范围

线图

演示：改变横纵坐标范围

改变横纵坐标范围

多组数据显示在同一张图

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

y1 = sin(x);
y2 = con(x);
plot(x,y1,x,y2)

4.2 条形图

bar函数创建垂直条形图 barh函数创建水平条形图

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

t = -3:0.5:3;
p = exp(-t.*t); %表示e的(-t)平方
bar(t,p) %垂直条形图
barh(t,p) %水平条形图

条形图

4.3 极坐标图

polarplot函数用来绘制极坐标图

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theta = 0:0.01:2*pi;%pi表示π
radi = abs(sin(7*theta).*cos(10*theta));%abs是取绝对值或复数的模
polarplot(theta,radi)  %括号是内是弧度和半径

极坐标图

4.4 散点图

scatter函数用来绘制x和y值得散点图

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

height = randn(1000,1);
weight = randn(1000,1);
scatter(height,weight)
xlabel('height')
ylabel('weight')

散点图

5.利用MATLAB作三维图

5.1 三维曲面图

surf函数可用来做三维曲面图。一般是用来展示函数z = z(x,y)得图像 首先需要用meshgrid创建好空间（x,y）点。

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

[x,y] = meshgrid(-2:0.2:2);
% z = x.^2+y.^2
z = x.*exp(-x.^2-y.^2);
surf(x,y,z);

利用MATLAB作三维图

5.2 子图

使用subplot函数可以在同一窗口得不同得区域显示多个绘图

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

theta = 0:0.01:2*pi;
radi = abs(sin(2*theta).*cos(2*theta));
height = randn(1000,1);
weight = randn(1000,1);

subplot(2,2,1);surf(x.^2);title('1st');
subplot(2,2,2);surf(y.^3);title('2nd');
subplot(2,2,3);polarpolt(theta,radi);title('3rd');
subplot(2,2,4);scatter(height,weight);title('4th');

子图

6. MATLAB导入数据

最常用的就是excel表格导入文件，主页选项卡-导入数据-选择excel文件 导入的范围默认是第二行开始，第一行一般是标题行。 如果不想导入所有数据，可以按住CTRL键，选择想导入的内容，例如某行、某列 “变量名称行”也就是导入之后，MATLAB里表格最上方会显示变量，一般默认选择源文件第一行，但是只能识别英文，如果是汉字则会变成“VerName” 导入类型 “输出类型”决定了导入的数据以什么类型存。一般选择表，如果选择“数值矩阵”那么所有字符串都变成NaN，反之也是。 注意，导入后数据在工作区，关闭MATLAB后数据会消失，如果想保存数据的话，记得保存工作区数据。

7. MATLAB处理缺失值和异常值

清理缺失数 实时编辑器。选择任务>清理缺失数据 首先，先写一组包含缺失值和异常值的例子。

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

x = 1:100;
% randn(1,100)意味着生成一个1行100列的矩阵
% 矩阵元素的均值为0，方差σ^2 = 1，且是正态分布的随机数
data = randn(1,100);
data(20:20:80) = NAN; % 设置第20，40，60，80个的元素为缺失值
% data的值都是在0附近的，设置4个异常值
data(10) = -50;
data(40) = 45;
data(70) = -40;
data(90) = 50;
plot(x,data)

MATLAB处理缺失值和异常值

清理缺失数据

清理缺失数据

清理缺失数据

清理离群数据

清理离群数据

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。 原始发表：2024-08-20，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除前往查看matlab函数数据数学字符串

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