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MATLAB练习题.docx
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更新于2023-03-16
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Matlab内建函数和数组定义环境、MATLAB的绘图与自定义函数及程序设计、MatLab数值计算
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一、
Matlab
内建函数和
数组定义环境
【实验目的和要求】
1
.掌握二维数组的创建、寻访,区分数组运算与矩阵运算的区别。
2
.掌握标准数组生成函数和数组构造技法。
3
.进一步熟悉
M
脚本文件编写的方法和技巧。
【实验原理】
数值数组和数组运算 MATALB 核心内容,是 MATLAB 最重要的一种内建
数据类型。通常,数组是由一组实数或复数排成的长方阵列 (Array ), 它可以是
一维的“行”或“列”,可以是二维的“矩形”,也可是三维的若同维矩形的堆叠,甚
至是更高的任意维。而数组运算是指无论在数组上施加什么运算 ( 加减乘除或
函数 ), 总认定那种运算对被运算数组中的每个元素 (Element) 平等地时实施同
样的操作。这使得计算程序简单、易读,使程序指令更接近教科书上的数学计
算公式,并提高了程序的向量化程度,提高计算效率,节省计算机开销。
一维数组的创建可采用逐个元素输入法,这是最简单,但又最通用的构造
方法,如: x=[2 pi/2 sqrt(3) 3+5i]; 另外有规律的产生数组可以采用冒号生成法,
通用格式是 x = a : inc : b,a 是数组的第一个元素, inc 是采样点之间的步长。
若( b-a )是 inc 的整数倍,则生成数组的最后一个元素是 b, 否则小于 b 。或者
采用定数线性采样法,该法是在设定“总点数”下,均匀采样生成一维“行”数组。
Matlab 软件应用课程实验报告 1 / 48 Mar,2019
格式为 x = linspace ( a ,b ,n ) , a 、 b 分别是生成数组的第一个各最后一个元素 ,
n 是采样总点数,该指令生成( 1×n )数组。
二维数组是由实数或复数排列成矩形而构成的。从数据结构上看,矩形和
二维数组没有什么区别。当二维数组带有线性变换含义时,该二维数组就是矩
阵。二维数组的创建也可采用直接输入法,或者利用构造 M 文件创建和保存数
组。
除此以外,还可以采用 MATLAB 提供的标准函数生成我们需要的数组,
诸如 zeros 、 ones 、 rand 、 eye 、 diag 、 magic 等,详请见附录。
一维数组元素的寻访和标识采用 X(index) 方法,只是要注意 MATLAB 中
第一个元素下标 index 是 1 ,而不是 C 语言中的 0 。二维数组元素的标识和寻
访可分为“全下标”标识和“单下标”标识,“全下标”标识,即指出是“第几行,第几
列”的元素,如 A(3,5) 表示二维数组 A 的第三行第五列元素。该标识法的优点
是几何概念清楚,引述简单,在 MATLAB 的寻址和赋值中最为常用。“单下标”
标识,顾名思义就是只用一个下标来指明元素在数组中的位置,首先对二维数
组的所有元素进行“一维编号”。“一维编号”是指:先设想把二维数组的所有列,
按先左后右的次序、首尾相接排成“一维长列”,然后自上往下对元素未知进行
编号,其优点是简洁、方便,特别是如果碰到对二维数组进行诸如 for 循环操
作时可以减少循环次数,提高编程效率。“全下标”标识和“单下标”标识可以通过
sub2ind 和 ind2sub 指令进行转换,详见帮助。另外,不论二维数组还是一维数
组还可以采用“逻辑 1 ”标识,这种方法常用于寻找数组中所有大于或小于某值
的元素的问题中。比如 X(abs(X)>3) 可以找出数组 X 中所有绝对值大于 3 的元
素。另外还可以借助 ones, zeros, rand, randn 和 cat, repmat, reshape 等函数直接或
Matlab 软件应用课程实验报告 2 / 48 Mar,2019
间接构作高维数组,详见附录或 MATLAB 帮助。
Matlab 中的许多函数可以直接对任意维的数组直接运算,相当于对数组中
的每个元素分别进行运算。比如 Y=sin(X) 可以直接得到与数组 X 中每一个元
素相对应的的正弦值,这大大简化了编程。可以执行数组运算的常用函数已经
列表于附录中,以供参考。但值得注意的是,虽然从外观形状和数据结构上看,
二维数组和(数学中的)矩阵)没有区别,但矩阵作为一种变换或映射算子的
体现,矩阵运算有着明确而严格的数学规则。数组运算是 MATLAB 软件所定
义的规则,其目的是为了数据管理方便、操作简单、指令形式自然和执行计算
的有效。为了区别数组和矩阵运算,在易混淆的地方,数组运算在运算符前加
一小黑点“ . ”以示区别,比如 Y=A.*B ,代表的示数组 A 和数组 B 对应元素相
乘,而 Y=A*B ,则表示内维相同的矩阵 A 和 B 的乘积。由此也可看出,在执
行数组与数组的运算时,参与运算的数组必须同维,运算所得结果也总与原数
组同维。
本节只涉及数组可视化方法的简单实现。通常,对于离散数据可采用 stem
命令或者使用 plot 绘点的方法,而对于连续函数可直接采用 plot 指令来实现。
【实验内容】
基本题目
1、MATLAB M 文件的创建与使用。
(1) 建立自己工作目录,如 D:\MATLAB。在 File 菜单中,单击 Set Path 菜
单项,在弹出对话框中建立目标文件夹,:单击 Add Folder 按钮,将自
Matlab 软件应用课程实验报告 3 / 48 Mar,2019
己的工作目录 D:\MATLAB 添加到搜索目录之中,按 Save 按钮保存,如
图 1。
图 1 工作目录设置
(2) 在 M 文件编辑器中编制命令行文件。在 File 菜单中,单击 New—>M-
File,弹出 M 文件编辑器,如图 2:
图 2 编辑器
Matlab 软件应用课程实验报告 4 / 48 Mar,2019
在编辑器中输入如下命令程序:
%求小于 2000 且为 2 的整数次幂的正整数。
f(1)=2;
k=1;
while f(k)<1000
f(k+1) = f(k)*2;
k=k+1;
end
f, k
调试后,将其以 test1.m 形式保存在 D:\MATLAB 中。
(1) 命令行程序运行。进入命令窗口,键入 test1,观察运行结果:
(2) 按上述步骤,在在编辑器中输入如下函数文件:
function f = tt(n)
%求小于任何正整数且为 2 的整数次幂的正整数。
%c=n(n)
%n 可取任意正整数。
Matlab 软件应用课程实验报告 5 / 48 Mar,2019
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