MATLAB基础操作
开始时间2023-07-18 21:08:59
结束时间2023-07-18 23:34:43
前言：出去完了好几天，又在家里躺了两天尸，稍微认真学一点吧，简单开个新篇章，呜呼！
A.1 Matlab帮助的使用
1 help elfun %关于基本函数的帮助信息 2 help exp %指数函数exp的帮助信息1.help
1 当要查找具有某种功能但不知道准确名字的指令时，help的能力就不够了，lookfor可根据用户提供的完整或不完整的关键词，去搜索出一组与之相关的指令。 2 lookfor integral %寻找有关积分的命令 3 lookfor fourier %查找能进行傅里叶变换的指令lookfor命令
1 在MATLAB中，关于有关函数的“帮助”信息可以用doc命令以超文本的方式给出 2 doc 3 doc doc 4 doc eig %eig求矩阵的特征值和特征向量超文本格式的帮助
1 可以从MathWorks网站上下载有关的pdf{}“帮助”文件。
pdf“帮助”文件
A.2 数据的输入
1 （1）要直接输入矩阵时，矩阵一行中的元素用空格或逗号分隔；矩阵行与行之间用分号“;”分隔，整个矩阵放在方括号“[]”中。 2 （2）矩阵的分行输入简单矩阵的输入
1 ans %用于结果的默认变量名 2 pi %圆周率 3 eps %浮点相对精度 4 inf %无穷大，如1/0 5 NaN %不定量（非数），如0/0 6 i(j) %i=j=根号下-1 7 nargin %所用函数的输入变量数目 8 nargout %所用函数的输出变量数目 9 realmin %最小可用正实数 10 realmax %最大可用正实数特殊变量
1 t=[0:0.1:10] 2 %产生0~10的行向量，元素之间的间隔为0.1 3 t=linspace(n1,n2,n) 4 %产生n1和n2之间线性均匀分布的n个数 5 （默认n时，产生100个数） 6 t=logspace(n1,n2,n) 7 %在10的n1次方和10的n2次方之间按照对照对数距离等间距产生n个数 8 （默认n时，产生50个数）特殊向量
特殊矩阵
A.3 绘图命令
1 二维绘图的基本命令有 plot,loglog,semilogx，semilogy 和 polarplot。
2 它们的使用方法基本相同，其不同特点是在不同的坐标中绘制图形。
3 plot 命令使用线性坐标空间绘制图形;
4 loglog 命今在两个对数坐标空间中绘制图形;
5 而 semilogx(或 semilogy)命令使用x轴 (或1轴) 为对数刻度，另外一个轴为线性刻度的坐标空间绘制图形;
6 polarplot 使用极坐标空间绘制图形。
7 二维绘图命令 plot 为了适应各种绘图需要，提供了用于控制线色、数据点和线型的 3 组基本参数。它的使用格式如下:
8 plot(x,y,'color_point linestyle')
9 如果多重曲线对应不同的向量绘制，可使用命今plot(t1,x1,t2,x2,t3,x3)
10 subplot 命令使得在一个屏幕上可以分开显示 n个不同坐标系，且可分别在每一个坐标系中绘制曲线
11 其命令格式如下
12 subplot(r,c,p)
13 在图形绘制完毕后，执行如下命令可以再在图中加入标题、标号、说明和分格线等。这些命令有 title.xlabel,ylabel,text,gtext 等。
14 它们的命令格式如下title('My Title’) ,xlabel('My X-axis Label)
15 ylabel(My Y-axis Label’).
16 text(x,y,'Text for annotation')
17 gtext('Text for annotation'), grid
18 gtext命令是使用鼠标器定位的文字注释命令当输入命令后，可以在屏幕上得到一个光标，然后使用鼠标器控制它的位置。按鼠标器的左键，即可确定文字设定的位置。
19 hold on 是图形保持命令，可以把当前图形保持在屏幕上不变，同时在这个坐标系内绘制另外一个图形。hold 命令是一个交替转换命令，即执行一次，转变一个状态 (相当于 hold on、hold off)
二维绘图命令
A.3.2 显函数、符号函数或隐函数的绘图
1 folot(fum,lims)绘制由字符串 fn 指定函数名的函数在X轴区间为 lims-[xmim,xmax]的函数图。 2 若ims=[xmin,xmax,ymin,ymax]，则y轴也被限制。函数
A.3.3 三维图形
1 在实际工程计算中，最常用的三维绘图是三维曲线图、三维网格图和三维曲面图 3 种基本类型。与此对应，Matlab 也提供了一些三维基本绘图命令，如三维曲线命令 plot3 和 fplot3。三维网格图命令 mesh和fmesh,三维表面图命今surf和fsurf。其中的fplot3fmesh 和 fsurf 是使用函数进行绘图，比较方便，也容易使用。还有 3 维隐函数画图命令 fimplicit3，下面给出这些函数的用法示例。三维图形
1 plot3(x,y,z)通过描点连线画出曲线，这里x,y,z都是n维向量，分别表示该曲线上点集的横坐标、纵坐标、竖坐标。三维曲线
1 命令mesh(x,y,z)画网格曲面。这里x,y,z是三个同维数的数据矩阵，分别表示数据点的横坐标、纵坐标、竖坐标，命令mesh(x,y,z)将该数据点在空间中描出，并连成网格。网格图
1 命令surf(x,y,z)画三维表面图，这里x,y,z是三个同维数的数据矩阵，分别表示数据点的横坐标、纵坐标、竖坐标。表面图
1 隐函数，可以直接使用隐函数画图命令fimplicit3画图； 2 还可以先把旋转曲面化成参数方程，使用命令fmesh画图。旋转曲面
Matlab中使用绘图命令fmesh或fsurf，画显函数或参数方程表示的二次曲面很方便，或者直接使用fimlicit3画隐函数表示的二次曲面二次曲面图形
A.4 数据处理
1 把Matlab工作空间中的数据矩阵a，b，c保存到数据文件dataA_27.mat中。
2 save dataA_27.mat a b c
3 注：Matlab中的默认数据文件mat文件可以省略后缀名。
4 把例A.27生成的dataA_27.mat中的所有数据加载到Matlab工作空间中。
5 load('dataA_27.mat')
MATLAB中的默认数据文件mat文件
1 可以把word文档中整行整列的数据粘贴到纯文本文件，然后调入到Matlab工作空间中。
2 把纯文本文件dataA_29.txt加载到工作空间。
3 a=load('dataA_29.txt');
4 或者是
5 b=readmatrix('dataA_29.txt');
6 使用writematrix命令把矩阵b保存到纯文本文件dataA_30.txt。
7 b=randi([0,10],3) %生成3阶随机整数矩阵
8 writematrix(b,'dataA_30.txt')
9 生成服从标准正态分布随机数的 矩阵，再保存到Excel文件dataA31.xlsx。
10 clc, clear, a=normrnd(0,1,100,200);
11 writematrix(a, 'dataA_31.xlsx')
纯文本文件
1 把一个 矩阵写到Excel文件dataA_32.xlsx表单Sheet2中B2开始的域中。
2 a=rand(5,10); warning('off')
3 writematrix(a, 'dataA_32.xlsx', 'Sheet', 2, 'Range', 'B2')
4 把例A.32生成的Excel文件dataA_32.xlsx中表单Sheet2的域“C3：F6”中的数据赋给b。
5 b=readmatrix('dataA_32.xlsx','Sheet',2,'Range','C3:F6')
Excel文件
1 统计下列五行字符串中字符a、c、g、t出现的频数。
2 1.aggcacggaaaaacgggaataacggaggaggacttggcacggcattacacggagg
3 2.cggaggacaaacgggatggcggtattggaggtggcggactgttcgggga
4 3.gggacggatacggattctggccacggacggaaaggaggacacggcggacataca
5 4.atggataacggaaacaaaccagacaaacttcggtagaaatacagaagctta
6 5.cggctggcggacaacggactggcggattccaaaaacggaggaggcggacggaggc
7
8 把上述五行复制到一个纯文本数据文件dataA_34_1.txt中，编写如下程序：
9 clc, clear, f=fopen('dataA_34_1.txt'); i=1;
10 while (~feof(f))
11 d=fgetl(f); a=sum(d==97); c=sum(d==99);
12 g=sum(d==103); t=sum(d==116);
13 n=sum(d>=97&d<=122); %检验26个小写字符的个数
14 s(i,:)=[a, c, g, t, n, a+c+g+t];
15 i=i+1;
16 end
17 s, he=sum(s)
18 writematrix(s,'dataA_34_2.txt')
19 其他的一些字符串处理命令有strcmp，strfind等。
字符串数据
1 例A.35 把一个比较大的bmp图像文件dataA_35_1.bmp，转化成比较小的jpg文件，命名成dataA35_2.jpg，并显示。
2
3 a=imread('dataA_35_1.bmp'); subplot(121), imshow(a)
4 imwrite(a,'dataA_35_2.jpg');
5 subplot(122), imshow('dataA_35_2.jpg')
6 例A.36 生成10幅彩色jpg文件，依次命名成A_36_1.jpg，…，A_36_10.jpg。
7
8 clc, clear
9 for i=1:10
10 str=['A_36_',int2str(i),'.jpg'];
11 a(:,:,1)=rand(500); a(:,:,2)=rand(500)+100; a(:,:,3)=rand(500)+200;
12 imwrite(a,str);
13 end
图像文件
1 例A.37 现有数据文件A_37_1.xlsx，…，A_37_5.xlsx，用命令importdata读入数据。
2
3 clc, clear
4 mydata=cell(1, 5); %初始化存放各个文件数据的细胞数组
5 for k=1:5
6 filename=sprintf('A_37_%d.xlsx', k); %构造文件名的格式化字符串
7 mydata{k}=importdata(filename); %从文件导入数据
8 end
9 celldisp(mydata) %显示细胞数组的数据
10
11 例A.38 现有数据文件A_38_01.xlsx，…，A_38_05.xlsx，读入各Excel文件的第2个表单（Sheet2）的域“A1:C3”的数据。
12
13 clc, clear, d=cell(1,5); %初始化
14 for k=1:5
15 fileName=sprintf('A_38_%02d.xlsx',k);
16 d{k}=readmatrix(fileName,'Sheet',2,'Range','A1:C3');
17 end
18 celldisp(d) %显示细胞数组的数据
19
20 例A.39 读入当前目录下所有后缀名为xlsx的Excel文件的数据。
21
22 clc, clear
23 fi=dir('*.xlsx') %提出Excel文件的信息，返回值是结构数组
24 n=length(fi); %计算Excel文件的个数
25 d=cell(1,n); %初始化
26 for k=1:n
27 d{k}=importdata(fi(k).name);
28 end
29 celldisp(d) %显示细胞数组的数据
数据的批处理
1 clc, clear
2 rng('shuffle') %根据当前时间为随机数生成器提供种子
3 a=randn(6,1); %生成服从标准正态分布的伪随机数
4 b=[today:today+5]' %从今天到后面5天
5 c=datetime(b,'ConvertFrom','datenum')
6 T=array2timetable(a,'RowTimes',c) %生成时间序列数据
7 T.a(3)=NaN; %将第3个数据变为缺失值NaN
8 newT=fillmissing(T,'linear') %用线性插值填补时间序列中的缺失数据
9 data=table2array(newT) %时间序列数据转成普通数据
时间序列处理数据
1 Matlab日期和时间的函数有datenum，now，clock，date，calendar，eomday，weekday，addtodate，etime等。
2 例A.41 统计1601年1月到2000年12月，每月的13日分别出现在星期日、星期一、星期二，…，星期六的频数，并画出对应的柱状图。
3
4 注：Matlab中weekday的1对应“星期日”，2对应“星期一”，…，7对应“星期六”。
5 解 所画出的柱状图见图A.1，Matlab程序如下：
6 clc, clear, c=zeros(1,7);
7 for y=1601:2000
8 for m=1:12
9 d=datetime(y,m,13);
10 w=weekday(d);
11 c(w)=c(w)+1;
12 end
13 end
14 c, bar(c) %显示频数并画出频数的柱状图
15 axis([0 8 680 690])
16 line([0,8],[4800/7,4800/7],'linewidth',4,'color','k')
17 set(gca,'xticklabel',{'Su','M','Tu','W','Th','F','Sa'})
日期和时间
1 Matlab除了支持各种图像文件的读写等操作，还支持视频文件的相应处理。实际上，视频文件本质上是由多帧具有一定大小、顺序、格式的图像组成的，只是一般的图像是静止的，而视频是可以将多帧静止的图像进行连续显示，从而达到动态效果。
2
3 例A.42 读取一个视频文件test.avi，并把视频中的每一帧保存成jpg文件。
4
5 clc,clear
6 ob=VideoReader('test.avi') %读取视频文件对象
7 n=ob.NumFrames; %获取视频的总帧数
8 for i=1:n
9 a=read(ob,i); %读取视频对象的第i帧
10 imshow(a) %显示第i帧图像
11 str=['pic\',int2str(i),'.jpg']; %构造文件名的字符串，目录pic要提前建好
12 imwrite(a,str); %把第i帧保存到jpg文件
13 end
视频文件