第1章：Matlab基礎 - tw511教學網

一、Matlab數據型別：

1.數值型別：
1.1.整型：
(1).有符號整型：int8 int16 int32 int64
(2).無符號整型：uint8 uint16 uint32 uint64
1.2.浮點型：
(1).單精度浮點數：single
(2).雙精度浮點數：double，預設的數值型別。
1.3.複數：
在Matlab中用i或j來表示虛數單位，但是通常習慣性地定義虛數單位i = sqrt(-1);
complex(a,b)：以a爲實部，b爲虛部建立複數。
real(z)：取複數z的實部。
imag(z)：取複數z的虛部。
abs(z)：取複數z的模。
angle(z)：取複數z的輻角。
conj(z)：取複數z的共軛複數。
1.4.取整函數：
round：四捨五入取整。
fix：向0取整。
floor：向下取整。
ceil：向上取整。
1.5.數據顯示格式：
format short或format('short')：系統預設形式，保留小數點後四位。
format long或format('long')：顯示16位元有效數位。
format short e：有效數位5位加3位指數。
format long e：有效數位16位元加3位指數。
format bank或format('bank')：保留2位小數位。
format +或format('+')：只給出正、負。
format rational或format('rational')：以分數形式表示。
format hex：以十六進制數表示。
2.邏輯型別：
Matlab中以1代表邏輯真，用函數true表示；用0代表邏輯假，用函數false表示。
可以用函數logical()將數值型轉換爲邏輯型，任何非零數值轉化爲邏輯真，數值0轉化爲邏輯假。
3.字元和字串：
字元型數據用char表示，在Matlab中，字元和字串不進行區分，將單個字元看作是長度爲1的字串，都用單引號括起來。
4.函數控制代碼：
函數控制代碼的數據型別爲function_handle，函數控制代碼可以通過@符號來建立，如：

fhandle = @cos;

建立了cos函數的函數控制代碼後，就可以用fhandle來間接呼叫cos()了。
5.單元陣列型別：
單元陣列的每個元素都以單元的形式存在。
5.1.採用花括號{}建立單元陣列：

clc;clear;
c = {'中國','China';[1 2 3 4 5],100};
c{1,1}
c{2,1}
c{2,2} = []
>>ans =
    '中國'
ans =
     1     2     3     4     5
c =
  2×2 cell 陣列
    {'中國'    }    {'China'   }
    {1×5 double}    {0×0 double}

5.2.用cell()函數來建立單元陣列：

clc;clear;
c = cell(2,3);
c{1,1} = [1:3;3:5]
c{2,2} = 'China'
c{2,3} = 'Robin'
c{2,1} = 100
>>c =
  2×3 cell 陣列
    {2×3 double}    {0×0 double}    {0×0 double}
    {0×0 double}    {0×0 double}    {0×0 double}
c =
  2×3 cell 陣列
    {2×3 double}    {0×0 double}    {0×0 double}
    {0×0 double}    {'China'   }    {0×0 double}
c =
  2×3 cell 陣列
    {2×3 double}    {0×0 double}    {0×0 double}
    {0×0 double}    {'China'   }    {'Robin'   }
c =
  2×3 cell 陣列
    {2×3 double}    {0×0 double}    {0×0 double}
    {[     100]}    {'China'   }    {'Robin'   }

5.3.用celldisp()函數顯示單元陣列的內容：

clc;clear;
c = {eye(2),'China';[1:4],100}
celldisp(c)
celldisp(c,'mycell') %給c重新命名爲mycell再顯示。
>>c =
  2×2 cell 陣列
    {2×2 double}    {'China'}
    {1×4 double}    {[  100]}
c{1,1} =
     1     0
     0     1
c{2,1} =
     1     2     3     4
c{1,2} =
	 China
c{2,2} =
  	 100
mycell{1,1} =
     1     0
     0     1
mycell{2,1} =
     1     2     3     4
mycell{1,2} =
	 China
mycell{2,2} =
  	 100

5.4.用cellplot()函數將單元陣列以彩色圖形來顯示：

clc;clear;
c = {'中國','China';[1:4],100};
figure;
out = cellplot(c,'legend');

在这里插入图片描述
5.5.單元陣列的擴充、合併、刪除(不是置空)：

clc;clear;
c = {'中國','China';[1:4;2:5],10};
c{2,4} = 100 %單元陣列的擴充。
c(1,:) %顯示第一行的元素。
c(:,3) = [] %刪除第3列.
d = {'北京','Beijing';[],3};
e = [c,d] %單元陣列的合併
e(2,:) = [] %刪除第2行
c =
  2×4 cell 陣列
    {'中國'    }    {'China'}    {0×0 double}    {0×0 double}
    {2×4 double}    {[   10]}    {0×0 double}    {[     100]}
ans =
  1×4 cell 陣列
    {'中國'}    {'China'}    {0×0 double}    {0×0 double}
c =
  2×3 cell 陣列
    {'中國'    }    {'China'}    {0×0 double}
    {2×4 double}    {[   10]}    {[     100]}
e =
  2×5 cell 陣列
    {'中國'    }    {'China'}    {0×0 double}    {'北京'    }    {'Beijing'}
    {2×4 double}    {[   10]}    {[     100]}    {0×0 double}    {[      3]}
e =
  1×5 cell 陣列
    {'中國'}    {'China'}    {0×0 double}    {'北京'}    {'Beijing'}

5.6.其他關於單元陣列的函數：
num2cell：將矩陣轉換爲單元陣列。
cell2struct：將單元陣列轉換爲結構體。
6.結構體數據型別：
結構體是按照成員變數名組織起來的不同數據型別的集合，結構體類似於C語言的結構體數據。，每個成員變數用指針操作符「.」表示。
6.1.直接輸入法構造結構體：

clc;clear;
stu(1).name = 'Tom';
stu(1).age = 12;
stu(1).gender = 'Male';
stu(2).name = 'Jerry';
stu(2).age = 13;
stu
stu(1)
stu(2)
>>stu = 
  包含以下欄位的 1×2 struct 陣列:
    name
    age
    gender
ans = 
  包含以下欄位的 struct:
      name: 'Tom'
       age: 12
    gender: 'Male'
ans = 
  包含以下欄位的 struct:
      name: 'Jerry'
       age: 13
    gender: []

6.2.用struct()函數建立結構體變數：

clc;clear;
s = struct('type',{'big','little'},'color',{'red'},'data',{[1 2 3;2 3 4]});
s(1)
s(2)
>>ans = 
  包含以下欄位的 struct:
     type: 'big'
    color: 'red'
     data: [2×3 double]
ans = 
  包含以下欄位的 struct:
     type: 'little'
    color: 'red'
     data: [2×3 double]

6.3.rmfield()函數來刪除結構體中的成員變數：

clc;clear;
s = struct('type',{'big','little'},'color',{'red'},'data',{[1 2 3;2 3 4]});
s1 = rmfield(s,'color')
s2 = rmfield(s,{'type','color'})
>>s1 = 
  包含以下欄位的 1×2 struct 陣列:
    type
    data
s2 = 
  包含以下欄位的 1×2 struct 陣列:
    data

6.4.isstruct()函數用來判斷是否爲結構體變數，isfield()函數來判斷是否爲結構體的成員變數：

clc;clear;
s = struct('type',{'big','little'},'color',{'red'},'data',{[1 2 3;2 3 4]});
f1 = isstruct(s)
f2 = isfield(s,'neme')
f3 = isfield(s,'type')
f4 = isfield(s,{'name','type'})
>>f1 =
  logical
   1
f2 =
  logical
   0
f3 =
  logical
   1
f4 =
  1×2 logical 陣列
   0   1

6.5.fieldnames()函數用來獲取結構體的成員變數名字，orderfields()函數將結構體的成員變數按照字母順序排序：

clc;clear;
s = struct('one',1,'two',2,'three',3,'four',4);
f1 = fieldnames(s)
f2 = orderfields(s)
>>f1 =
  4×1 cell 陣列
    {'one'  }
    {'two'  }
    {'three'}
    {'four' }
f2 = 
  包含以下欄位的 struct:
     four: 4
      one: 1
    three: 3
      two: 2

6.6.struct2cell()函數將結構體轉換成單元陣列型別結構：

clc;clear;
s = struct('type',{'big','little'},'color',{'red'},'data',{[1 2 3;2 3 4]});
c = struct2cell(s)
>>  3×1×2 cell 陣列
c(:,:,1) = 
    {'big'     }
    {'red'     }
    {2×3 double}
c(:,:,2) = 
    {'little'  }
    {'red'     }
    {2×3 double}

二、運算子：

1.算數運算子：

標量和陣列運算	矩陣運算	說明
`+`	`+`	加
`-`	`-`	減
`.*`	`*`	乘
`./`	`/`	左除
`.\`	`\`	右除
`.^`	`^`	乘方
`.'`	`'`	轉置

2.關係運算符：

關係運算符	說明	函數
`<`	小於	`lt`
`<=`	小於等於	`le`
`>`	大於	`gt`
`>=`	大於等於	`ge`
`==`	恆等於	`eq`
`~=`	不等於	`ne`

3.邏輯運算子：
3.1.逐個元素的邏輯運算：

運算子	說明	函數
`&`	邏輯與	`and`
`\|`	邏輯或	`or`
`~`	邏輯非	`not`
	邏輯互斥或	`xor`

3.2.避繞式/快速邏輯運算：

運算子	說明
`&&`	避繞式/快速邏輯與，當第一個運算元爲假時，直接返回假
`\|\|`	避繞式/快速邏輯或，當第一個運算元爲真時，直接返回真

3.3.逐位邏輯運算：
對二進制數進行逐位邏輯運算，並將結果轉換成十進制數。

函數	說明
`bitand`	逐位邏輯與
`bitor`	逐位邏輯或
`bitcmp`	逐位邏輯非
`bitxor`	逐位邏輯互斥或

三、時間和日期：

1.calendar函數的使用：

clc;clear;
calendar %返回當前所在月份的日曆。
d = 'Apr-2000';
calendar(d) %返回所需要的月份的日曆。
calendar(2000,2) %返回所需要的月份的日曆。
>>
                   Aug 2020
     S     M    Tu     W    Th     F     S
     0     0     0     0     0     0     1
     2     3     4     5     6     7     8
     9    10    11    12    13    14    15
    16    17    18    19    20    21    22
    23    24    25    26    27    28    29
    30    31     0     0     0     0     0

                   Sep 2025
     S     M    Tu     W    Th     F     S
     0     1     2     3     4     5     6
     7     8     9    10    11    12    13
    14    15    16    17    18    19    20
    21    22    23    24    25    26    27
    28    29    30     0     0     0     0
     0     0     0     0     0     0     0

                   Feb 2000
     S     M    Tu     W    Th     F     S
     0     0     1     2     3     4     5
     6     7     8     9    10    11    12
    13    14    15    16    17    18    19
    20    21    22    23    24    25    26
    27    28    29     0     0     0     0
     0     0     0     0     0     0     0

2.clock函數的用法：

>> clock %返回當前時間。
ans =
   1.0e+03 *
    2.0200    0.0080    0.0100    0.0130    0.0290    0.0243

3.date函數的用法：

>> date %返回當前日期。
ans =
    '10-Aug-2020'

4.計時函數：

%計算不同階數帕斯卡矩陣的逆矩陣所用的時間和階數的關係。
clc;clear;
tic
for i = 5:12
    a = inv(pascal(i));
    t(i - 4) = toc;
end
figure;
plot(5:12,t)
xlabel('階數');
ylabel('時間/秒');

在这里插入图片描述

四、常數和變數：

1.Matlab系統預設常數：

常數	說明
`ANS`或`ans`	儲存最後一次運算結果的預設變數名
`pi`	圓周率
`INF`或`inf`	大於 $2^{1024}$ 的數
`NaN`或`nan`	不定值
`realmax`	最大的正實數
`realmin`	最小的正實數
`eps`	浮點數的相對誤差
`i`或`j`	虛數單位
`nargin`	函數的輸入參數的個數
`nargout`	函數的輸出參數的個數
`varargin`	可變的輸入參數的個數
`varargout`	可變的輸出參數的個數
`beep`	使計算機發出「嘟嘟」聲

2.Matlab變數：
(1).變數名的長度不超過31個字元。
(2).變數名區分大小寫。
(3).變數名必須以字母開頭，其間可以包含字母、數位、下劃線。

參考資料來源於：b站up主：古德謂爾
本文作者：Aiden Lee
創作日期：2020.8
特別宣告：文字僅供學習參考，嚴禁盜用！