1、課程設計實驗體會學生姓名： 李祥勝 學生學號： 20120704    專業班級：光信息科學與技術 指導老師： miss Chen   學 院： 信息工程學院   題   目: MATLAB學期實驗總結   MATLAB概念及介紹 MATLAB是matrix&laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實驗室）。是由美國mathworks公司發布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環境。它將數值分析、矩陣計算、科學數據可視化以及非線性動態系統的建模和

2、仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統非交互式程序設計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。 MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數學軟件。它在數學類科技應用軟件中在數值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數和數據、實現算法、創建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。MATLAB集成環境主要包括五個部分：MA

3、TLAB語言、MATLAB工作環境、句柄圖形、MATLAB數學函數庫和數學建模、小波分析、MATLAB API(App lication Program Interface)。MATLAB語言是以數組為基本數據單位，包括控制流程語句、函數、數據結構、輸人輸出及面向對象等特點的高級語言。利用SIMULINK對系統進行仿真與分析，在進入虛擬實驗環境后，不需要書寫代碼，只需使用鼠標拖動庫中的功能模塊并將它們連接起來，再按照實驗要求修改各元器件的參數。通過虛擬實驗環境建立實驗仿真電路模型，可使一些枯燥的電路變得有趣味，復雜的波形變得形象生動，使得各種復雜的能量轉

4、換過程比較直觀地呈現。1.1、MATLAB語言特點及優勢 1.1.1、語言特點 MATLAB被稱為第四代計算機語言，利用其豐富的函數資源，使編程人員從繁瑣的程序代碼中解放出來。MATLAB的最突出的特點就是簡潔。MATLAB用更直觀的、符合人們思維習慣的代碼，代替了C和FORTRAN語言的冗長代碼。MATLAB給用戶帶來的是最直觀、最簡潔的程序開發環境。以下簡單介紹一下MATLAB的主要特點。  （1）語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數極其豐富。MATLAB程序書寫形式自由，利用其豐富的庫函數避開繁雜的子程序編程任務，壓縮了一切不必要的編程工作。由于庫函數都由本領

5、域的專家編寫，用戶不必擔心函數的可靠性。  （2)運算符豐富。由于MATLAB是用C語言編寫的，MATLAB提供了和C語言幾乎一樣多的運算符，靈活使用MATLAB的運算符將使程序變得極為簡短，具體運算符見附表。  （3）MATLAB既具有結構化的控制語句（如for循環、while循環、break語句和if語句），又有面向對象編程的特性。  （4）語法限制不嚴格，程序設計自由度大。例如，在MATLAB里，用戶無需對矩陣預定義就可使用。  （5）程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號的計算機和操作系統上運行。  （6）MATLAB的圖形

6、功能強大。在FORTRAN和C語言里，繪圖都很不容易，但在MATLAB里，數據的可視化非常簡單。MATLAB還具有較強的編輯圖形界面的能力。 （7)MATLAB的缺點是，它和其他高級程序相比，程序的執行速度較慢。由于MATLAB的程序不用編譯等預處理，也不生成可執行文件，程序為解釋執行，所以速度較慢。  (8)功能強勁的工具箱是MATLAB的另一重大特色。MATLAB包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。核心部分中有數百個核心內部函數。其工具箱又可分為兩類：功能性工具箱和學科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴充其符號計算功能、圖示建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實時交互功能。功

7、能性工具箱能用于多種學科。而學科性工具箱是專業性比較強的，如control、toolbox、signal processing toolbox、communication toolbox等。這些工具箱都是由該領域內的學術水平很高的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學科范圍內的基礎程序，而直接進行高、精、尖的研究。下表列出了MATLAB的核心部分及其工具箱等產品系列的主要應用領域。  (9)源程序的開放性。開放性也許是MATLAB最受人們歡迎的特點。除內部函數以外，所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件，用戶可通過對源文件的修改以及加入自

8、己的文件構成新的工具箱。1.1.2優勢 （1）友好的工作平臺和編程環境 MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著MATLAB的商業化以及軟件本身的不斷升級，MATLAB的用戶界面也越來越精致，更加接近Windows的標準界面，人機交互性更強，操作更簡單。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯機查詢、幫助系統，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環境提供了比較完備的調試系統，程序不必經過編譯就

9、可以直接運行，而且能夠及時地報告出現的錯誤及進行出錯原因分析。 （2）簡單易用的程序語言 Matlab一個高級的矩陣/陣列語言，它包含控制語句、函數、數據結構、輸入和輸出和面向對象編程特點。用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執行命令同步，也可以先編寫好一個較大的復雜的應用程序（M文件）后再一起運行。新版本的MATLAB語言是基于最為流行的C語言基礎上的，因此語法特征與C語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數學表達式的書寫格式。使之更利于非計算機專業的科技人員使用。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強，這也是MATLAB能夠深入到科學研究及工程計算各個領域的重要原因。

10、 （3）強大的科學計算機數據處理能力 MATLAB是一個包含大量計算算法的集合。其擁有600多個工程中要用到的數學運算函數，可以方便的實現用戶所需的各種計算功能。函數中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而前經過了各種優化和容錯處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C+ 。在計算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會大大減少。MATLAB的這些函數集包括從最簡單最基本的函數到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復雜函數。函數所能解決的問題其大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅立葉變換

11、和數據的統計分析、工程中的優化問題、稀疏矩陣運算、復數的各種運算、三角函數和其他初等數學運算、多維數組操作以及建模動態仿真等。 （4）出色的圖形處理功能   MATLAB自產生之日起就具有方便的數據可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現出來，并且可以對圖形進行標注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動畫和表達式作圖。可用于科學計算和工程繪圖。新版本的MATLAB對整個圖形處理功能作了很大的改進和完善，使它不僅在一般數據可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光

12、照處理、色度處理以及四維數據的表現等），MATLAB同樣表現了出色的處理能力。同時對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等，MATLAB也有相應的功能函數，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面（GUI）的制作上作了很大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。 （5） 應用廣泛的模塊集合工具箱1.1.3、MATLAB的功能詳解 （1）、MATLAB有著強大的功能，可以用來進行多種工作，具體如下： 數值分析、數值和符號計算、工程與科學繪圖、控制系統的設計與仿真、數字圖像處理技術、數字信號處理技術、通訊系統設計與仿真、財務與金融工

13、程等。由于MATLAB功能太多，不可能一一介紹，并且每一個功能涉及內容又很多，（2）、介紹起來比較繁瑣，因此我們只以圖形處理功能為例，通過對MATLAB圖形處理的介紹來展示它的強大功能，并以點代面，進而進一步體現MATLAB的發展現狀。 （3）、MATLAB提供了大量用于將矢量數據以曲線圖形方式進行顯示的函數，包括用于實現圖標繪制、科學曲線繪制和各種專業數據可視化顯示的二維圖形繪制函數；用于表示向量場的數據及二元函數的圖形表達的三維圖形繪制函數；提供了用于圖形效果高級處理的相關函數以及圖形句柄操作函數；柱狀圖、餅圖和直方圖等特殊圖形繪制函數；動畫制作等豐富的3D可視化功能。1.2、課

14、程實驗設計思想 我們基于MATLAB R2014A。 1）展示一些基本的數值計算；2）通過軟件展示幾例基本的函數；3）應用簡單的程序展示信號系統中一些基本性質，并應用圖形可視化。  1.2.1、GUI圖形設計簡介   1.2.2、建立GUI對象 首先打開一個空白的GUI面板，并在其布局編輯器中添加控件   1.2.3、修改控件屬性 1.2.4、MATLAB中excel的調用 在某些情況下，題設中給出了一系列數據，如學生成績單實現成績情況顯示圖，我們知道，excel的繪圖功能特別強大，尤

15、其是面對此類問題，excel可以根據簡單的的公式實現強大的數據運算，所以學會MATLAB和excel結合，會給我們帶來很大的幫助。 這就需要應用MATLAB與excel的數據交互調用功能，即xlsread調用函數，function sure_Callback(hObject, eventdata, handles) %導入數據確定按鈕FileName,PathName=uigetfile('*.xls','Choose a file'); str=PathName,FileName; set(handles.daoru,'string'

16、,str); %顯示入可編輯數據導入文本框 data,text_data=xlsread(str); %讀取str并生成新的數組 1.2.5、回調函數程序1.2.6、編寫程序function sure_Callback(hObject, eventdata, handles) %導入數據確定按鈕FileName,PathName=uigetfile('*.xls','Choose a file'); str=PathName,FileName; set(handles.daoru,'string',str); %顯示入可編輯數據導入文本

17、框 data,text_data=xlsread(str); %讀取str并生成新的數組 mess1=data(:,1); %訪問excel表格第一列 set(handles.showI,'string',mess1) %把字符串顯示在顯示學號列表 mess3=data(:,3); %訪問excel表格第三列 set(handles.showc,'string',mess3) %把字符串顯示在顯示語文列表 mess4=data(:,4); %訪問excel列表第四列 set(handles.showm,'string',mess4) %把字符串顯

18、示在顯示數學列表 mess5=data(:,5); %訪問excel列表第五列 set(handles.showe,'string',mess5) %把字符串顯示在顯示英語列表 mess2=text_data(2:end,2); %訪問excel列表第二列 set(handles.shown,'string',mess2) %把字符串顯示在顯示名字列表 handles.mess2=mess2 handles.data=data; %保存數據 handles.text=text_data; guidata(hObject, handles);通過舉例說明學生成績管

19、理系統的可以按學號或者姓名查詢學生成績及情況如按學號查詢（在學號范圍內可以顯示成績，否則顯示Nothing），  按姓名查詢（存在姓名可以顯示成績，否則顯示Nothing）， 1.3、學習MATLAB的心得體會  恰如開頭說的那樣：MATLAB憑借其科學計算與圖形可視化功能完美結合以及開放的設計理念,在全國受到了普遍歡迎。這是一款實用的軟件，更是一把非常好用的工具。  通過學習，我了解到了MATLAB在科學計算，圖形和程序設計等三個方面的應用。其中，科學計算部分，用到了我們所學的高等數學、線性代數、復變函數、計算機數值方法、概率論與數理統計和我們即將學到的運籌學等學科的知識。他就像一臺試驗機一樣，為我們提供