零基础快速入门MATLAB

文章目录

  • 前言
  • 1.向量
    • 1.1 创建方式
      • 1.1.1 直接输入各个元素
      • 1.1.2 冒号创建
      • 1.1.3 使用linspace函数
    • 1.2 向量的运算
      • 1.2.1 加法
      • 1.2.2 相乘
  • 2.输入与输出
    • 2.1 输入函数--input()
    • 2.2 输出函数
  • 3.分支结构
    • 3.1 if语句
    • 3.2 switch语句
  • 4.循环结构
    • 4.1 for循环
    • 4.2 while循环
    • 4.3 特殊语句
  • 5.函数体
  • 6.绘图函数
    • 6.1 plot()函数
    • 6.2 subplot()函数
    • 6.3 stem()函数
    • 6.4 scatter()函数
    • 备注
  • 7.特殊的矩阵函数
    • 7.1 全零矩阵
    • 7.2 全1矩阵
    • 7.3 随机矩阵
      • 7.3.1 rand()函数
      • 7.3.2 randn()函数
  • 结语

前言

在学习基于matlab仿真的数字图像处理教程之前，需要我们对matlab的基本语法有一定的了解，本篇博客带你快速入门matlab编程语言。

1.向量

可以简单理解为一个一维数组

1.1 创建方式

1.1.1 直接输入各个元素

用[]包裹整个数组，元素之间用空格或者逗号隔开（行向量），元素之间用分号隔开（列向量），也可以混合使用用来生成矩阵
在这里插入图片描述

1.1.2 冒号创建

格式：x=开始:间隔:结尾
间隔可以省略，默认是1

在这里插入图片描述

1.1.3 使用linspace函数

格式：linspace(开始，结束，元素个数)
元素个数默认为100个

在这里插入图片描述

1.2 向量的运算

1.2.1 加法

直接对应元素相加即可
在这里插入图片描述

1.2.2 相乘

向量乘法，即向量内积
a·b=a1b1+a2b2+……+anbn
将该运算定义为.*(点乘)
在这里插入图片描述
matlab中还定义了dot()函数，将点乘结果进行相加，相当于sum(ans)

在这里插入图片描述

2.输入与输出

2.1 输入函数–input()

input函数：用于在命令行获取用户输入的数值、字符串或表达式等，并将其作为变量的值。
格式：value = input('提示信息');这里的提示信息是显示给用户的文本，提示用户输入内容。用户输入完成后，按下回车键，输入的内容将被赋给value变量。

num = input('请输入一个数字：');
str = input('请输入一个字符串：');
expr = input('请输入一个表达式：');
keyboard; % 用于调试使用
disp(num);

运行结果：
在这里插入图片描述

2.2 输出函数

disp函数：用于在命令行显示变量的值、文本信息等。它会自动换行显示内容，并且不会显示变量名，只显示其值。
fprintf函数:按照指定的格式将数据输出到命令行或文件中。它可以对输出内容进行格式化，使其更加规范和美观。

num = 10.2346;
str = 'Hello, MATLAB!';
disp(num);
disp(str);
fprintf('数字：%.2f，字符串：%s\n', num, str);

在这里插入图片描述

3.分支结构

3.1 if语句

语法：if 表达式
			语句
	  elseif 表达式
			语句
	  else 
			语句
	  end

此案例没有任何意义，只是单纯为了使用分支结构，和其他语言类似

a=2;
b=3;
if(a>b)
    result=a-b;
elseif(a==b)
    result=a*b;
else
    result=a+b;
end
disp(result);

3.2 switch语句

语法：switch expression
		case value1
    		% 当expression的值等于value1时执行的语句
		case value2
    		% 当expression的值等于value2时执行的语句
 		  ...
	    case valueN
    		% 当expression的值等于valueN时执行的语句
		otherwise
    		% 当expression的值不等于前面任何一个case的值时执行的语句
	end

clear all;
clc;
score =input("请输入你的成绩:");
if score>=90
    flag="A";
elseif score>=80
    flag="B";
elseif score>=60
    flag="C";
elseif score<60&&score>=0
    flag="D";
else
    disp("非法输入");
end

switch flag
    case 'A'
        disp("太棒了，你的成绩优秀哎");
    case 'B'
        disp("你的成绩良好，希望你能继续加油哦")
    case 'C'
        disp("你的成绩及格，下学期加把劲吧")
    otherwise
        disp("成绩不合格，记得及时查看补考信息")
end

运行结果：
在这里插入图片描述

4.循环结构

4.1 for循环

语法格式：

for 循环变量 = 起始值:步长:终止值		% 步长默认是1
    % 循环体，这里是要重复执行的代码块
end

for a=1:2:5
    disp(a)
end

4.2 while循环

while 条件表达式
    % 循环体，要重复执行的代码块
end

i = 1;
while i <= 10
    disp(i);
    i = i + 1;
end

4.3 特殊语句

break语句：跳出循环语句
continue语句：跳出当前循环，执行下一次循环

5.函数体

函数一般在.m文件中编写，由function语句引导，基本结构为：

function [输出参数1, 输出参数2,...] = 函数名(输入参数1, 输入参数2,...)
    % 函数体：在这里进行各种计算、操作等，以实现函数的功能
    % 根据输入参数计算得到输出参数的值
end

function z = f(x,y)
%   该函数计算|x|+|y|,并将结果返回给z
if x>=0&&y>=0
    z=x+y;
elseif x<=0&&y>=0
    z=y-x;
elseif x>=0&&y<=0
    z=x-y;
else
    z=-(x+y);
end

6.绘图函数

6.1 plot()函数

plot(X,Y) 创建 Y 中数据对 X 中对应值的二维线图。
要绘制由线段连接的一组坐标，请将 X 和 Y 指定为相同长度的向量。
xlabel:设置X轴标签
ylabel:设置Y轴标签
title:设置图像标题
grid on:显示网格信息
axis设置坐标轴范围

x=0:0.01:2*pi;
y=sin(x);

plot(x,y)
grid on;% 显示网格
xlabel("x");% 设置x轴标签
ylabel("sin(x)")% 设置y轴标签
title("函数y=sin(x)")% 设置标题
axis([0 2*pi -1.5 1.5]) %设置横纵坐标显示范围
axis square %生成正方形图

运行结果：
在这里插入图片描述
也可以画多条函数图像

x1=0:0.01:10;
x2=-pi/2:0.01:pi*2;
y1=sin(x1);
y2=cos(x2);
plot(x1,y1,x2,y2,'.-')
legend("sin(x)","cos(x)")% 设置图例

运行结果：
在这里插入图片描述

因为它是连续图像，所以在选择X时尽可能的将步长调小，否则画出的图像就有明显的折线效果
在这里插入图片描述
另外，你也可以设置线条颜色
在这里插入图片描述

6.2 subplot()函数

subplot(m,n,p) 将当前图窗划分为 m×n 网格，并在 p 指定的位置创建坐标区。MATLAB按行号对子图位置进行编号。第一个子图是第一行的第一列，第二个子图是第一行的第二列，依此类推。如果指定的位置已存在坐标区，则此命令会将该坐标区设为当前坐标区。
代码部分：

x1=0:0.01:10;
x2=-pi/2:0.01:pi*2;
y1=sin(x1);
y2=cos(x2);
subplot(2,2,3);% 分成一行两列，第一个位置
plot(x1,y1,'r');
subplot(2,2,2);% 分成一行两列，第二个位置
plot(x2,y2,'g');

在这里插入图片描述

6.3 stem()函数

stem()函数：用来绘制离散序列数据，也是数字信号中使用较多的函数，将数据序列 Y 绘制为从沿 x 轴的基线延伸的针状图
subplot函数同样适用stem函数，语法情况保持一致
示例代码：

x1=0:0.5:10;
x2=-pi/2:0.5:pi*2;
y1=sin(x1);
y2=cos(x2);
subplot(2,2,3);% 分成一行两列，第一个位置
stem(x1,y1,'r','filled');
subplot(2,2,2);% 分成一行两列，第二个位置
stem(x2,y2,'g');

运行结果：
在这里插入图片描述

6.4 scatter()函数

scatter函数:在向量 x 和 y 指定的位置创建一个包含圆形标记的散点图。
subplot函数同样适用
示例代码：

x1=0:0.5:10;
x2=-pi/2:0.5:pi*2;
y1=sin(x1);
y2=cos(x2);
subplot(2,2,3);% 分成一行两列，第一个位置
scatter(x1,y1,'r','filled');
subplot(2,2,2);% 分成一行两列，第二个位置
scatter(x2,y2,'g');

运行结果：
在这里插入图片描述

备注

上述函数均使用的是向量，所以在画图时，需要将两个向量的长度保持一致，否则会报错，具体可以用length()函数或者size()函数查看向量长度

7.特殊的矩阵函数

7.1 全零矩阵

zeros(M)函数：生成M x M大小的全零矩阵
zeros(M,N)函数：生成M x N大小的全零矩阵
在这里插入图片描述

7.2 全1矩阵

ones(M)函数：生成M x M大小的全1矩阵
ones(M,N)函数：生成M x N大小的全1矩阵
也可以使用矩阵和一个标量相加减，来构造任何元素的矩阵
在这里插入图片描述

7.3 随机矩阵

7.3.1 rand()函数

rand(M)函数：生成M x M大小的随机矩阵，元素在（0，1）之间服从均匀分布
rand(M,N)函数：生成M x N大小的随机矩阵，元素在（0，1）之间服从均匀分布
在这里插入图片描述

7.3.2 randn()函数

randn(M)函数：生成M x M大小的随机矩阵，元素服从均值为0，方差为1的正态分布
randn(M，N)函数：生成M x N大小的随机矩阵，元素服从均值为0，方差为1的正态分布
在这里插入图片描述
备注：也可以通过与标量的乘法或加法调节生成的范围

结语

本篇博客介绍了matlab的基本语法，适用于没学过该编程语言，快速入门的基于matlab仿真的数字信号处理实验，本篇博客在介绍时，并未对各种函数的各种参数展开讲解，需要时可以查看官方文档，更适合，更高效。希望本篇快速的matlab能够对你有所帮助！！！感谢支持！！！

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