MATLAB生物化工计算与模拟
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第1章　MATLAB基础

1.1　MATLAB工作环境

1.1.1　MATLAB窗口

启动MATLAB　R2016b常用以下两种方法。

●　从系统桌面选择“开始/所有程序/MATLAB/MATLABR2016b”菜单。

●　桌面快捷方式。

打开之后，显示界面如图1-1所示。

图1-1　MATLAB用户界面

由图1-1可以看到选项卡包括三个标签页：主页（HOME）、绘图（PLOTS）、APP（应用程序）。其中主页包括命令行窗口（Command Window）、工作区（Workspace）、当前文件夹（Current Folder）、命令历史窗口（Command History）。

（1）命令行窗口（Command Window）

启动MATLAB，出现MATLAB的命令行窗口，可以见到提示符“>>”，如图1-1所示。在命令行窗口中，可以输入变量、函数及表达式等，按Enter键后，系统即可执行相应操作。例如，要计算“120+60÷5”的值，在命令行窗口输入：

 x=120+60/5

按Enter键，输出为：

x =
    　 132

命令行窗口常用命令及功能如下。

clc：对命令行窗口清屏；

clear：从工作区清除所有变量；

clear all：从工作区清除所有变量和函数；

clf：清除图形窗口内容；

who：列出当前工作区中的变量；

whos：列出当前工作区中的变量及信息；

which：查找指定文件的路径；

save name：保存工作区变量到文件name.mat；

save name x y：保存工作区变量x和y到文件name.mat；

load name：加载name文件中的所有变量到工作区；

load name x y：加载name文件中的变量x和y到工作区；

what：列出当前目录下的M文件和mat文件。

（2）工作区（Workspace）

鼠标左键双击“工作区”浏览器，可以使界面脱离MATLAB界面。在该区域可以看到各内存变量，方便快捷地实现对数据的操作。例如，x取0到4π区间，离散点间隔为π/50，y为x的正弦函数。在命令行窗口输入：

>> x=0:pi/50:4*pi;
   y=sin(x);

按Enter键后，查看工作区，如图1-2所示。

图1-2　工作区界面

用鼠标双击图1-2中的变量y，将得到如图1-3所示的用数组编辑器显示的值。

图1-3　数组编辑器界面

当选中图1-3中“工作区”的x和y时，在“绘图”标签页中可以选择任意一种绘图类型，若选择“plot”，即可得到相应的y与x的函数图像。

（3）当前文件夹（Current Folder）

当前路径窗口显示当前用户所在的路径，可以在其中对MATLAB路径下的文件进行搜索、浏览、打开等操作。点击“当前文件夹”浏览器右上角的%e5%9b%be%e5%83%8f362.PNG图标，出现如图1-4所示的界面。

图1-4　“当前文件夹”浏览器界面

若把鼠标放置“当前文件夹”中任意文件上，单击右键，可以弹出如图1-5所示的快捷菜单，通过菜单中的选项可以对文件完成一般的操作，如打开、删除、数据导入等。

　

图1-5　“当前文件夹”快捷菜单界面

（4）命令历史记录（Command History）

命令历史记录窗口显示已执行过的命令。若选中命令历史记录中的某段命令，按F9键后，则该段命令被导入命令行窗口。

1.1.2　M文件的编辑调试环境

MATLAB的工作模式分为指令（命令）执行模式及M文件程序执行方式。前者在命令行窗口直接实现，后者文件名通常保存后缀为“m”的文件，故称之为M文件。当遇到输入命令较多，以及要重复输入命令的情况下，利用M文件很方便。将所要执行的命令按顺序放到一个扩展名为“.m”的文本文件中，每次运行时只需要在MATLAB的命令行窗口输入M文件的文件名即可。

M文件分为两种，即脚本文件与函数文件。编辑M文件时，需要打开编辑器窗口。打开MATLAB　R2016b后，有以下几种形式打开。

●　单击“主页（HOME）/新建脚本（New Script）”按钮。

●　单击“主页（HOME）/新建（New）/脚本（Script）”按钮（脚本文件）。

●　单击“主页（HOME）/新建（New）/函数（Function）”按钮（函数文件）。

●　在命令行窗口直接输入命令：edit。

进入M文件编辑区，文件默认名为Untitle。

点击%e5%9b%be%e5%83%8f386.PNG按钮，或按F5键，执行M文件。

（1）M脚本文件（Script）

M脚本文件实际上与窗口命令没有本质区别，它是一系列命令的集合，可以理解为一种批处理文件，而且脚本文件运行产生的变量留在MATLAB的工作区，运行结果可以在命令行窗口显示，也可以用图形显示，还可以以文件形式保存。

【例 1-1】以下两个函数用M文件编辑器编辑脚本文件并运行，再分别绘制其图像。y=sin(x)+sin(4x)，z=cos(x)+sin(3x)。

用上述介绍的任一种方法打开编辑器（Editor），并输入以下命令：

x=0:0.02:8;
   y=sin(x)+sin(4*x);
   z=cos(x)+sin(3*x);
   plot(x,y,’*’,x,z)
   xlabel(‘x’);
   ylabel(‘y (z)’);

出现如图1-6所示界面，点击“保存（Save）”按钮，命名为Example1_1.m；再点击“运行（Run）”按钮，运行结果如图 1-7 所示。也可以在命令行窗口直接输入脚本文件名Example1_1，按Enter键，会得到同样的运行结果。

图1-6　脚本文件的编辑状态

图1-7　脚本文件运行结果

（2）M函数文件（Function）

函数文件必须以function 开头。应用示例见第3章【例3-8】。

（3）M文件的命名规则

① 文件名命名要用英文字符，第一个字符不能是数字。

② 尽量不要是简单的英文单词，最好是由大小写英文、数字、下划线等组成。命名不能为两个单词，如Transfer Heat，应该加一下划线Transfer_Heat，或者TransferHeat。

③ 文件名不要与MATLAB的内置函数名以及工具箱中的函数重名，以免发生执行错误命令的现象。

需要注意的是，M文件最好直接放在MATLAB的默认搜索路径下（一般是MATLAB安装目录的子目录work中）。这样就不用设置M文件的路径，否则要用路径操作指令path重新设置路径。

1.1.3　在线帮助

MATLAB提供了强大的帮助系统，内容丰富，获取帮助的形式多样。

（1）利用帮助菜单获取帮助信息

选中MATLAB主界面菜单上的“帮助（Help）”，下拉菜单如图1-8所示。如选择“示例（Examples）”，通过该演示系统，可以直观、快速地学习MATLAB许多实用的知识。

图1-8　“帮助”下拉菜单界面

（2）在MATLAB命令行窗口获得帮助信息

help 功能提供MATLAB大部分主题的在线帮助信息。

help：显示help 主题一览表；

help命令及函数名：查询某条命令或函数的用法（必须知道准确的函数名称）；

help 及特殊符号：显示特殊字符与符号帮助信息；

help help：显示help 的帮助信息。

比如，在命令行窗口输入：

>> help fsolve

即可获得函数“fsolve”的相关信息：

fsolve solves systems of nonlinear equations of several variables.    
fsolve attempts to solve equations of the form:    
F(X) = 0　　where F and X may be vectors or matrices.　
    ……

若在命令行窗口输入：

>> help pi

即可获得π的相关信息：

pi　　 3.1415926535897....    
pi = 4*atan(1) = imag(log(-1)) = 3.1415926535897....
……

帮助系统导航浏览器是MATLAB专门提供的一个独立的帮助子系统，该系统包含所有的帮助文件都存储在MATLAB安装目录的help子目录下。若在命令行窗口输入：

>>doc

则打开了帮助导航浏览器。

（3）远程帮助

通过网络获得远程帮助。可以直接访问MathWorks公司主页（www.mathworks.com或http://cn.mathworks.com），从中可以找到许多有用的信息。还有国内的MATAB中文论坛（http://www.ilovematlab.cn）、MATAB技术论坛（http://www.matlabsky.com）等也有很丰富的信息资源。

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