MATLAB入门教学：基础知识介绍

一、MATLAB是什么？

MATLAB（MATrix LABoratory）是用于科学计算、数据分析和可视化的高级编程语言和交互式环境。由MathWorks公司开发，广泛应用于工程、物理、金融等领域。

二、基础操作界面

• 命令窗口（Command Window）：直接输入命令执行（例如：a = 1 + 2）
• 工作区（Workspace）：显示当前所有变量
• 编辑器（Editor）：编写和保存脚本（.m文件）
• 当前文件夹（Current Folder）：管理文件路径

三、基本语法

1. 变量赋值：

   a = 5;           % 标量赋值（分号`;`抑制输出）
   str = "Hello";   % 字符串

   • 变量名区分大小写，无需声明类型。

2. 矩阵操作（核心特性）：

   V = [1, 2, 3];               % 行向量：[1 2 3]
   M = [1, 2; 3, 4];            % 2×2矩阵：[1 2; 3 4]
   C = rand(3);                 % 生成3×3随机矩阵
   D = M(2,1);                  % 访问第2行第1列元素 → 3

3. 常用运算符：

   • 算术：+, -, *, /, ^（矩阵乘方）, .*（逐元素乘）
   • 逻辑：>, ==, &（与）, |（或）
   • 函数：sin(x), exp(x), sqrt(x)

四、程序控制结构

1. 条件语句：

   if a > 0
      disp('正数');
   elseif a == 0
      disp('零');
   else
      disp('负数');
   end

2. 循环语句：

   for k = 1:5          % k从1到5循环
      disp(k^2);       % 输出平方
   end
   
   while n < 10         % 当n<10时循环
      n = n + 1;
   end

五、数据可视化

1. 二维绘图：

   x = 0:0.1:2*pi;      % 生成0到2π的数组（步长0.1）
   y = sin(x);
   plot(x, y, 'r-');    % 红色实线绘图
   xlabel('X轴');       % 添加标签
   title('正弦曲线');

2. 三维曲面：

   [X,Y] = meshgrid(-2:0.1:2);
   Z = X.^2 + Y.^2;
   surf(X, Y, Z);       % 绘制三维曲面

六、脚本与函数

1. 脚本文件（demo.m）：

   % 计算圆的面积
   r = 5;
   area = pi * r^2;
   disp(area);

2. 函数文件（myfunc.m）：

   function y = myfunc(x)
   % 输入x，返回y=x^2 + 1
      y = x.^2 + 1;    % 支持向量化计算
   end

   • 调用：result = myfunc([1,2,3]) → 输出 [2,5,10]

七、实用技巧

1. 帮助命令：
   • help plot：查看plot函数文档
   • doc sin：打开完整帮助页面
2. 清除变量：clear
3. 加载/保存数据：

   save data.mat V M    % 保存变量到data.mat
   load data.mat        % 加载数据

八、简单示例

任务：计算并绘制函数 ( y = e^{-x} \sin(10x) )

x = 0:0.01:3;           % 定义x范围（0到3，步长0.01）
y = exp(-x) .* sin(10*x); 
plot(x, y);
grid on;                % 添加网格
xlabel('x'); 
ylabel('y');

九、学习资源推荐

1. 官方教程：MathWorks官网的MATLAB入门课程
2. 交互式学习：命令行输入 learn
3. 书籍：《MATLAB编程与工程应用》

提示：入门阶段多动手练习！通过Command Window尝试每条命令，观察结果。