MATLAB. Полный самоучитель

MATLAB

Полный самоучитель

В. П. Дьяконов

Москва, 2023

 2-е издание, электронное

УДК 32.973.26-018.2
ББК 004.438
Д93

Д93
Дьяконов, Владимир Павлович.
MATLAB. Полный самоучитель / В. П. Дьяконов. — 2-е изд., эл. — 1 файл 
pdf : 769 с. — Москва : ДМК Пресс, 2023. — Систем. требования: Adobe Reader 
XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10". — Текст : электронный.
ISBN 978-5-89818-543-5

Самоучитель по массовой матричной системе MATLAB, занимающей лидирующее место в области численных научно-технических вычислений, расчетов и моделирования. Основное внимание уделено описанию основ применения и языка программирования базовой системы MATLAB, реализации численных методов вычислений и визуально-ориентированному проектированию графического интерфейса 
пользователя (GUI). Описаны особенности интерфейса MATLAB, операторы, функции и средства программирования. Приведены сотни примеров применения 
MATLAB в учебных, научно-технических и математических вычислениях и расчетах. 
Для студентов, преподавателей и аспирантов университетов и вузов различного 
профиля, инженеров и научных работников.

УДК 32.973.26-018.2 
ББК 004.438

Электронное издание на основе печатного издания: MATLAB. Полный самоучитель / 
В. П. Дьяконов. — Москва : ДМК Пресс, 2014. — 768 c. — ISBN 978-5-97060-082-5. — Текст : 
непосредственный.

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было 
форме и какими бы то ни было средствами без  письменного разрешения владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических 
ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность 
приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами 
защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ISBN 978-5-89818-543-5
© Дьяконов В. П., 2014
© Оформление, издание, ДМК Пресс, 2014

Краткое содержание

Введение........................................................................ 35

Благодарности и адреса для связи ................. 40

Урок 1. ПЕРВОЕ ЗНАКОМСТВО
С MATLAB........................................................................ 41

Урок 2. ЗНАКОМСТВО С ИНТЕРФЕЙСОМ
ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ........................................................ 91

Урок 3. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА
МАТЕМАТИЧЕСКИХ ВЫЧИСЛЕНИЙ................ 151

Урок 4. ОПЕРАЦИИ С ВЕКТОРАМИ
И МАТРИЦАМИ .......................................................... 193

Урок 5. ТИПЫ ДАННЫХ – МАССИВЫ
СПЕЦИАЛЬНОГО ВИДА ......................................... 233

Урок 6. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА
ОБЫЧНОЙ ГРАФИКИ .............................................. 277

Урок 7. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА
СПЕЦИАЛЬНОЙ ГРАФИКИ................................... 341

Содержание
4

Урок 8. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА
ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ ....................................... 383

Урок 9. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА
ОБРАБОТКИ ДАННЫХ............................................ 441

Урок 10. РАБОТА СО СТРОКАМИ,
ФАЙЛАМИ И ЗВУКАМИ ......................................... 493

Урок 11. ТИПОВЫЕ СРЕДСТВА
ПРОГРАММИРОВАНИЯ ......................................... 531

Урок 12. ВИЗУАЛЬНОЕ
ПРОГРАММИРОВАНИЕ GUI ................................ 591

Урок 13. ОБЗОР РАСШИРЕНИЙ MATLAB ..... 659

Урок 14. СТЫКОВКА MATLAB
С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ ПРИБОРАМИ ............ 717

Список литературы ................................................ 743

Предметный указатель ........................................ 747

Содержание

Введение........................................................................ 35

Благодарности и адреса для связи ................. 40

Урок 1. Первое знакомство с MATLAB............ 41

1.1. Назначение и особенности системы MATLAB ... 42

1.1.1. Начальные сведения о матрицах ............................. 42

1.1.2. Назначение матричной системы MATLAB ................ 43

1.1.3. Системные требования к установке......................... 44

1.1.4. Инсталляция системы MATLAB 7 + Simulink 6 ........... 45

1.1.5. Файловая система MATLAB ..................................... 45

1.2. Начало работы с  MATLAB...................................... 46

1.2.1. Запуск MATLAB и работа в режиме диалога ............. 46

1.2.2. Понятие о сессии работы с системой MATLAB ......... 47

1.2.3. Новый и старый облики системы MATLAB ................ 48

1.2.4. Операции строчного редактирования...................... 49

1.2.5. Команды управления окном .................................... 49

1.3. Простые вычисления в MATLAB ........................... 50

1.3.1. MATLAB в роли мощного научного калькулятора ...... 50

1.3.2. Форма вывода и перенос строки в сессии ............... 53

1.3.3. Запуск примеров применения MATLAB
из командной строки ........................................................ 54

1.4. Основные объекты MATLAB .................................. 55

Содержание
6

1.4.1. Понятие о математическом выражении ................... 55

1.4.2. Действительные и комплексные числа .................... 55

1.4.3. Форматы чисел ....................................................... 56

1.4.4. Константы и системные переменные....................... 57

1.4.5. Текстовые комментарии в программах .................... 58

1.4.6. Переменные и присваивание им значений .............. 58

1.4.7. Уничтожение определений переменных .................. 59

1.4.8. Операторы и встроенные функции MATLAB ............. 60

1.4.9. Применение оператора : (двоеточие) ...................... 62

1.4.10. Функции пользователя .......................................... 63

1.4.11. Сообщения об ошибках и исправление
ошибок ............................................................................. 64

1.5. Формирование векторов и матриц ..................... 66

1.5.1. Задания векторов и матриц и доступ
к их элементам ................................................................. 66

1.5.2. Задание векторов и матриц с комплексными
элементами ...................................................................... 67

1.5.3. Понятие о матричных операциях и магические
матрицы ........................................................................... 68

1.5.4. Конкатенация (объединение) матриц ...................... 69

1.5.5. Удаление столбцов и строк матриц ......................... 70

1.6. Операции с рабочей областью, текстом
сессии и редактором mфайлов ................................. 70

1.6.1. Дефрагментация рабочей области .......................... 70

1.6.2. Сохранение рабочей области сессии ...................... 71

1.6.3. Ведение дневника ................................................... 71

1.6.4. Загрузка рабочей области сессии ........................... 72

1.6.5. Работа с редактором mфайлов .............................. 73

Содержание
7

1.6.6. Завершение вычислений и работы с системой ........ 73

1.7. Интерактивная справка из командной
строки............................................................................... 74

1.7.1. Вызов списка разделов интерактивной справки ...... 74

1.7.2. Справка по конкретному объекту............................. 75

1.7.3. Справка по группе объектов .................................... 76

1.7.4. Справка по ключевому слову ................................... 77

1.7.5. Дополнительные справочные команды .................... 77

1.8. Работа с демонстрационными примерами
с командной строки ....................................................... 78

1.8.1. Вызов списка демонстрационных примеров............ 78

1.8.2. Пример – вывод изображения поверхности............. 79

1.8.3. Что больше – e^pi или pi^e?...................................... 80

1.8.4. Встроенные фигуры ................................................ 81

1.8.5. Просмотр текстов примеров и mфайлов ................ 81

1.9. Знакомство с двумерной графикой MATLAB ..... 82

1.9.1. Особенности двумерной графики MATLAB .............. 82

1.9.2. Графики функций одной переменной ...................... 83

1.9.3. Графики ряда функций ............................................ 84

1.9.4. Графическая функция fplot ...................................... 85

1.10. Знакомство с трехмерной графикой
MATLAB ............................................................................. 86

1.10.1. Построение трехмерных графиков ........................ 86

1.10.2. Вращение графиков мышью .................................. 87

1.10.3. Контекстное меню графиков ................................. 88

Содержание
8

Урок 2. Знакомство с интерфейсом
пользователя ............................................................... 91

2.1. Интерфейс основного окна MATLAB ................... 92

2.1.1. Средства панели инструментов............................... 92

2.1.2. Браузер рабочей области ........................................ 93

2.1.3. Команды просмотра рабочей области who
и whos .............................................................................. 95

2.1.4. Браузер файловой структуры .................................. 96

2.2. Работа с меню ......................................................... 96

2.2.1. Команды, операции и параметры ............................ 96

2.2.2. Меню системы MATLAB ........................................... 97

2.2.3. Меню File................................................................. 97

2.2.4. Установка путей доступа файловой системы ........... 98

2.2.5. Настройка элементов интерфейса .......................... 99

2.2.6. Меню Edit – средства редактирования документов..... 99

2.2.7. Интерфейс по умолчанию...................................... 100

2.3. Основы редактирования и отладки mфайлов ... 100

2.3.1. Интерфейс редактора/отладчика mфайлов.......... 100

2.3.2. Цветовые выделения и синтаксический контроль .. 102

2.3.3. Понятие о файлахсценариях и файлахфункциях.. 102

2.3.4. Панель инструментов редактора и отладчика ........ 103

2.4. Новинки графического интерфейса MATLAB ..... 104

2.4.1. Новая позиция меню Graphics ............................... 104

2.4.2. Работа с окном 2Dграфики MATLAB ..................... 104

2.4.3. Работа с редактором графики MATLAB .................. 105

2.4.4. Построение графиков из их каталога..................... 108

Содержание
9

2.4.5. Некоторые другие особенности применения
редактора графики ......................................................... 111

2.4.6. Новый вид окна MATLAB ........................................ 114

2.5. Интерфейс графических окон ............................ 115

2.5.1. Обзор интерфейсов графических окон .................. 115

2.5.2. Панель инструментов камеры обзора .................... 117

2.5.3. Меню инструментов Tools ..................................... 117

2.5.4. Вращение графиков мышью .................................. 117

2.5.5. Операции вставки ................................................. 118

2.6. Основы форматирования графиков.................. 118

2.6.1. Форматирование двумерных графиков ................. 118

2.6.2. Форматирование линий графиков ......................... 118

2.6.3. Работа с инструментом Plot Tool............................ 120

2.6.4. Работа с редактором графики MATLAB .................. 120

2.6.5. Форматирование линий графиков и маркеров
опорных точек ................................................................ 121

2.6.6. Форматирование линий и маркеров для графика
нескольких функций ....................................................... 123

2.6.7. Форматирование осей графиков ........................... 124

2.6.8. Позиция Tools меню окна графики ......................... 124

2.6.9. Нанесение надписей и стрелок прямо на график ... 125

2.6.10. Применение графической «лупы» ........................ 126

2.6.11. Построение легенды и шкалы цветов на графике ... 127

2.6.12. Работа с камерой 3Dграфики ............................. 128

2.7. Работа с Мастером импорта данных ................ 130

2.7.1. Открытие окна Мастера импорта данных ............... 130

2.7.2. Информация об импортируемых бинарных
данных............................................................................ 132

Содержание
10

2.7.3. Импорт данных matформата ................................ 133

2.7.4. Импорт данных текстового формата...................... 133

2.7.5. Об экспорте данных .............................................. 135

2.8. Работа со справкой и демонстрационными
примерами .................................................................... 135

2.8.1. Запуск справочной системы Help Desk .................. 136

2.8.2. Справка по функциям и полнотекстовый обзор ..... 137

2.8.3. Работа с демонстрационными примерами ............ 139

2.9. Интерфейс и новые возможности
MATLAB R2007 .............................................................. 140

2.9.1. Интерфейс MATLAB  R2007a по умолчанию............ 140

2.9.2. Упрощенный интерфейс MATLAB R2007a............... 141

2.9.3. Редактор/отладчик программ и файлов
MATLAB R2007a .............................................................. 143

2.9.4. Справка MATLAB R2007a ....................................... 144

2.9.5. Новые возможности MATLAB R2007a,b................... 144

2.9.6. Интерфейс и справка MATLAB R2007b ................... 145

2.9.7. Общая настройка MATLAB R2007b ......................... 146

2.9.8. Производительность реализаций
MATLAB R2007a,b ............................................................ 148

Урок 3. Программные средства
математических вычислений ........................... 151

3.1. Вычислительные и логические операции ........ 152

3.1.1. Арифметические матричные операторы и функции ... 152

3.1.2. Операции отношения ............................................ 153

3.1.3. Логические операции и операторы........................ 155