MATLAB变量

客官°小女子只卖身不卖艺 2023-10-17 15:05 115阅读 0赞

\#\#\#\#序言  
在**Matlab**中，变量名由AZ、az、数字和下划线组成，且变量的第一个字符必须是字母. 尽管变量名可以是任意长度, 但是Matlab只识别名称的前N=namelengthmax个字符, 这里namelengthmax函数给出Matlab所能考虑的最大变量名长度. Matlab是区分大小写的，如a和A是不同的两个变量，Matlab自带的命令通常都是由小写字母组成，例如abs(A)是计算出A的绝对值.

Matlab中的语法不同于Java、C，其变量的定义和创建可以直接通过赋值来实现，而不需要单独声明，也不需要指定其数据类型.  如果需要使用一个矩阵，可以直接给其元素赋值，不需要指定它的具体维度.

\#\#\#\#正文

在MATLAB环境下，每一个变量是一个数组或矩阵。矩阵中的元素可以是数、字符、逻辑表达式(logic states)、true或false、甚至是Matlab结构体. 基于这个前提，Mathlab能够处理非常多种类的数据。例如一个单独的数即一个标量在Matlab中是一个1×1的矩阵，一个行向量为1×N的矩阵，一个列向量为N×1的矩阵，一个多项式也是用一个向量来表示等等。Matlab也支持二维以上的矩阵，称为多维数组(arrays)，例如一个三维数组的元素可以用三维坐标值来定位.

不管用户使用什么类型的数据(数、字符、逻辑true或false)，Matlab都会将这些数据以矩阵或数组的形式存放. 例如字符串’Hello World’是一个1×11的矩阵，其矩阵元素是一个个单独的字符.

在一个简单的方法，您可以指定变量。例如，

x = 3	       % defining x and initializing it with a value

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

x =
     3

它创建了一个1-1的矩阵名为x和的值存储在其元素。让我们查看另一个例子，

x = sqrt(16) 	% defining x and initializing it with an expression

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

x =
     4

请注意：

一旦一个变量被输入到系统中，你可以引用它。

变量在使用它们之前，必须有值。

当表达式返回一个结果，不分配给任何变量，系统分配给一个变量命名ans，以后可以使用。

例如，

sqrt(78)

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

ans =
    8.8318

可以使用这个变量 ans:

9876/ans

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

ans =
       1.1182e+03

让我们来看看另一个例子：

x = 7 * 8;
    y = x * 7.89

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

y =
      441.8400

多个赋值

可以有多个任务在同一行。例如，

a = 2; b = 7; c = a * b

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

c =
    14

我已经忘记了变量！？

who 命令显示所有已经使用的变量名。

who

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

Your variables are:
    a    ans  b    c    x    y

whos 命令显示多一点有关变量：

当前内存中的变量

每个变量的类型

内存分配给每个变量

无论他们是复杂的变量与否

whos

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

Name      Size            Bytes  Class     Attributes
    
      a         1x1                 8  double              
      ans       1x1                 8  double              
      b         1x1                 8  double              
      c         1x1                 8  double              
      x         1x1                 8  double              
      y         1x1                 8  double

clear命令删除所有（或指定）从内存中的变量（S）。

clear x     % it will delete x, won't display anything
    clear	     % it will delete all variables in the workspace
             %  peacefully and unobtrusively

长任务

长任务可以通过使用省略号（…）延伸到另一条线路。例如，

initial_velocity = 0;
    acceleration = 9.8;
    time = 20;
    final_velocity = initial_velocity ...
        + acceleration * time

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

final_velocity =
       196

格式命令

默认情况下，MATLAB 四个小数位值显示数字。这就是所谓的 short format.

但是，如果想更精确，需要使用 format 命令。

长(long ) 命令格式显示小数点后16位。

例如：

format long
    x = 7 + 10/3 + 5 ^ 1.2

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

x =
      17.231981640639408

另外一个例子，

format short
    x = 7 + 10/3 + 5 ^ 1.2

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

x =
       17.2320

空格格式命令回合到小数点后两位数字。例如，

format bank
    daily_wage = 177.45;
    weekly_wage = daily_wage * 6

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

weekly_wage =
       1064.70

MATLAB 显示大量使用指数表示法。

短格式e命令允许以指数的形式显示小数点后四位，加上指数。

例如，

format short e
    4.678 * 4.9

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

ans =
       2.2922e+01

format long e命令允许以指数的形式显示小数点后四位，加上指数。例如，

format long e
    x = pi

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

x =
     3.141592653589793e+00

format rat 格式大鼠命令给出最接近的有理表达式，从计算所得。例如，

format rat
    4.678 * 4.9

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

ans =
       2063/90

创建向量

向量是一维数组中的数字。 MATLAB允许创建两种类型的矢量：

行向量

列向量

创建行向量括在方括号中的元素的集合，用空格或逗号分隔的元素。

例如，

r = [7 8 9 10 11]

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

r =
      Columns 1 through 4
       7              8              9             10       
      Column 5
      11

另外一个例子，

r = [7 8 9 10 11];
    t = [2, 3, 4, 5, 6];
    res = r + t

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

res =
      Columns 1 through 4
       9             11             13             15       
      Column 5
      17

创建列向量通过内附组方括号中的元素，使用分号（;)分隔的元素。

c = [7;  8;  9;  10; 11]

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

c =
       7       
       8       
       9       
      10       
      11

创建矩阵

矩阵是一个二维数字阵列。

在MATLAB中，创建一个矩阵每行输入空格或逗号分隔的元素序列，最后一排被划定一个分号。例如，创建一个3×3的矩阵：

m = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]

MATLAB将执行上面的语句，并返回以下结果：

m =
       1              2              3       
       4              5              6       
       7              8              9

\#\#\#\#MATLAB预定义变量

Matlab中有一些预定变量，这些预定义变量具有相应的初始值，其中比较常用的包括:

pi:    返回π，即3.141592653589793.
    i,j:    定义为，虚数单位. 如果用户给这两个变量赋了其他的值，则它们不再是预定义常数．如果赋值之后希望恢复这其虚数单位值，可以通过clear命令恢复.
    inf:   定义为1/0. 当出现被0除时, Matlab就会返回inf，且不中断执行而继续计算.
    NaN:       定义为”Not a Number”，表示不是一个合法的数.
    eps:  返回机器的精度，定义为与1最接近的可代表的浮点数之间的差. 被用户赋值后不能由clear恢复.

\#\#\#\#变量类型(作用域)

Matlab中的变量类型(Types of Variables)分为局部变量(Local Variable), 全局变量(Global Variable)和局部静态变量(Persistent Variables).

(1)局部变量: 如果一个函数内的变量没有特别声明, 那么这个变量只在函数内部使用, 即为局部变量. 
       (2)全局变量: 全局变量可以被多个不同的函数和基本工作空间(base workspace)共享. 如果一个函数需要使用全局变量a , 则必须在函数中(一般在函数的开始部分)声明该a为global: global a. 如果这个函数包含若干个子函数, 且子函数也需要访问全局变量a, 那么各个子函数中也都要加上global a. 如果某个函数更改了a的值, 那么之后其他所有声明了a的函数都可以得到这个新值. 如果某个函数需要访问Matlab命令行中的一个变量b, 那么需要在命令行中声明b为global.
       (3)局部静态变量: 局部静态变量只能在某个M文件中声明和使用, 且使用它的函数内需要有声明. 只要包含局部静态变量的函数存在于内存中(没有通过clear命令删除, 没有重新编辑), 该局部静态变量就一直存在.