第1章 MATLAB语言概述

1.1 MATLAB语言及特点

MATLAB是“MATrix LABoratory”的缩写（矩阵实验室），它是由美国MathWorks公司于1984年正式推出的一种科学计算软件。1988年推出了3.x（DOS）版本，1992年推出了4.x（Windows）版本，1997年推出5.1（Windows）版本，然后就是6.0版本和7.0版本。随着新版本的推出，MATLAB的扩展函数越来越多，功能越来越强大。

MATLAB语言是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言。它集成度高，使用方便，输入简捷，运算高效，内容丰富，并且很容易由用户自行扩展。与其他计算机语言相比，MATLAB具有以下显著特点。

（1）MATLAB是一种解释性语言

MATLAB以解释方式工作，输入算式立即得出结果，无需编译，对每条语句解释后立即执行。若有错误也立即做出反应，便于编程者马上改正。这些都大大减轻了编程和调试的工作量。

（2）变量的“多功能性”

● 每个变量代表一个矩阵，它可以有n×m个元素；

● 每个元素都看作复数，这个特点在其他语言中也是不多见的；

● 矩阵的行数、列数无需定义，MATLAB会根据用户输入的数据形式，自动决定一个矩阵的阶数，而在用其他语言编程时必须定义矩阵的阶数。

（3）运算符号的“多功能性”

所有的运算，包括加、减、乘、除、函数运算都对矩阵和复数有效。

（4）语言规则与笔算式相似

MATLAB的程序与科技人员的书写习惯相近，因此易写易读，易于在科技人员之间交流。

（5）强大而简易的作图功能

● 能根据输入数据自动确定坐标绘图；

● 能规定多种坐标（极坐标、对数坐标等）绘图；

● 能绘制三维坐标中的曲线和曲面；

● 可设置不同颜色、线型、视角等。

如果数据齐全，往往只需一条命令即可给出相应的图形。

（6）智能化程度高

● 绘图时自动选择最佳坐标，以及按输入或输出变元数自动选择算法等；

● 做数值积分时自动按精度选择步长；

● 自动检测和显示程序错误的能力强，易于调试。

（7）功能丰富，可扩展性强

MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分。基本部分包括： 矩阵的运算和各种变换，代数和超越方程的求解，数据处理和傅里叶变换及数值积分等，可以满足大学理工科计算的需要。扩展部分称为工具箱（toolbox）。它实际上是用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一个方面的专门问题，或某一领域的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图像处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等20余个工具箱，并且还在继续发展中。

MATLAB由于其强大的功能，在欧美等国家的一些大学里，MATLAB已经成为诸如数字信号处理、自动控制理论等课程的主要工具软件，同时也是理工科本科生、研究生必须掌握的一项基本技能。近年来，随着我国教育事业的不断发展及与国外著名高校的接轨，许多高校都开设了这门课程，MATLAB这一功能强大的软件逐渐被越来越多的人所了解和使用。

为了帮助理工科本科生、研究生更好地学习和掌握MATLAB，在本书中重点讲解MATLAB基本部分，对于工具箱的应用，则重点介绍在信号处理、自动控制和通信仿真三方面的应用，涉及的课程有高等数学、信号与系统、数字信号处理、自动控制原理、数字通信等。