信息科學(xué) nformation ScienceMATLAB的應(yīng)用分析卞春雨哈爾濱師范大學(xué),黑龍江哈爾濱150000摘要 MATLAB Matrix la bora tory,即“矩陣實(shí)驗(yàn)室”)是集數(shù)值計(jì)算、符號(hào)運(yùn)算及圖形處理等強(qiáng)大功能于一體的科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言。其編程效率高,擴(kuò)充能力強(qiáng),語(yǔ)勺簡(jiǎn)單、易學(xué)易用,是當(dāng)今世界上最優(yōu)秀的數(shù)值計(jì)算軟件,也是目前工程界最廣的科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言。在電路、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理及自動(dòng)控制原理等諸多方面已被廣泛應(yīng)用。本文對(duì) MATLAB的應(yīng)用進(jìn)行了分析關(guān)鍵詞 MATLAB;矩陣;建模中圖分類(lèi)號(hào)TP312文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1674-6708(2010)17-0118-030引言準(zhǔn)的輸入輸出語(yǔ)句,不用“指針”,不需編譯,比其他語(yǔ)言少了很21世紀(jì)將以科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展為特征,中華民族在國(guó)際多大家庭的地位將取決于我國(guó)的綜合國(guó)力,高速度高質(zhì)量地培養(yǎng)12 MATLAB語(yǔ)言的特點(diǎn)千千萬(wàn)萬(wàn)的技術(shù)人才,是其中一個(gè)十分重要的任務(wù)。要做到這一點(diǎn)2.1起點(diǎn)高就必須努力地吸取世界上一切優(yōu)秀的教育思想、教學(xué)手段,并創(chuàng)造性地應(yīng)用于我們的教學(xué)事業(yè)1)每個(gè)變量代表一個(gè)矩陣,從 MATLAB名字的來(lái)源可知當(dāng)前,計(jì)算機(jī)已經(jīng)被成功地應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)和制造業(yè)中,在它以矩陣運(yùn)算見(jiàn)長(zhǎng),在當(dāng)前的科學(xué)計(jì)算中,幾乎無(wú)處不用矩陣運(yùn)發(fā)達(dá)國(guó)家中其普及率已經(jīng)超過(guò)90%,它成倍地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率這使它的優(yōu)勢(shì)得到了充分的體現(xiàn)。在 MATLAB中,每個(gè)變量代創(chuàng)造了空前巨大的物質(zhì)文明。它把任何創(chuàng)新思想轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)的商表一個(gè)矩陣,它可以有個(gè)元素品時(shí)間縮短了驚人的程度,新產(chǎn)的種類(lèi)淘汰之快都是20年前無(wú)法2)每個(gè)元素都看做復(fù)數(shù),這個(gè)特點(diǎn)在其他語(yǔ)言中也是不多見(jiàn)想像的。國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用加快了產(chǎn)業(yè)全球化的進(jìn)程。在這個(gè)極具挑戰(zhàn)的時(shí)代中,把計(jì)算機(jī)充分運(yùn)用到教學(xué)及工程計(jì)算過(guò)程3)所有運(yùn)算都對(duì)矩陣和復(fù)數(shù)有效,包括加、減、乘、除、函中,顯然具有重要的意義數(shù)運(yùn)算等。我們知道,計(jì)算尺發(fā)明于1630年,在大學(xué)中計(jì)算尺已被使用1.2.2人機(jī)界面適合科技人員了300多年,大約在1970年左右被計(jì)算器完全代替?，F(xiàn)在計(jì)算器1)語(yǔ)言規(guī)則與筆算式相似。 MATLAB的程序與科技人員的書(shū)在大學(xué)里已使用了30年,它被計(jì)算機(jī)所代替已是歷史的必然。教寫(xiě)習(xí)慣相近,因此,易寫(xiě)易讀,易于在科技人員之間交流學(xué)工具的每一次更新都大大地提高了教育的效率。因此,自覺(jué)地2)矩陣行數(shù)列數(shù)無(wú)需定義。要輸入一個(gè)矩陣,用其他語(yǔ)言時(shí)而不是被動(dòng)地加快計(jì)算機(jī)代替計(jì)算器的進(jìn)程,將對(duì)大學(xué)教學(xué)效率必須先定義矩陣的階數(shù),而 MATLAB則不必有階數(shù)定義語(yǔ)句,輸?shù)奶岣咂鸬街匾淖饔萌藬?shù)據(jù)的行列數(shù)就決定了它的階數(shù)。在我國(guó)隨著計(jì)算機(jī)價(jià)格的不斷下降和國(guó)家對(duì)教育投入的加大3)鍵入算式立即得結(jié)果,無(wú)需編譯。 MATLAB是以解釋方學(xué)校的裝備和學(xué)生個(gè)人購(gòu)買(mǎi)的計(jì)算機(jī)也越來(lái)越多,因此在幾年之工作的,即它對(duì)每條語(yǔ)句解釋后立即執(zhí)行,若有錯(cuò)誤也立即作出內(nèi),大學(xué)生自由地使用計(jì)算機(jī)設(shè)備將能夠?qū)崿F(xiàn)。大學(xué)本科課程中反應(yīng)。便于編程者馬上改正。這些都大大減輕了編程和調(diào)試的工遍使用計(jì)算機(jī)的瓶頸將是軟件。即使在目前,擁有計(jì)算機(jī)的教作量師和學(xué)生也未必知道如何用計(jì)算機(jī)來(lái)幫助他們進(jìn)行課程教學(xué),因1.2.3強(qiáng)大而簡(jiǎn)易的做圖功能此要從現(xiàn)在起做好準(zhǔn)備。為了把計(jì)算機(jī)更好地用于大學(xué)的課程教育和科學(xué)研究,從1)能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動(dòng)確定坐標(biāo)繪圖20世紀(jì)80年代開(kāi)始,出現(xiàn)了多種科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言,也稱(chēng)為數(shù)學(xué)軟2)能規(guī)定多種坐標(biāo)系(極坐標(biāo),對(duì)數(shù)坐標(biāo)等);件。經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng),已經(jīng)商品化的有 Matlab, Matrix3)能繪制三維人材中的曲線(xiàn)和曲面Maple, Mathmatical, MathCAD等。它們的功能大同小異,又各有千秋4)可設(shè)置不同顏色、線(xiàn)型和視角等就易學(xué)性和普及性而言,首推 MATLAB語(yǔ)言1果數(shù)據(jù)齊全,通常只需要一條命令即可出圖。1 MATLAB語(yǔ)言簡(jiǎn)介1.2.4智能化程度高11 MATLAB語(yǔ)言的發(fā)展1)繪圖時(shí)自動(dòng)選擇最佳坐標(biāo)MATLAB是由美國(guó) Mathworks公司于1984年正式推出的,從2)做數(shù)值積分時(shí),自動(dòng)按精度選擇步長(zhǎng)那時(shí)到現(xiàn)在已升級(jí)到6x版本。隨著版本的升級(jí),內(nèi)容不斷擴(kuò)充,3)自動(dòng)檢測(cè)和顯示程序錯(cuò)誤的能力強(qiáng),易于調(diào)試功能更加強(qiáng)大。特別是在系統(tǒng)仿真和實(shí)時(shí)運(yùn)行等方面,有很多新1.2.5功能豐富,可擴(kuò)展性強(qiáng)進(jìn)展,更擴(kuò)大了它的應(yīng)用前景MATLAB軟件包括基本部分和專(zhuān)業(yè)擴(kuò)展兩大部分?；静糠諱ATLAB是一種科學(xué)計(jì)算軟件,主要適用于矩陣運(yùn)算及控制包括:矩陣的運(yùn)算和各種變換;代數(shù)和超越方程的求解,數(shù)據(jù)處和信息處理領(lǐng)域的分析設(shè)計(jì),它使用方便,輸入簡(jiǎn)捷,運(yùn)算高效,理和傅里葉變換,數(shù)值積分等等,可以充分滿(mǎn)足大學(xué)理式本科的內(nèi)容豐富,并且很容易由用戶(hù)自行擴(kuò)展,因此,當(dāng)前已成為美國(guó)計(jì)算需要和其他發(fā)達(dá)國(guó)家大學(xué)教學(xué)和科學(xué)研究中最常用而必不可少的工具擴(kuò)展部分稱(chēng)為工具箱。它實(shí)際上是用 MATLAB的基本語(yǔ)句編MATLAB語(yǔ)言比較好學(xué),因?yàn)樗挥幸环N數(shù)據(jù)類(lèi)型,一種標(biāo)成的各種子程序集中國(guó)煤化工或?qū)崿F(xiàn)某一CNMHG本文是科研項(xiàng)目論文:項(xiàng)目名稱(chēng): MATLAB在物理教學(xué)中的應(yīng)用項(xiàng)目編號(hào):11533037《科技傳播》20104(/118類(lèi)的新算法。現(xiàn)在已經(jīng)有控制系統(tǒng)、信號(hào)處理、圖像處理、系統(tǒng)i。=2A,解上式即得l1和2辨識(shí)、模糊集合、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和小波分析等數(shù)十個(gè)工個(gè)箱,并且IATLAB的程序還在斷續(xù)發(fā)展中clear, format compactMATLAB的核心內(nèi)容是它的基本部分,所有的工具箱子程序Rl=4;R2=4R3=4;R4=2;都是用它的基本語(yǔ)句編寫(xiě)的。學(xué)好這部分內(nèi)容是掌握 MATLAB的is=2:k1=0.5:k2=41+1/R2:al2=-1/R2:al3=0:al4=-kl2 MATLAB的應(yīng)用a21=-1/R2;a22=-1/R2+1/R3+1/R4;a23=-k2/R3;a24=kla3l=l/R2;a32=-1/R2:a33=-1,a34=0MATLAB的應(yīng)用非常廣泛,在電路、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)a4l=0:a42=1/R4:a43=0:a44=-l:處理及自動(dòng)控制原理等諸多方面已被廣為應(yīng)用A=|all,al2,al3,al4:a21,a22,a23,a24;a31,a32,a3321 MATLAB在電路中的應(yīng)用a34;a41,a42,a43,a44MATLAB中的變量與常量都是矩陣(標(biāo)量可看做階的矩陣=0:0:0向量可看做或階的矩陣),其元素可以是復(fù)數(shù)和任意形式的表達(dá)式X=A\B*is它具有元素群運(yùn)算能力。 MATLAB的這些優(yōu)于其他語(yǔ)言的特色,x(3),i2=X(4)有利于分析計(jì)算電路的各種問(wèn)題,并且使編程更簡(jiǎn)便,運(yùn)算效率程序運(yùn)行結(jié)果il=1,i2=1例:如圖1所示,已知R1=R2=R3=492,控制常數(shù)答案:i1=1A,i2=1Ak=0.5k2=4,,=2A,求h和2。22 MATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)中的應(yīng)用MATLAB特別適用于信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)的分析,如下面的簡(jiǎn)單應(yīng)用例:LTI系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)描述階線(xiàn)性時(shí)不變(LT1)連續(xù)系統(tǒng)的微分方程為dRd udu≥已知y及其各階導(dǎo)數(shù)的初值為y(0)y(0)…,y(0),求RR系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)。解:建模當(dāng)LT系統(tǒng)的輸入為零時(shí),其零輸人響應(yīng)為微分方程的齊次解(即令微分方程等號(hào)右端為O),其形式為(設(shè)特征根均為單根)其中P,P2,…,Pn是特征方程解:建模按圖1列出節(jié)點(diǎn)方程的根,它們可用mo(a)語(yǔ)句求得。各系數(shù)c…C由y及其各階導(dǎo)數(shù)的初始值來(lái)確定。對(duì)此有11i+k12R, R2R2Cn=yop1C1+P2C2+…+pnCn=DvRcC.=由圖1可知,控制變量l1,l2與節(jié)點(diǎn)電壓Ha,lb的關(guān)系為寫(xiě)成矩陣形式為n-lyo整理以上程式,將i,l2也作為未知量移至等號(hào)左端,并寫(xiě)P p2Pn‖C2成矩陣形式為R+l110YH地魏作G信息科學(xué) nformation Science3種情況,用 hold on語(yǔ)句使3次運(yùn)行生成的圖形畫(huà)在一幅圖上得到圖2PI p2PnYO=1,0Ⅴ為范德蒙矩陣,在 MATLAB的特殊矩陣庫(kù)中有 vandelMATLAB程序npu(‘輸入分母系數(shù)向量a=a1,a2,…l=hYO= Input(‘輸人初始條件向量YO=y0,DyO,D2y0,…]=P=root(a): V=rot 90(vander(p); c=V\YO;t=0; dt: tf: y=zeros(1, length(0):for k=l: n y=y+c(k)*exp(p(k *t); endplot(t, y), grid圖2程序運(yùn)行結(jié)果用這個(gè)通用程序來(lái)解一個(gè)三階系統(tǒng)運(yùn)行程序并輸人參考文獻(xiàn)=3Dt=0.2tf=8;1]王沫然. MATLAB6.0與科學(xué)計(jì)算[M].北京:電子工業(yè)出版而Y0取社,2001.I1,0,ol;1O,1,Ol;10,O,12]黃忠霖. MATLAB符號(hào)運(yùn)算及其應(yīng)用M.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2001什(上接第121頁(yè))↑System. out. println(e toString)):類(lèi)中封裝的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)方法。3結(jié)論購(gòu)物車(chē)在電子商務(wù)網(wǎng)站中有著廣泛的使用,本文中的購(gòu)物車(chē)24 Servlet設(shè)計(jì)使用JSP+ Javabean+ Servlet的MVC模式進(jìn)行開(kāi)發(fā)的,其實(shí)購(gòu)物車(chē)此處用來(lái)控制購(gòu)物車(chē)操作的 Servlet類(lèi)比較簡(jiǎn)單,只需處理用也可以采用JsP+ Javabean的MVC模式(JSP頁(yè)面綜合了視圖和控戶(hù)觸發(fā)的“購(gòu)買(mǎi)”、“移除”和“清空購(gòu)物車(chē)”操作。在此 Serve制器的功能)進(jìn)行開(kāi)發(fā),設(shè)計(jì)者可以根據(jù)網(wǎng)站的具體設(shè)計(jì)采用不類(lèi)中首先通過(guò) HttpservletrEquest對(duì)象獲取用戶(hù)觸發(fā)的操作類(lèi)型,同的MvC模式,一般來(lái)說(shuō)當(dāng)應(yīng)用較簡(jiǎn)單時(shí)采用JsP+ Javabean的再獲取該類(lèi)操作需要的參數(shù),然后將參數(shù)傳遞給 sholAr類(lèi)所創(chuàng)建MVC模式,當(dāng)應(yīng)用復(fù)雜時(shí)采用JSP+ Javabean+ Servlet的MVC模式的Bean對(duì)象的對(duì)應(yīng)處理方法,通過(guò)處理方法的調(diào)用實(shí)現(xiàn)用戶(hù)要求的操作。2.5JSP頁(yè)面設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)商品信息顯示頁(yè)面—— show. jsp,在該頁(yè)面中初始化商品信息1]傅進(jìn)勇,鄧少烽,李波,JSP網(wǎng)絡(luò)編程[M].北京:電子工業(yè)出列表。由于商品信息都保存在數(shù)據(jù)表gwds中,故商品信息列表的版社,2008,5初始化是通過(guò)查詢(xún)數(shù)據(jù)表 goods獲取商品信息。該頁(yè)面實(shí)現(xiàn)商品購(gòu)2]郭珍,王國(guó)輝,JSP程序設(shè)計(jì)教程[M].北京:人民郵電出版買(mǎi)操作,查看購(gòu)物車(chē)操作社,2008,5購(gòu)物車(chē)查看頁(yè)面— showcar. jsp,該頁(yè)面用來(lái)顯示用戶(hù)的購(gòu)買(mǎi)3]鄧子云,張賜.JSP網(wǎng)絡(luò)編程從基礎(chǔ)到實(shí)踐[M.北京:電子工信息,通過(guò)查詢(xún)?cè)L問(wèn)數(shù)據(jù)表buy和數(shù)據(jù)表gods,輸出購(gòu)買(mǎi)商品業(yè)出版社,2005,9相關(guān)信息,同時(shí)計(jì)算出購(gòu)物車(chē)中商品的應(yīng)付總金額。該頁(yè)面實(shí)現(xiàn)4]王先國(guó).JSP動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)編程技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版商品移除、清空購(gòu)物車(chē)操作,并有鏈接去往商品顯示頁(yè)面社,2006,12頁(yè)面中的購(gòu)買(mǎi)、移除和清空購(gòu)物車(chē)操作需要調(diào)用處理購(gòu)物[5]馮燕奎,趙徳奎.JSP實(shí)用案例教程.北京:清華大學(xué)出版Servlet類(lèi),商品信息和購(gòu)買(mǎi)信息的查詢(xún)顯示需要使用 Query bean社,2004,5什(上接第116頁(yè))該系統(tǒng)由于具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣的特點(diǎn),在全國(guó)范圍內(nèi)都能參考文獻(xiàn)夠?qū)?chē)輛進(jìn)行GS定位和位置查詢(xún)。通過(guò)安裝GPS生產(chǎn)車(chē)輛管理]楊天軍,楊曉光.GPS/GIS車(chē)輛實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)硏究[J系統(tǒng),即使發(fā)生車(chē)輛被盜的情況,也能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)迅速找到被盜城市交通,2004(1)車(chē)輛,實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警。該系統(tǒng)的應(yīng)用既有利于車(chē)輛運(yùn)輸監(jiān)控,車(chē)2]張李勇,騰中國(guó)煤化工[J.計(jì)算機(jī)輛調(diào)度指揮服務(wù),還能節(jié)能降耗,防偷防盜,適用的用戶(hù)范圍非工程,2007(1)常廣,各種車(chē)輛都可以使用該項(xiàng)技術(shù),因此社會(huì)效益非常巨大THCNMHG《科技傳播》20104(下/120