实验1 MATLAB系统环境与运算基础
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实验1 MATLAB系统环境与运算基础
班级：智能制造2班 学号：***8208 姓名：单某某
实验时间：2021年3月16日 实验地点：
指导老师：孙某某 叶某某
实验目的与要求：
熟悉常规数组的创建，生成标准数组的指令；了解特殊数组的含义及使用。
熟悉数组的寻访方法。
掌握典型的符号变换和符号卷积。
熟悉数组的简单操作及关系、逻辑运算操作。
熟悉一些概率统计函数的相关指令和随机数组的产生。
熟悉多项式运算，多项式拟合的相关指令，了解其典型应用。
实验设备
计算机平台上MATALB软件，R2012a以上版本
实验原理
(1) 数组的创建
①常规数组的创建
一维数组创建：递减/递增型一维数组产生方法有两种，冒号生成法或定点生成法(linspace函数)。若元素没有规律使用逐个元素输入法。
二维数组的创建：小数组可直接输入，较大数组使用数组编辑器或创建为M文件，在使用时执行该文件则产生数组。
②标准数组
全1数组ones，全零数组zeros，对角数组diag，单位矩阵eye，均匀分布随机数组rand，正态分布随机数组randn。
(2) 数组的寻访
提取数组元素或子矩阵有全下标法和单下标法。全下标法格式为A(r,l)，若r和l为标量则提取元素，r或l为向量则提取子矩阵，单下标格式为A(m:n)，是将A矩阵视为列矩阵，提取A矩阵中从第m个到第n个数据构成新的列矩阵。
(3) 矩阵和数组的运算
MATLAB是面向数组的运算，运算符区分数组运算和矩阵运算，二者运算符大多相同，且含义一致，但当数组运算符和矩阵运算符不同时，矩阵运算的含义与数学上矩阵运算一致，而数组运算代表对应元素之间的运算。利用数组运算即向量化思想可简化编程。
(4) 特殊数组的含义
非数：在MATLAB软件中，对于(0/0),(∞/∞),(0×∞),(∞-∞)等结果用NaN标记，这样可以避免由于数学上非法运算而导致程序中断。在测量数据处理过程中常用于标志非正常点，在数据可视化中，用来剪裁图形。
空数组：当数组的某一维的长度为零时就会形成空数组，空数组是确实存在的，且与全零数组不同。常用于数组的删除或缩小。
(5) 数组的关系操作和逻辑操作
关系操作和逻辑操作的对象可以是标量或数组，如果运算发生在数组之间，则要求两数组必须同样大小，对数组的对应元素进行操作。如果有一者为标量，则运算在标量和数组的每个元素之间进行。关系运算和逻辑运算中，参与运算的数据只有为0时才被视为逻辑0，否则被认为是逻辑1。运算结果都是逻辑数组，在逻辑数组中逻辑0代表“真”，逻辑1代表“假”。
(6)线性方程、代数方程求解
①线性方程组：含有n个未知数的m个方程的线性方程组写成矩阵形式，首先利用rank判断判断方程解的情况，然后利用矩阵左除求解。
②一般代数方程：fzero函数或fsolve函数，调用格式为[x,fval]=fzero(fun,x0)和[x,fval]=fsolve(fun,x0)。
(7) 概率分布和随机数组
二项分布记为B(N,p)，产生m×n的二项分布随机数组binornd(N,p,m,n)。
正态分布记为N(μ, σ2)，产生m×n的正态分布随机数组normrnd(My,Sigma,m,n)。
均匀随机矩阵rand 标准正态分布randn 求均值函数mean(X)，标准差函数std(X)，方差函数var(X)。
(8) 多项式
多项式y=p1*xn+p2*xn-1+pn*x1+pn+1
①多项式求值y=polyval(p,x)，p为多项式系数。
②多项式拟合p=polyfit 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 %x=randn(n,1)
>> %y=m+s*x;
>> y=normrnd(m,s,1,n);
>> figure();
>> hist(y,100);
>> xlabel('x')
>> ylabel('P')
>> figure();
>> histfit(y);
>> xlabel('x')
>> ylabel('P')
>>
运行结果：
实验总结：
通过这次实验，我学习掌握了许多原本不知道的或者不太熟悉的指令。比如m文件的建立，画图用到的标注，配色，坐标控制等等。相关参数的设置以及相关函数的调用，例如要解一个方程，要通过不同的函数达到所需要的要求和结果。
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