MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數學軟件，用于數據分析、無線通信、深度學習、圖像處理與計算機視覺、信號處理、量化金融與風險管理、機器人，控制系統(tǒng)等領域。  MATLAB是matrix&laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠(矩陣實驗室)，軟件主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環(huán)境。它將數值分析、矩陣計算、科學數據可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設計語言(如C、Fortran)的編輯模式。

MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數學軟件。它在數學類科技應用軟件中在數值計算方面首屈一指。行矩陣運算、繪制函數和數據、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等。MATLAB的基本數據單位是矩陣，它的指令表達式與數學、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點，使MATLAB成為一個強大的數學軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持。

適合具有高數基礎的科研小白。

作為一個工科生，軟件的使用是非常重要且必不可少的。如果你的計算機基礎非常扎實，已經熟練掌握Python，R等語言了，想必你已經會自行編寫代碼了，那么請右上方X劃走。

本文主要針對即將開始科研學習，但還沒有編程基礎的同學們閱讀了解。MATLAB作為一個在學術界橫行多年的老將，仍舊有其不可替代的優(yōu)勢。

1 思維概念

計算機編程的基礎是數學。我們要樹立一個基本的認識，那就是計算機編程只是一種語言，一種把數學題變?yōu)橛嬎銠C可以識別的語句執(zhí)行的語言。進一步延展概念，數學其實也是一種語言，數學是一種把世界萬事萬物和現(xiàn)實問題都用字符表示的表達方式。那么數學和計算機科學都只是我們思維方式的體現(xiàn)形式，所以，當我們遇到一個問題后，第一步是你要思考究竟采用什么解決辦法;第二步是思考這種解決方法用數學語句如何表述;第三步是這種解決辦法用計算機如何正確表達。

2 數學基礎

在學習Matlab前，首先要具備基礎的高數知識，最最基礎的是一定要了解矩陣的概念、矩陣的運算規(guī)則、積分、微分、多元回歸等。后期如果需要深入開展科學研究，可以進一步了解相關數學內容 ，比如傅里葉變換、相關分析、參數優(yōu)化等內容。

MATLAB的基本知識

1-1、基本運算與函數

在MATLAB下進行基本數學運算，只需將運算式直接打入提示號(>>)之後，并按入Enter鍵即可。例如：

>> (5*2+1.3-0.8)*10/25

ans =4.2000

MATLAB會將運算結果直接存入一變數ans，代表MATLAB運算後的答案(Answer)并顯示其數值於螢幕上。

小提示： ">>"是MATLAB的提示符號(Prompt)，但在PC中文視窗系統(tǒng)下，由於編碼方式不同，此提示符號常會消失不見，但這并不會影響到MATLAB的運算結果。

我們也可將上述運算式的結果設定給另一個變數x：

x = (5*2+1.3-0.8)*10^2/25

x = 42

此時MATLAB會直接顯示x的值。由上例可知，MATLAB認識所有一般常用到的加(+)、減(-)、乘(*)、除(/)的數學運算符號，以及冪次運算(^)。

小提示： MATLAB將所有變數均存成double的形式，所以不需經過變數宣告(Variabledeclaration)。MATLAB同時也會自動進行記憶體的使用和回收，而不必像C語言,必須由使用者一一指定.這些功能使的MATLAB易學易用，使用者可專心致力於撰寫程式，而不必被軟體枝節(jié)問題所干擾。

若不想讓MATLAB每次都顯示運算結果，只需在運算式最後加上分號(;)即可，如下例：

y = sin(10)*exp(-0.3*4^2);

若要顯示變數y的值，直接鍵入y即可：

>>y

y =-0.0045

在上例中，sin是正弦函數，exp是指數函數，這些都是MATLAB常用到的數學函數。

下表即為MATLAB常用的基本數學函數及三角函數：

小整理：MATLAB常用的基本數學函數

abs(x)：純量的絕對值或向量的長度

angle(z)：復 數z的相角(Phase angle)

sqrt(x)：開平方

real(z)：復數z的實部

imag(z)：復數z的虛 部

conj(z)：復數z的共軛復數

round(x)：四舍五入至最近整數

fix(x)：無論正負，舍去小數至最近整數

floor(x)：地板函數，即舍去正小數至最近整數

ceil(x)：天花板函數，即加入正小數至最近整數

rat(x)：將實數x化為分數表示

rats(x)：將實數x化為多項分數展開

sign(x)：符號函數 (Signum function)。

當x<0時，sign(x)=-1;

當x=0時，sign(x)=0;

當x>0時，sign(x)=1。

> 小整理：MATLAB常用的三角函數

sin(x)：正弦函數

cos(x)：馀弦函數

tan(x)：正切函數

asin(x)：反正弦函數

acos(x)：反馀弦函數

atan(x)：反正切函數

atan2(x,y)：四象限的反正切函數

sinh(x)：超越正弦函數

cosh(x)：超越馀弦函數

tanh(x)：超越正切函數

asinh(x)：反超越正弦函數

acosh(x)：反超越馀弦函數

atanh(x)：反超越正切函數

變數也可用來存放向量或矩陣，并進行各種運算，如下例的列向量(Row vector)運算：

x = [1 3 5 2];

y = 2*x+1

y = 3 7 11 5

小提示：變數命名的規(guī)則

1.第一個字母必須是英文字母 2.字母間不可留空格 3.最多只能有19個字母，MATLAB會忽略多馀字母

我們可以隨意更改、增加或刪除向量的元素：

y(3) = 2 % 更改第三個元素

y =3 7 2 5

y(6) = 10 % 加入第六個元素

y = 3 7 2 5 0 10

y(4) = [] % 刪除第四個元素，

y = 3 7 2 0 10

在上例中，MATLAB會忽略所有在百分比符號(%)之後的文字，因此百分比之後的文字均可視為程式的注解(Comments)。MATLAB亦可取出向量的一個元素或一部份來做運算：

x(2)*3+y(4) % 取出x的第二個元素和y的第四個元素來做運算

ans = 9

y(2:4)-1 % 取出y的第二至第四個元素來做運算

ans = 6 1 -1

在上例中，2:4代表一個由2、3、4組成的向量

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