MATLAB编程与最优化设计应用
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1.3 MATLAB工作环境

当MATLAB R2012a运行后,系统会打开MATLAB的运行环境,即主窗口。主窗口中包括命令窗口、工作空间窗口、历史命令窗口和当前目录窗口等。

(1)命令窗口(Command Window):命令窗口是MATLAB进行操作的最主要窗口。在命令提示符“>>”下,可输入MATLAB 的各种命令、函数、表达式,并能显示运行的数值或符号计算结果,图形结果会通过其他窗口显示。在该窗口中运行过程函数或命令将会在历史命令窗口中保留下来,变量结果则会保存在工作空间窗口中。

(2)历史命令(Command History)窗口:在该窗口中将会保留在命令窗口中执行过的函数、命令、表达式和注释等。同时,在历史命令窗口中会将每次MATLAB R2012a启动的时间记录下来,所有记录的命令、函数表达式和注释等均以目录树的形式显示。在该窗口中,用户可以选择其中的一些命令或函数编写为M文件,或重新执行。

(3)当前目录(Current Folder)窗口:显示当前工作目录下的M文件、MDL文件等。在该窗口内,可以对M文件进行复制、编辑和运行,也可导入MAT文件。

(4)工作空间(Workspace)窗口:在该窗口中,可显示命令窗口运行时产生的变量,能够详细显示所有的变量名、变量大小和字节数。同时,可单击变量进行观察、编辑、提取和保存。

(5)开始(Start)按钮:单击该按钮后,会弹出MATLAB R2012a的功能菜单,包括各种工具箱、仿真模块、帮助联机演示实例等。

1.3.1 命令窗口

命令窗口是MATLAB R2012a的主要工作界面。在默认情况下,命令窗口提示符为“>>”,用户可在此处输入函数、命令、表达式进行运算和操作。当用户单击Undock Command Window按钮时,命令窗口将会成为单独脱离的窗口,如图1-16所示。

图1-16 命令窗口独立形式

如果用户需要对命令窗口中的一些属性进行设置,单击File选项下的Preference选项,在弹出的预设值对话框中,对命令窗口中的一些显示风格、大小等进行设置,如图1-17所示。

图1-17 命令窗口属性设置

在图1-17所示的命令窗口属性对话框中,命令窗口的字体风格、大小、颜色和数值计算结果的显示格式都可进行设置。设置后,单击OK按钮,这些设置将会立即生效,并且将这些设置保存下来,不会随着MATLAB本身的开启和关闭而改变。

在MATLAB中,数值计算的默认类型格式为双精度类型(double),但数据的显示格式可设置为不同的格式。在该栏目中的Numeric format和Numeric display下拉列表中可选择数据的显示位数和显示格式。

数据显示格式设置如表1-1所示。

表1-1 数据显示格式设置

1.3.2 历史命令窗口

用户在命令窗口中运行的命令都被默认保留在History Window(历史窗口)中,并且标明指令运行的日期和时间,历史命令窗口记录着用户在 Command Window 输入过的所有命令,在命令窗口中选择Desktop菜单下的Undock Command Window命令,即可将其单独弹出,如图1-18所示。

图1-18 历史命令窗口

在历史命令窗口中可以完成多种操作。右击,在弹出的菜单中可以选择相应的命令进行操作。

(1)复制和粘贴命令:选中历史命令窗口中的一行或多行命令,历史命令窗口将会高亮显示这些命令。右击,在弹出的菜单中选择 Copy 命令,可以完成复制操作。复制后的命令文本可以粘贴在工作空间中运行或粘贴在其他文本编辑器中。

(2)运行历史命令行:如果用户需要运行历史命令窗口中的若干行命令或单行命令,选择该命令行后,从右击后弹出的快捷菜单中选择Evaluate Selection命令就可以完成对命令行的重新执行。

(3)创建M文件:对于所执行的历史命令,如果必要也可以编写为M脚本文件或函数文件。此时,可以在历史命令窗口中选择需要创建的命令,右击,在弹出的快捷菜单中选择Creat Script命令,即可将所执行的历史命令中的一部分创建成M文件。当选择该命令后,系统弹出M文件编辑器,将所有选择的命令作为M文件的一部分内容自动输入到M文件编辑器中。此时,可以按照M文件保存、执行和调试。

(4)日志文件创建:在命令行中输入Diary命令,可以将当前命令窗口中的所有内容都写入日志,包括命令和计算结果等。文件的保存格式为ASCII码形式,因此,可以很容易地使用文本阅读器阅读这些文件。在默认情况下,Diary 保存的日志文件路径为当前的工作目录。通过日志命令Diary增加日志名称并开始记录命令窗口中的内容,然后执行相关的函数命令,最后通过日志命令Diaryoff结束日志内容的记录。需要注意的是,通过日志命令记录时,并不能记录图形文件。记录结束后,可以在当前工作文件下找到日志文件并打开阅读。

1.3.3 目录和文件管理

在使用 MATLAB 进行大量的运算和操作后,将会产生大量的函数和数据库。怎样更好地管理文件目录和文件,即怎样搜索到相应的函数和数据,并找出这些函数和数据库的路径,提高搜索效率,对MATLAB的运行影响也比较大。为此,MATLAB提供了目录管理器和文件管理器。

1.当前文件管理器

当前文件(Current Folder)管理器位于MATLAB主界面的左侧。如果用户单击Undoc Folder(解除停靠)按钮,该窗口界面将会作为单独的界面显示,如图1-19所示。

图1-19 当前文件管理器界面

解除该命令窗口的停靠后,将显示独立的界面。在该界面中包括菜单栏、工具栏及文件的详细列表。在文件详细列表中,可选择运行M文件、装载MAT数据文件、编辑文件等功能。进行操作时,在需要进行处理的文件上右击,将会弹出快捷菜单,在该菜单中选择相应的菜单命令即可完成操作,选择Run命令可执行M文件,选择Open命令可打开这些文件。如果需要输入MAT文件,则可选择Import Data命令,在出现的数据导入向导中导入数据。

2.设置当前目录

MATLAB打开时,创建的M文件都保存在默认路径下。在该文件夹中,用户可以在保存 M 文件结果和输出数据时以此为当前目录进行处理。以此为工作目录对正常运行文件和管理文件比较有利。

如果用户需要更改当前目录,则可选择以下两种方式:

(1)第一种方式,从路径下拉菜单中选择。

(2)第二种方式,单击工具栏当前路径右侧的按钮,弹出路径选择对话框,在该路径选择对话框中,用户可以选择需要更改的路径和位置,如图1-20所示。

图1-20 选择新的工具路径界面

此外,在当前目录下,还可创建新的文件夹,可通过单击新建文件夹按钮来完成创建,用户可以输入文件夹名称,完成文件夹的创建。然后单击该文件夹,进入该文件夹所在的目录,即改变了当前的目录。如果用户在命令行状态下进行文件夹位置的控制,则可在命令行提示符下输入cd命令来改变当前目录的位置和路径。该命令的作用和前面的操作方式起到的作用大致相同。习惯采用命令行方式进行工作的用户可以使用该命令。

1.3.4 工作空间

工作空间是 MATLAB 用于存储各种变量和结果的内存空间。在工作空间窗口中显示工作空间中所有变量的名称、字节数和变量类型,可对变量进行观察、编辑、保存和删除。在命令窗口中选择Desktop菜单下的Undock Workspace命令,即可将其单独打开,如图1-21所示。

图1-21 工作空间

1.3.5 搜索路径管理

在 MATLAB 中,所有的文件都通过一组比较严谨的目录文件夹结构进行管理。在进行文件、函数和数据搜索时,MATLAB将会按照已经设定的搜索路径进行搜索。检查的次序大致为:首先检查搜索的内容是否为变量;如果不是变量,那么检查是否是内置函数;如果不是内置函数,那么检查当前目录中是否有M文件形式的搜索目标;如果没有,则将在MATLAB设置的其他搜索路径中进行搜索。

如果用户有多个文件需要和 MATLAB 进行信息交换,或经常需要进行数据交换,那么可将这些文件放在 MATLAB 的搜索路径上,保证这些文件可以在搜索路径上被调用。如果某个目录需要运行产生的数据和文件,那么还需要将该目录设置为当前目录。实际运行时,如果某个目录需要运行产生的数据和文件,那么还需要将该目录设置为当前目录。实际运行时,如果运行环境和当前目录不一致,那么系统会提示进行路径修改。

如果用户需要设置新的路径,即可在命令窗口中输入pathtool命令,或从菜单栏中选择File菜单下的Set Path命令来设置路径中的各个参数。输入命令或选择命令后,弹出如图1-22所示的路径设置对话框。

图1-22 路径设置对话框

图1-22中的按钮含义分别如下。

● Add Folder...:添加新的路径。

● Add with subfolders:在搜索路径上添加子目录。

● Move to Top:将选中的目录移到搜索路径顶端。

● Move Up:将选中的目录在搜索路径中上移一位。

● Move Down:将选中的目录在搜索路径中下移一位;

● Move to Bottom:将选中的目录移到搜索路径底端;

● Remove:将选中的目录移出搜索路径;

● Default:恢复到原始的MATLAB默认路径;

● Revert:恢复上次改变搜索路径前的设置。