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第1讲 MATLAB介绍

分类:唯美句子浏览量:8发布于:3天前 作者:句子迷

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授课教师: 邢某某

Email:xingyu@nau.edu.cn

Office:竞秀南楼s206

Public email: naumatlab@163.com

matlabjisuan

Matlab与金融计算

教材参考书:

1、金融数量分析-基于Matlab编程 郑某某

2、Matlab与金融模型分析 邓某某 李某某 杨某某

3、金融工程试验教程 吴某某 陈某某

4、问道量化投资-用Matlab来敲门 金斯伯格 王某某

1.1MATLAB介绍

MATLAB是由MathWorks ***于1984年推出的数学软件。其名称是由矩阵实验室 (MATrix LABoratory)合成的。由此可知最早的开发理念是提供一套完善的矩阵计算命令。但是,随着数值运算需求的发展,MATLAB已经成为各种系统仿真、科学计算可视化为一体的交互式软件系统。

MATLAB虽然在1984年首次推出商业版,但其前身早在1978年就已出现。作者是任教于美国新墨西哥大学的 Cleve Moler 教授。事实上MATLAB 的许多核心计算技术来源于LINPACK和EISPACK 。这是两个美国国科会计划所开发的数值计算软件。 Cleve Moler 教授也是计划负责人之一。

虽然Cleve Moler 教授是MATLAB的原作者,但是第一个将MATLAB商品化的人不是他,而是Jack Little,他在Stanford大学主修控制,当他接触到MATLAB时,直觉告诉他这是一个潜力很大的软件。因此,他在毕业后没有多久,既决定将MATLAB用C语言重写,并于1984年成立MathWorks ***,首次推出MATLAB商用版。

MathWorks虽然已经是超过500人***,但是至今还是私人企业,没有上市。这与Jack Little的个人理念有关,他认为MATLAB的发展方向应该与顾客的需求与软件的完整性为首要目标,而不是以获利为主。因此MATLAB一直在稳定中求进步。由于Jack Little保守的个性,也使MathWorks不涉及MATLAB和SimuLink以外的事业。

MATLAB 早期以矩阵运算为主(第1,2,3版)。但随着科学计算可视化需求的日增,MATLAB 第4版推出句柄图形,这是一个里程碑。另一个里程碑则是MATLAB 第5版,允许用户建立自己的数据类型,而不再只是局限于二维的矩阵。

MATLAB语言比较好学,它的语法规则简单,更适合于专业科技人员的思维方式和书写习惯。它用解释方式工作,因此更加简洁和智能化,人机交互性能好。

MATLAB是一个计算核心,围绕这个核心,有许多针对不同应用所开发的应用程序,称为工具箱(ToolBoxes)例如

Control ToolBox,Signal processing ToolBox,Wavelet ToolBox,Optimization ToolBox,Spline ToolBox,Symbolic ToolBox。工具箱实际上是用MATLAB的基本语句编写成的程序的集合,用以解决某一方面的专门问题。任何人都可以自己生成工具箱,因此,很多研究成果被直接做成MATLAB的工具箱直接发布。在互联网上有大量的免费的MATLAB工具箱可以使用。

除了MATLAB以外, MathWorks 还有两项主要产品SimuLink和 Stateflow。 SimuLink用于连续和离散时间的动态系统仿真。 Stateflow 用于仿真有限状态机(Finite State Machines)和事件驱动系统(Event-driven Systems)。

MATLAB-组成

MATLAB 软件由四部分组成:

1、基本部分(核心):

程序主体和基本函数(约700多个)。

2、专业扩展部分(工具箱) :

有30多个工具箱,由大量专业函数组成(上千个函数)。

3、符号数学工具箱 :

基于Maple软件的符号数学引擎。

4、仿真工具箱(Simulink):

用于建立系统的数学模型和仿真分析等。

1.2 MATLAB的工作环境

MATLAB的启动

方法一:点击快捷方式图标

方法二:点击文件matlab.exe

MATLAB的退出

在MATLAB的命令窗口输入“exit”命令;

在MATLAB的命令窗口输入“quit”命令;

直接单击MATLAB命令窗口的 按钮。

界面简介

1.2 MATLAB工作环境-界面

菜单

命令窗口

历史命令窗口

工作区窗口/变量浏览器

工具栏

绘图

应用程序

当前文件夹

1.2 MATLAB工作环境-界面

☆ 命令窗口(command window)

☆ 历史命令窗口(command history)

☆ 当前目录窗口(current folder)

☆ 工作区窗口(workspace)

☆ 已安装部件窗口(launch pad)

菜单和工具栏

默认情况下的菜单和工具栏:

【File】菜单主要用于对文件的处理。

【Edit】菜单主要用于复制、粘贴等操作,与一般Windows程序的类似,在此不作详细介绍。

【Debug】菜单用于调试程序。

【Desktop】菜单用于设置主窗口中需要打开的窗口。

【Window】菜单列出当前所有打开的窗口。

【Help】菜单用于选择打开不同的帮助系统。

通用窗口

MATLAB 工作界面中的常用窗口包括

命令窗口

历史命令窗口

当前工作目录窗口

工作空间浏览器窗口

变量编辑窗口

M文件编辑/调试窗口

所有窗口都可以单独显示, 使用Undock 和Dock 可使窗口单独出来和返回到MATLAB工作界面中。

命令窗口(Command Window)

MATLAB提供给用户使用的管理功能的人机界面,在命令窗口中输入MATLAB的命令和数据后按回车键,立即执行运算并显示结果。

说明:命令窗口中的“>>”为命令提示符,表示MATLAB处于准备状态。

当在提示符后输入一段程序或一段运算式后【Enter】键,MATLAB会给出计算结果,并再次进入准备状态(所得结果将被保存在工作空间窗口中)。

在命令窗口内执行的MATLAB主要操作有:

运行函数和输入变量;控制输入和输出;执行程序,包括M文件和外部程序。

命令窗口中可直接运行MATLAB 函数,而这些函数往往又和MATLAB命令直接联系。

MATLAB在命令窗口中的语句形式为:

>>变量=表达式;

运行函数和键入变量

在命令窗口的提示符“>>”下 ,可以直接输入变量。

例:计算A=256/4-100XXXXX2+128

>> A=256/4-100*2+128 %从键盘输入,并单击回车键

A = %屏幕显示的结果

-8

MATLAB语法规定,百分号“%”后面的语句为注释语句。

例 在命令窗口中输入不同的命令和数值,并查看其显示方式

>> a=0.5

a =

0.5000

>> b='sin'

b =

sin

>> if a<1 c=true

%如果a<1则c为true

end

c =

1

历史命令(Command History)

历史命令窗口用来记录并显示已经运行过的命令、函数和表达式。

在默认设置下,该窗口会显示自安装以来所有使用过命令的历史记录,并标明每次开启MATLAB的时间。

当前目录(Current Folder)

当前目录窗口中显示了MATLAB当前工作目录下的所有文件夹与文件,以便用户对当前目录下的文件进行管理。

查看工作目录下文件的相关信息的常用命令

what:列出当前目录下的M、MAT、MEX文件清单。

dir:显示当前目录或指定当前目录下的文件。

cd 路径:改变或显示当前工作目录;路径可省略,省略时为显示当前工作目录;cd ..表示回到上一级目录。

type:显示文件内容。

delete:删除文件。

which 文件名:指出M文件、MEX文件、工作空间变量、内置函数或Simulink模型所在的目录。

工作空间(Workplace)

MATLAB在进行运算时,将变量存储在内存中,这些存储变量的内存空间称为基本工作空间,简称工作空间。

工作空间窗口以列表形式显示了MATLAB***有变量的名称及其属性。

不同的变量类型使用不同的图标。

内存变量查阅、删除的指令操作法

在指令窗中运用who, whos查阅MATLAB内存变量。

who命令:查看现存于基本空间的变量

whos命令:详细查看现存于基本空间的变量

在指令窗中运用clear指令可以删除内存(工作空间内)的某一或所有变量

如:clear A , clear all

数组编辑器窗口(Array Editor)

启动数组编辑器窗口的方法有:

在工作空间窗口中双击该变量;

在工作空间窗口中选择变量,按鼠标右键在快捷菜单中选择“OpenXXXXX”菜单;

文件编辑/调试(Editor/debugger)

MATLAB通过自带的M文件编辑/调试器来创建和编辑M文件。

进入MATLAB文件编辑器的方法如下:

命令窗口直接键入命令:edit, 打开编辑器编辑Untitled.m文件。

使用命令窗口中的菜单或工具条上的快捷工具按钮。

M文件编辑/调试器窗口是标准的windows 风格。

编辑M文件可用其它任何文本编辑器进行。

1.3 MATLAB命令窗口的主要操作

命令窗口显示方式的操作

数值计算结果的显示格式

指令行中的标点符号

命令窗口中指令行的编辑

命令窗口的通用命令

命令窗口显示方式的操作

一? 缺省显示方式

对窗口内的字符数码分类采用不同的颜色。

二??显示方式的设置

对命令窗口的字体风格、大小、颜色和数值计算结果格式进行设置。

MATLAB数据格式与显示形式

MATLAB既可用传统的十进制数表达数值,也可以用科学计数表达数值,用e代表10的指数形式,用i和j来代表虚数。

MATLAB内部数据格式只有一种,是IEEE浮点标准的双精度二进制(64位)

为了人机交互的友好性,数据输出显示格式有8种 。

可用菜单选项或format命令选择。

注:数值的显示精度并不代表数值的存储精度。

数值计算结果的显示格式 :

在参数设置对话框 的“Numeric Format”栏设置数据的显示格式。

另一种方法是直接在命令窗口中使用“format”命令来进行数值显示格式的设置。

format 格式描述

数值计算结果的显示格式 表中实现的所有格式设置仅在MATLAB的当前执行过程中有效

例 使用format函数在命令窗口中显示运算结果。

>> a=sin(60*pi/180)

a =

0.8660

>> format long

>> a

a =

0.***378444

>> format short e

>> a

a =

8.6603e-001

程序分析:

long格式为15位数字显示,short e为5位科学计数显示。

常见标点符号的作用

半角逗号“ , ” 和半角分号“; ”都可以用来分隔MATLAB的指令(函数)或变量。 MATLAB允许一行内出现多条指令。

MATLAB的指令(函数)后使用半角分号“;” ,它的作用是用来避免在命令窗口显示程序运行的中间结果 。

注:可以使用shift+Enter(或shift+Return),表示要输入多行命令后再运行,待最后一行命令输入完毕,再回车,MATLAB才开始运行上述诸条命令。

常见标点符号的作用

对于较长的命令行,可用符号“XXXXX”来表示换行继续写入 。

冒号(一个重要的操作符)的作用:

用于生成默认间隔为1的等间隔向量;

用于选出矩阵指定行、列及元素;

用于循环语句。

指令行中的标点符号

例:

a=10*2;b=a+5,c=a*b;d=c+a,

A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]

B=[1,2 3

4,5,6

7 8 9]

C=[1;2;3]

命令窗口中指令行的编辑

为方便操作,MATLAB允许用户对已经输入的指令进行回调、编辑和重运行。

命令窗口的常用控制指令

1.4 MATLAB 的其他管理

MATLAB文件格式

MATLAB 的常用文件有.m、.mat、.fig、.mdl、.mex、.p等类型 。

设置搜索路径

用户自己书写的函数有可能并没有保存在搜索路径下。要解决这个问题,只需把程序所在的目录扩展成MATLAB的搜索路径即可。

MATLAB文件格式

程序文件

程序文件即M文件(M-File),其文件的扩展名为.m。

图形文件

图形文件(Figure)的扩展名为.fig。

模型文件

模型文件(Model)扩展名为.mdl,可以在“File”菜单中创建Model时生成.mdl文件。

数据文件

数据文件即MAT文件,其文件的扩展名为.mat。

MATLAB文件格式

可执行文件

可执行文件即MEX文件,其文件的扩展名为.mex。

项目文件

项目文件的扩展名为.prj。

P码文件

P码文件即伪代码文件,是M文件被调用后在内存中生成的内部伪代码。

设置搜索路径

在MATLAB内存中进行检查,检查“sin”和“x”是否为工作空间的变量或特殊变量;

检查“sin”和“x”是否为MATLAB的内部函数;

在当前目录上,检查是否有相应的“.m”或“.mex”文件存在;

在MATLAB搜索路径的所有其他目录中,依次检查是否有相应的“.m”或 “.mex”的文件存在;

如果都不是,则MATLAB发出错误信息。

1. MATLAB的基本搜索过程

设置搜索路径窗口(Set Path)

打开设置搜索路径窗口的方法:

在MATLAB界面选择菜单“File”→“Set Path”;

在命令窗口中运行“pathtool”或“editpath”命令。

设置搜索路径的常用命令

path命令

path(path, '新目录')

addpath命令

addpath 目录1 目录2XXXXX 参数

例 使用命令设置搜索路径

>>addpath c:\TEMP -begin

>>path (path,'c:\TEMP')

>>p=path

附:在命令窗口中输入path或genpath可得到MATLAB

的所有搜索路径,

1.5 MATLAB的帮助系统

1.使用帮助浏览器

2.使用帮助命令

3.联机演示

  【Help】窗口

MATLAB语法与函数众多,必须熟练掌握MATLAB Help以便在使用时可以根据需要查询MATLAB帮助文档。在MATLAB函数及本书的程序中,每行“%”后的表述为注释说明,不参与程序运行。

点睛: 在Help文档中可看到以下内容:

① 相关的函数功能;

② 函数的使用方法,输入参数与输出函数;

③ 函数的使用示例,以举例方法演示函数的使用;

④ 函数使用的算法说明,比如算法来源于哪篇论文等。

使用帮助浏览器

帮助主题(Contents)、索引(Index) 、搜索(Search)和演示(Demos)四个面板来查找帮助信息:

Contents面板为可展开的树形结构,向用户提供全方位系统帮助的向导图;

Index面板是MATLAB提供的术语索引表,可以查找命令、函数和专用术语等。

Search面板是通过关键词来查找全文中与之匹配的章节条目,Index只在专用术语表中查找而Search的搜索是在整个HTML文件中进行的,因此其覆盖面更宽。

Demos面板为MATLAB提供了Demo演示。

使用帮助命令

1、help (帮助)

>>help (显示已安装的函数库和工具箱 )

>>help 子目录名/库名/工具箱

如:help general or elfun显示基本函数信息

help comm

>>help 函数名显示具体函数的帮助信息

如:help sin

注意:命令窗口显示的MATLAB帮助信息中,是用大写字母

来突出函数名的,但在使用这些函数时,应该用小写字母。

使用帮助命令

lookfor 关键字 (查找)

lookfor命令是在所有的帮助条目中搜索关键字,常用来查找具有某种功能而不知道准确名字的命令。

如:lookfor sound

打开帮助窗口命令:

helpwin:打开帮助窗口

helpdesk:打开帮助桌面

demo:打开演示窗口

3.联机演示系统

可以通过以下方式打开联机演示系统。

选择MATLAB主窗口菜单的【Help】|Demos】选项;

在命令窗口输入demos;

直接在帮助页面上选择Demos页。

关于Financial Toolbox的介绍

左栏中Financial Toolbox的功能如下:

① 投资组合分析;

② 投资组合绩效分析;

③ 含有缺失数据回归;

XXXXXXXXXX

XXXXXXXXXX

点睛: 若熟练使用MATLAB Help查询,将大大提高您的MATLAB使用效率与编程速度!

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