MATLAB变量

序言

　　在Matlab中，变量名由A~Z、a~z、数字和下划线组成，且变量的第一个字符必须是字母. 尽管变量名可以是任意长度, 但是Matlab只识别名称的前N=namelengthmax个字符, 这里namelengthmax函数给出Matlab所能考虑的最大变量名长度. Matlab是区分大小写的，如a和A是不同的两个变量，Matlab自带的命令通常都是由小写字母组成，例如abs(A)是计算出A的绝对值.

Matlab中的语法不同于Java、C，其变量的定义和创建可以直接通过赋值来实现，而不需要单独声明，也不需要指定其数据类型.  如果需要使用一个矩阵，可以直接给其元素赋值，不需要指定它的具体维度.

正文

变量赋值

　　Matlab的基本数据结构是矩阵，矩阵中的元素可以是数、字符、逻辑表达式(logic states)、true或false、甚至是Matlab结构体. 基于这个前提，Mathlab能够处理非常多种类的数据。例如一个单独的数即一个标量在Matlab中是一个1×1的矩阵，一个行向量为1×N的矩阵，一个列向量为N×1的矩阵，一个多项式也是用一个向量来表示等等。Matlab也支持二维以上的矩阵，称为多维数组(arrays)，例如一个三维数组的元素可以用三维坐标值来定位.

　　不管用户使用什么类型的数据(数、字符、逻辑true或false)，Matlab都会将这些数据以矩阵或数组的形式存放. 例如字符串’Hello World’是一个1×11的矩阵，其矩阵元素是一个个单独的字符.

1 数值赋给变量

　　(1) 标量的赋值. 一个1×1的变量a的赋值可以直接用 a=3 这种形式。如果这个赋值语句是写在命令窗口中，则回车之后Matlab会默认将赋值后的结果输出在命令窗口中. 如果不希望它将赋值结果输出，则在赋值语句的末尾添上一个分号.

　　

　　(2) 行向量的赋值. 对行向量赋值时，用b=[1,2,3] 或 b=[1 2 3] 这种形式，行向量的每个分量值之间用空格或一个逗号分隔，整体分量值被包含在一个方括号里.

　　

　　(3) 列向量的赋值. 对列向量赋值时，用 c=[1;2;3] 这种形式，列向量的每个分量值之间用回车键或一个分号分隔.

　　

　　(4) 二维矩阵的赋值. 对二维矩阵赋值时，一般用 d=[1,2,3;4,5,6;7,8,9] 的形式，其行内元素用逗号或空格隔开，行与行之间用分号或回车键分隔.

　　

　　另外，还可以用指定矩阵下标的方法给矩阵赋值，下标从1开始，如d(1,1)=1; d(2,2)=2 . 对于没有赋值的数组元素，其默认值为0.(ps: 在命令窗口中，一行可以输入多条语句，语句之间用分号隔开，但如果最后一条语句后面也有分号，则运行或赋值结果不输出)

　　

2 变量赋给变量

　　在编程过程中，一个非常普遍的操作是将一个变量的值赋给另外一个变量，这在Matlab中也是必须支持的，前提是作为值的变量要是预先定义或者使用过的。例如，我们可以先定义两个行向量，然后把这两个行向量作为分量赋值给另一个变量:

　　

　　这里用到了一个重要的操作符，即冒号算符(colon operator)，格式是first:last，它用于生成一个行向量，这个向量的元素默认是一个增量为1的有序数列，其第一个元素为first，最后一个元素为last. 例如 a=10:15相当于a=[10,11,12,13,14,15]. 另外还有一种带步长的冒号操作符，形如first:step:last，它生成的以first开头以last结尾的行向量，且行向量中元素的增量是step，即后一个元素比前一个元素大step. 例如a=3:0.2:3.8相当于a=[3,3.2,3.4,3.6,3.8]. 如果希望生成一个元素递减的行向量，则只须将步长设置为复数.

　　因此，前面两个向量赋值给一个矩阵的例子中，f(1,:)表示f 矩阵中第一行的所有元素， f(2,:)表示第二行的所有元素.

3 生成单位阵

　　Matlab提供了eye(n) 函数用以方便地生成一个n×n的单位阵，如

　　

4 生成对角阵

　　Matlab中可以用diag 函数生成一个对角阵，如

MATLAB预定义变量

　　Matlab中有一些预定变量，这些预定义变量具有相应的初始值，其中比较常用的包括:

1. pi:    返回π，即3.141592653589793.
2. i,j:    定义为，虚数单位. 如果用户给这两个变量赋了其他的值，则它们不再是预定义常数．如果赋值之后希望恢复这其虚数单位值，可以通过clear命令恢复.
3. inf:   定义为1/0. 当出现被0除时, Matlab就会返回inf，且不中断执行而继续计算.
4. NaN:       定义为”Not a Number”，表示不是一个合法的数.
5. eps:  返回机器的精度，定义为与1最接近的可代表的浮点数之间的差. 被用户赋值后不能由clear恢复.

删除自定义变量和恢复预定义变量

　　在Matlab中，可以通过一些命令进行变量的删除和内存的重组，主要包括以下几个命令:

1. clear: 删除所有用户自定义变量并恢复除eps外的所有预定义变量.
2. clear variable1: 仅删除名为变量variable1的变量.
3. clear variable1 variable2 … : 删除变量variable1 variable2 …
4. clear a*: 删除所有以a开头的变量.
5. pack: 重组和压缩已分配的内存碎块. 当Matlab 的内存满后，可以利用这个命令实现在不清除任何变量的情况下得到更多的空间.
6. pack filename: 用名为filename的文件作为临时文件，重组和压缩已分配的内存.

变量类型(作用域) 

　　Matlab中的变量类型(Types of Variables)分为局部变量(Local Variable), 全局变量(Global Variable)和局部静态变量(Persistent Variables).

1. 局部变量: 如果一个函数内的变量没有特别声明, 那么这个变量只在函数内部使用, 即为局部变量.
2. 全局变量: 全局变量可以被多个不同的函数和基本工作空间(base workspace)共享. 如果一个函数需要使用全局变量a , 则必须在函数中(一般在函数的开始部分)声明该a为global: global a. 如果这个函数包含若干个子函数, 且子函数也需要访问全局变量a, 那么各个子函数中也都要加上global a. 如果某个函数更改了a的值, 那么之后其他所有声明了a的函数都可以得到这个新值. 如果某个函数需要访问Matlab命令行中的一个变量b, 那么需要在命令行中声明b为global.
3. 局部静态变量: 局部静态变量只能在某个M文件中声明和使用, 且使用它的函数内需要有声明. 只要包含局部静态变量的函数存在于内存中(没有通过clear命令删除, 没有重新编辑), 该局部静态变量就一直存在.