上一篇：轻松掌握MATLAB - 1.1 MATLAB发展简史

图1.1 MATLAB桌面

MATLAB 的主界面称为 Desktop（桌面），如图 1.1 所示（以 R2023b 版本为例，不同版本可能会存在细微差别，下同）。这是一个集成开发环境，由顶部的标签式工具条、底部的状态栏和中部多个嵌入式窗口构成。每个窗口的最上方都有一个标题栏，在其左侧显示窗口名称。点击标题栏最右侧的图标或右击标题栏，可以调出窗口的快捷菜单，借以执行一些常规操作。例如，点选其中的Undock，可以将窗口从桌面独立出来。将窗口拖离桌面也可将其取消停靠。对于已从桌面分离出的窗口，从其快捷菜单选择 Dock，可将其重新嵌入（停靠）到桌面中原来的位置。拖动边框可以调整窗口宽度。拖动标题栏可以调整窗口在桌面中的位置。双击标题栏可以将当前窗口最大化，再次双击可以还原。

MATLAB 的图形用户界面集编码和调试功能于一体，熟悉各部分的基本功能是学习和使用 MATLAB 的前提。下面简要介绍各部分的主要功能。

1.2.1 工具条和状态栏1. 工具条 Toolstrip

工具条由一些常用命令的快捷方式组成，归入多个菜单式选项卡分类显示。HOME（主页）、PLOTS（绘图）和 APP 三个选项卡是常驻的，其余选项卡则会随当前窗口的不同而动态隐现。比如打开 Editor 窗口时，才会出现 EDITOR（编辑器）、PUBLISH（发布）和 VIEW（视图）选项卡。工具条的右上方是快捷工具栏和搜索框。点击工具条右下角的图标可将之收起，仅显示顶部的菜单栏。点击任意菜单可弹出工具条，再点右下角的图钉图标可以恢复工具条常驻显示。

这里我们仅简单介绍 HOME 选项卡上部分最常用的功能，其余选项卡在之后涉及到时再适时介绍。HOME 选项卡上的命令按功能分为 5 个区，从左到右依次为 FILE、VARIABLE、CODE、ENVIRONMENT 和 RESOURCES。根据选装的工具箱不同，可能还会出现其他分区或命令。例如，若装了 Simulink 会出现 SIMULINK 区；若装了 Parallel Computing Toolbox，ENVIRONMENT 区会出现 Parallel 图标，对并行计算参数进行设置。图标下方或右侧有小箭头的，点击该箭头会弹出一个下拉列表，显示相关的其他选项。

HOME工具栏

(1) FILE区

FILE区是文件区，提供文件的新建、打开、查找、比较等功能。比如，点击New Script，可以新建一个脚本文件；点击Find Files，可以在指定位置按照指定规则查找指定名称或包含指定字符的文件；点击Compare，可以对比两个文件的异同并生成详细报告，常用于比较不同版本程序的修改情况。这两个工具在编程时非常有用。

(2) VARIABLE区

VARIABVLE区是变量操作区，用于导入、新建、编辑变量和保存/清理工作区等。点击Import Data，选择需要导入的文件。不仅能导入MATLAB专门的.mat格式的数据文件，还可以导入图片、Excel、音频、视频等多种格式的文件，MATLAB会在导入过程中将其转换为合适类型的变量。

(3) CODE区

CODE区是代码区，用于代码的收藏、语法分析、运行计时和命令清理等功能。

图1.2 用Favorites自定义菜单项

Favorites用来收藏经常使用的命令的快捷方式。如图1.2所示，点击Favorites，会弹出一个下拉列表，选择左下角的New Favorite，会弹出Favorite Command Editor对话框。例如，在Label框中输入“Clear&Clc”，Code框中依次输入clear和clc两条指令，点Save保存。这样就在Favorites中定义了一个新菜单，点击这个菜单就可以实现清空工作空间和清屏。Favorite Command Editor对话框中还可以为收藏项选择分类和图标，勾选Add to Quick Access Toolbar，可以在创建收藏条目的同时将其加入工具条右上角的快捷工具栏。对于创建好的菜单项，也可以通过右键点击，然后选择Add to Quick Access Toolbar将其添加到快捷工具栏。

图1.3 代码分析器

点击Analyze Code，将会启动代码分析器。选择目录后，点击Run Analysis将会对所选目录下的程序文件进行语法分析，并显示分析报告，如图1.3所示。分析结果中会列出代码中存在的错误、警告或可优化的地方，并提供修改建议。直接点击有问题的代码，可以直接在Editor中打开程序文件，并定位到问题所在的行。这是一个非常强大的批量检查代码的工具。

图1.4 代码探查器窗口

点击Run and Time，将会启动代码探查器 Profiler，用于剖析程序的运行效率，如图1.4所示。在代码栏输入调用程序的指令，点击Start Profiling，程序将会被执行，程序运行结束后会显示详细的运行报告，报告中会列出程序调用到的每个文件、每行代码的运行次数及耗时。这个工具可以帮助我们快速找出程序中最耗时的瓶颈部分，以便进行针对性的优化。特别是对于比较耗时的程序，调试成功以后强烈建议使用此工具进行剖析，以便针对瓶颈部分进行优化以提高执行效率。

(4) ENVIRONMENT区

ENVIRONMENT区用于MATLAB编程环境参数的管理，包括窗口布局的管理、编程环境及各工具箱的预设参数设置、路径设置和附加功能获取等。简述如下：

图1.5 桌面布局管理

点击Layout图标，可以管理桌面布局。如图1.5所示，下拉列表上方列出了已有的布局方案，下方则是控制部分桌面部件是否显示的选项菜单。除了默认的4种布局，我们还可以根据自己的喜好自定义布局并保存。方法是：首先设置各个窗口的位置、大小、显示方式等，然后点击环境区中的Layout，从下拉列表中点击Save Layout...，输入布局名称，点击OK按钮。再次点击工具栏上的Layout图标，可以看到新创建的布局已经出现在了列表中。可以根据自己的编程习惯了设置和保存布局，以便在不同的编程工作状态间快速切换。

图1.6 MATLAB预设管理器窗口

点击Preferences，将会打开如图1.6所示的窗口。这是一个MATLAB开发环境及工具箱预设参数管理器。通过点击右侧的列表项，可以在左侧查看和修改该项对应的可设置参数。例如，可以设置MATLAB界面/帮助文档的语言、各窗口中的字体、语法高亮颜色等参数，也可对选装的工具箱的预设参数进行配置。

【推荐设置】

点击Help，将文档位置设为“Installed locally”，语言设为“English”，快捷帮助显示设为“In Help browser”。使用本地文档的好处是，不受网络限制，速度也比较快。在线版本是不定期更新的，有些信息需要在新版本中才能体现；如非特殊情况，建议使用英文版的帮助文档，这有利于理解MATLAB命令和函数的意义，也有利于以后的深入学习和提高，毕竟所有的指令和自带的源程序都是英文的；在小窗口中显示快捷帮助可以提高些许响应速度，但多数情况仍需要到帮助浏览器中查看完整版。点击General，然后在最上方可根据需要指定MATLAB启动时的初始工作文件夹。取消勾选Help improve MATLAB部分的复选框。最下方可以选择桌面语言，有中文和英语可选。MATLAB界面每次更新虽然变化不大，但对研究生以上或想深入学习MATLAB的同学，强烈建议选择“English”，坚持在软件原生环境中学习，习惯成自然，其实没想象中那么难。需要说明的是，程序的报错信息和提示信息也会以所选择界面语言呈现，如果选择中文，偶尔会出现乱码。修改语言设置后需重启MATLAB才可生效。

图1.7 路径设置对话框

点击Set Path，将会打开路径设置对话框，如图1.7所示。通过左侧的按钮可以添加文件夹到路径或调整路径在列表中的位置。设置完成后，在点击Close退出对话框之前，要先点击Save，新的设置才会生效。

路径设置对MATLAB程序的运行至关重要。对于程序或命令行窗口中出现的指令，MATLAB的判断顺序是：首先检查内存，判断是否为变量名；然后检查是否为内置函数；如果都不是，再搜索当前文件夹，看是否有同名文件；最后，在路径列表中从上到下依次查找。由此可见，只有在搜索路径上的文件才能被MATLAB访问到。在路径设置对话框中添加的路径称为静态路径，每次启动MATLAB时静态路径都保持不变。如果路径上不同目录中有同名文件，前面的会把后面的屏蔽掉。为了避免这种情况，MATLAB还提供了一种动态路径管理方式，即在程序中用addpath函数将指定目录添加到路径列表的前面。动态路径只有在运行时生效，不会修改静态路径。

图1.8 附加功能列表

点击Add-Ons，将会调出如图1.8所示的下拉列表，用来获取和管理Mathworks官方或用户社区提供的在线资源，包括可选工具箱、硬件支持包、教程、函数等。获取官方的插件需要有正版MATLAB的序列号。点击Manage Add-Ons，可对已安装的附加功能进行卸载、更新等。图1.8所示的下拉列表中还提供了打包自定义工具箱和APP的工具。

(5) RESOURCES区

资源区用于访问MATLAB帮助文档、官方论坛、在线课程以及请求官方技术支持。点击Help，可以打开帮助浏览器查看文档。点击Community，可以在网络浏览器中访问MathWorks官网上的MATLAB Central，其中的MATLAB Answers是个讨论区，可以提问或回答别人的问题；File Exchange供用户分享代码；Blogs是官方博客，比较著名的如：Cleve's Corner，是MATLAB创始人的博客，分享MATLAB的历史，以及一些热门问题的MATLAB模拟等；Loren on the Art of MATLAB，经常分享MATLAB的新功能及背后的技术细节，其口号是Turn Ideas into MATLAB；File Exchange Pick of the Week, 每周精选File Exchange上分享的代码并进行评论。资源区是学习MATLAB的一大宝库。

除了上述功能区，桌面右上角还有个快捷工具栏，频繁使用的功能可以添加至此。方法如下：右击工具栏，选Customize...，从弹出的Preferences对话框中可以选择所需的项。工具条上各选项卡上已有的、没有的、甚至是在收藏夹中自定义的项，都可以添加到快捷工具栏。

2. 状态栏 Statusbar

状态栏在Desktop的最下方，用来动态显示MATLAB的当前工作状态。比如，在程序运行期间状态栏左侧会显示“Busy”；当光标定位到编辑器中时，右侧会显示文件编码类型、文件名、光标的行列位置等。

【提示】

将光标定位于Editor或Live Editor中，按住Ctrl键，滚动鼠标滚轮，可以对窗口内容进行缩放。

1.2.2 常用嵌入式窗口

Desktop中部的多个嵌入式窗口是我们与MATLAB交互、编程和调试的主要场所。

1. 命令行 Command Window

命令行是我们与 MATLAB 进行实时交互的窗口。在这个窗口中，我们可以通过输入指令来创建变量、调用函数等。例如：

在命令行输入一条指令后按回车，即可立即看到执行结果。命令行窗口还会显示程序运行中的输出、报错和警告信息。此外，该窗口还支持语法高亮和超链接显示。在调试过程中，点击提示信息中的超链接可以直接定位到相应的帮助信息或代码位置。例如执行d = cos会报错，报错信息中函数名cos会显示为超链接，点击它会打开Help窗口，显示相应的帮助信息。在命令行中可以输入任何合法的MATLAB指令，甚至可以把它当作计算器来解决一些简单的问题。命令行有一些非常常用的指令，其名称和功能如表1.1所示。

表1.1 Command Window中常用指令

【练习】

在 Command Window 中完成如下练习，并观察输出结果，以体会相应命令的作用。注释（%后的内容）是对命令的说明，不需要输入。

clc %清空命令窗口。留意Workspace窗口，变量还在clear %清空工作区。清除指定变量用clear a bp = pi %留意小数位数。默认格式在Preferences-Command Window-Text Display设置。format long %修改浮点数显示精度。注意：只是"显示"精度变化，不影响变量本身的精度。p % 观察输出结果的小数位数。help format %在命令行显示帮助信息doc format %在Help窗口打开format命令的帮助文档。注意与help的区别。whowhos %观察命令行输出，体会以上两条命令的差别which pi %类似的which format， which phome %光标复位到Command Window左上角。滚动鼠标，原内容还在。clc会彻底清除memory %查询内存使用情况。

Current Folder与Windows系统的资源管理器类似，显示当前路径下的文件和文件夹列表，便于文件管理。可通过此窗口顶部的地址栏改变路径；右击表题栏可以选择显示的栏目和分组方式，左键点击列名可排序。运行程序时，通常应该将主程序所在的文件夹设为Current Folder。

【说明】

默认情况下，MATLAB启动后的Current Folder是上次退出时的路径。如果希望每次启动后都自动切换到同样的Current Folder，有两种设置方法：

HOME选项卡-Preferences-General，在左侧指定Initial working folder；右击启动MATLAB的快捷方式，然后在弹出的对话框中“起始位置”处填入路径。3. 工作区 Workspace

在 Workspace 窗口中，可以查看、浏览、修改和保存当前工作区中的变量。通过右键单击标题栏，可以选择要显示的统计信息。MATLAB 中的工作区是分层的。Command Window 和脚本（script）文件中产生的变量存储在 Base workspace 中。常规函数（function）则具有各自独立的工作区。不同的工作区中的变量是相互独立的，要想跨区访问数据需要使用特殊的方法（详见第 5 章，跨工作区共享数据）。

4. 命令历史 Command History

图1.9 命令历史窗口

Command History 窗口如图 1.9 所示。默认的桌面布局不显示该窗口，可以通过 HOME-Layout 下拉列表开启，也可以直接在命令行中执行commandhistory命令来打开它。在命令行或脚本文件中执行过的命令都会按顺序记录在 Command History 窗口中。双击窗口中的命令条目可以执行相应的命令。要执行多条历史命令，可以按住 Ctrl 或Shift键进行选择，然后按 F9 或右键单击并选择Evaluate Selection执行选中的命令。在Command History窗口中按 Ctrl+F 可以进行查找。按 Ctrl+F 后，窗口上部会出现一个浮动工具条，通过该工具条右侧的按钮，可以设置匹配条件，例如是否区分大小写、只允许从头匹配（Match beginning）还是任意位置匹配（Match anywhere）等。开启最右侧的漏斗状按钮将只显示满足筛选条件的条目。从 Preferences-Command History 可以对该窗口的参数进行更详细的设置。

【提示】

为减少命令重复输入，在Command Window中可以用键盘上的上/下方向键来选择和调用历史命令。在提示符后输入拟调用指令开头几个字母然后再按上箭头，可以缩小搜索范围，快速调出所需的历史命令。

5. 编辑器 Editor

Editor 是我们在 MATLAB 中进行编程的主窗口，它集编辑和调试功能于一体，支持语法高亮、自动缩进、实时语法检查、代码折叠和断点设置等功能。Editor 是一个情景式窗口，只有在打开程序文件时才会出现。例如，在命令行中执行edit bvp4c命令，会启动 Editor 并打开 MATLAB 自带的求解偏微分方程的函数 bvp4c.m，如图 1.10 所示。MATLAB 程序文件的扩展名为.m，称为 M 文件。除了函数（function）文件，脚本（script）和类（class）文件也属于 M 文件。

【说明】

默认情况下关键字为蓝色，注释为绿色，程序中的字符型数据为紫色....。不同语法成分的颜色、字型和字号可以通过Preferences对话框中的Colors和Fonts进行自定义设置；点击行号可以设置断点，设置断点后行号会被红色高亮，再次点击可取消断点；点击代码模块行首的“-”可以将代码段折叠，再次点击会重新展开。代码折叠为在不同代码段之间切换提供了便利；Editor窗口中浅灰色的竖线是代码长度参考线，可以通过Preferences-Editor-Display-Right-hand text limit设置是否显示该线及其位置。如果代码将来要Publish，比如要放入论文附录中，为了保持排版不乱，要根据论文的字型字号合理设置该线位置，在编程过程中不要让代码过线；长代码行可以用续行符“...”续行，续行符后的内容等同注释。bvp4c中就可以看到续行符的使用；MATLAB中“%”后的内容为注释，MATLAB不检查也不执行注释部分。注释部分是支持自动回行的，回行位置由Preferences-Editor/Debugger-Language-Maximum column width的值控制。为了使注释的长度与代码保持一致，建议将该值与代码长度参考线位置设置成一样。除了默认的MATLAB语言，Editor还支持C/C++、JAVA、XML/HTML等语言的编辑和语法高亮显示。可通过Preferences-Editor/Debugger-Language进行切换。

除了默认的 MATLAB 语言，Editor 还支持 C/C++、JAVA、XML/HTML 等语言的编辑和语法高亮显示。可通过 Preferences-Editor/Debugger-Language 进行切换。

图1.10 Editor窗口

Editor窗口上方的工具条有3个选项卡，当嵌入Desktop后，这些选项卡与其他选项卡一起显示在工具条上。

(1) EDITOR选项卡

提供与文件操作、代码定位、编辑和调试相关的快捷方式。在后面学习程序调试时，我们再介绍相关命令的功能。

(2) PUBLISH选项卡

提供与代码发布相关的快捷方式。在Editor中编写的代码可以发布为Word、PDF、html等多种格式的文件。通过该工具条上的按钮，可以在代码中加入各种格式标签（markup）。这些格式标签只有在发布后的文档中才能看到具体格式，因此往往需要反复调整。MATLAB的Live Editor提供了一种所见即所得的管理方式，可以图、文、代码混编，格式控制也更丰富。

(3) VIEW选项卡

提供控制Editor显示方式的快捷按钮。例如，多个文档窗口的平铺，代码折叠和展开，还可以将一个文档在两个窗口中显示，并可以独立浏览。

【说明】

Editor支持自动备份。具体参数在Preferences-Editor-Backup Files进行设置。建议取消右侧的Close options下的选项，避免MATLAB意外退出时自动删除备份；在最下方选择一个单独的备份目录。如果编程过程中出现意外，可以到备份目录中尝试挽回损失。

4. 实时编辑器 Live Editor

MATLAB 从 R2016a 版本开始引入了 Live Editor。经过多个版本的不断完善，其功能已经相当丰富。在Editor 中，我们只能编辑文本代码，程序的输出通常在命令行或图窗中显示。而在 Live Editor 中，如图 1.11 所示，我们不仅可以编写程序代码，还可以以“所见即所得”的方式编辑带格式的文本、插入图片和公式、插入超链接，甚至可以插入按钮、滑动条等可交互的控件。程序的输出和绘图结果也可以显示在同一个文件中。Live Editor 特别适合用来编写教程或为开发的程序编写帮助文档。MATLAB 大多数帮助文档都是用 Live Editor 编写的。Live Editor 生成的文件扩展名为.mlx，在同一目录下，MLX 文件的优先级高于同名的 M 文件。MLX 文件可以直接转化为 M 文件，也可以另存为 Word、PDF、HTML 等文件。

图1.11 Live Editor

Live Editor窗口的工具条上有3个选项卡：

(1) LIVE EDITOR选项卡

提供文本（TEXT）、代码（CODE）、分段（SECTION）、运行（RUN）管理。文本格式可支持 Normal、Title 和 3 个等级的 Heading，支持加粗、斜体、下划线等，目前尚不支持字体、字号和颜色等格式设置；CODE 区提供代码的插入和转换，任务/控件的插入等。代码部分会显示一个浅灰色实线框，执行结果在框下面以白色背景显示。代码、文本会自动套用不同的字体；SECTION 区提供分段管理，各段代码可以单独执行。

(2) INSERT选项卡

提供插入代码、控件、文本、表格、图片、超链接和公式等功能。部分功能与LIVE EDITOR选项卡上存在重复。如果只想插入代码示例而不被执行，可以通过此选项卡上的Code Example插入。

(3) VIEW选项卡

控制窗口的排布，窗口内容显示细节的控制，代码输出的显示方式、位置及清除等功能。

【练习】

点击快捷工具栏上的Help图标 ，然后在Help窗口中点击上方的Examples，依次点击MATLAB、2-D and 3-D Plots。点击右上角的Open Live Script。文件打开后，在Live Editor中观察不同段落成分的格式区别。点击工具条上LIEVE EDITOR选项卡上的Run图标，观察运行结果。点击工具条上LIVE EDITOR选项卡中Export右侧的小箭头，选择Export to PDF...，导出结束后打开PDF文件观察结果。尝试导出其他文件格式。

【说明】

在学习本课程的过程中，推荐在Live Editor来记笔记和完成练习。

1.2.3 其他窗口

MATLAB还有几个常用的情景式窗口。

1. 变量 Variables

图1.12 Variables窗口

双击Workspace中的变量，会打开Variables窗口显示变量内容。例如在命令行执行：

rng(1); %重置随机数发生器种子a = rand(10); %生成10x10的随机数矩阵

然后双击Workspace中的变量名a，则会打开如图1.12所示的Variables窗口并显示a的内容。这是一个类似于Excel的表格窗口，可以通过窗口顶部的VARIABLE选项卡或右键菜单项对数据进行修改、增删、转置和排序等基本操作，也可以通过上方的PLOTS选项卡对选定的数据进行绘图。例如用鼠标选取前两列，然后从PLOTS选项卡，点选第一个绘图选项plot，可以绘制如图1.13所示的曲线图。

2. 图窗 Figure

图1.13 Figure窗口

绘图时会自动弹出Figure窗口并在其中显示绘图结果。MATLAB支持几十种常见绘图方式，如曲线图、散点图、柱状图、饼图、曲面图等等，详情可以点击工具条上的PLOTS选项卡，然后点击PLOTS区右侧的下箭头查看。通过Figure窗口的菜单和工具栏，可以进行编辑、标注、修改各种属性（线型、线宽、颜色、标记等）、导出图片、打印等操作。鼠标移动到坐标轴上时，坐标轴右上方会出现一个浮动工具栏，可以对图片进行缩放Zoom、平移Pan、刷取数据Brush Data、添加数据提示Data Tips等。转动鼠标滚轮可以对绘图区进行缩放。

3. 帮助 Help

图1.14 Help窗口

Help 窗口也称为帮助浏览器，是学习 MATLAB 过程中查阅文档的主要窗口。点击快捷工具栏上的 Help 图标或在命令行输入doc并回车，可以打开如图 1.14 所示的 Help 窗口。窗口左侧为目录，列出了 MATLAB 和已选装的 Toolbox 的标题。点击标题可以进入所选版块，帮助我们快速切换到感兴趣的主题进行查阅和学习。窗口右侧的顶部有个横向的菜单栏，可以快速查阅与当前主题相关的示例（Examples）、函数（Functions）等。MATLAB 的帮助文档组织规范，浏览方便，内容由浅入深循序渐进，提供了大量的示例，是学习 MATLAB 和各工具箱最详尽、最权威的资料库。

MATLAB 的文档是一种“活”的文档，文档中的示例是可交互的。例如，简单的示例可以选择相应代码，然后按 F9 或从右键菜单选择Evaluate Selection，即可在命令行执行并显示结果。复杂一些示例可以在 Live Editor 中打开，进行交互式学习。同样，示例中出现的函数等也可以通过右键菜单中的Help on selection快速的切换到相应的帮助文档。详尽、规范、易学易用的文档，是 MATLAB 的一大特色和优势。

【说明】

在Help窗口中，按住Ctrl键并转动鼠标滚轮，可以进行缩放。

下一篇：轻松掌握MATLAB - 1.3 帮助信息的查询与使用