快速学习和高效使用MATLAB的几个建议

MATLAB是我们常用的工具。而快速学习和熟练掌握MATLAB对于高效完成工作很有意义。本文从亲身的经验出发，介绍一下怎样学习和使用MATLAB，这些办法大都是本人和同事们经常使用且被认为不错的办法。

1.       学习MATLAB的基础语法略过了。如果你不太确定，可以在command下边用一些简单的数字试一试。如果你习惯用C，那么注意要将运算矩阵化，什么叫运算矩阵化呢？就是尽量将循环，尤其是带if的循环用矩阵代替。举个例子：比如把数组中所有大于1000的数据置为1000，而其它的数据不变，可以写作x(x>100)=100;如果采用for循环加if来做，那么效率是它的1/4。有时候似乎必须用for解决了，比如将一个1x6的数组改成2行3列，那么不妨可以找找库函数，此例用reshape就可以解决。如果必须要用循环，且对某数组x的若干下标依次赋值，则一定要先定义x这个数组，例如可以用x=zeros(1,1000)。否则等于声明了一个不定长度的数组，效率十分低下。这是绝大多数程序效率损失的原因，当然是有办法进行检查的。查的办法是用MATLAB提供的profiler工具。位于tools->open profiler,工具栏也有图标。在这个工具上写入你想运行的函数名或者m文件名，程序就开始运行，运行完毕后，会将其每个语句的执行时间统计出来，一下子就可以找到症结。如果是循环体内数组赋值类的操作，一般是不正常的，你应该看看是否犯了没有初始化的错误。有时候一些函数会占用掉很多时间，你可以想想有没有办法替代它们，如果没有就进到这个函数内部再去找一找，有时候会有优化的空间。最后的结果往往是绝大部分时间已经耗费在了你很清楚的地方，比如调用的底层C函数、卷积运算、矩阵运算等等。

2.       在MATLAB常用的函数中，clear，clc，figure等等要牢记。另外，有时候需要注意某些库函数的第二个返回值，往往就是你想要的，比如max函数的第一个值时最大的数值，而第二个就是数组的角标，直接用[value index]=max(x)就可以同时获得，如果你把第二个数丢了，再用find去找，那就累死了。

3.       学习MATLAB的toolbox函数及其用法不需要看杂七杂八的书，它的帮助足够了。打开help->product help，左侧列出了很多toolbox，每个toolbox都有几个子项，Getting Started里边具有最权威的上手示例，如果需要长期使用，应该把User’s Guide看一遍，没有多少内容，一般一两天时间就够了。里边具有很多示例的代码，有用的部分一定亲手试一下。另外对于典型应用，它都有Examples，虽然对于前沿领域来讲，这些算法有点“老”，但是其精炼和高效是其他教材无可比拟的。它会给你展示在这个领域的专家最起码的实验技能和讨论的主题，甚至可以当做所学专业可能的实验课本。如果你对上述过程中的具体函数及其实现感兴趣，可以到Functions里边找，那里对每个函数都有详细的解释。如果你对这个函数的实现很感兴趣，那么直接在command中写 “edit 函数名”，你就可以看到它的实现的源代码。甚至某些图形工具，例如fdatool、imtool、bertool等等。函数内部有可能嵌套更深层的函数，那么请你用一个你最熟悉的数据调用它，通过调试+单步跟踪的方式一步一步查下去，由于数据你是熟悉的，因此你可以很快搞定其内部工作方式。

有两种例外，其一是MATLAB新的函数启用的object类型，对其源码进行了封装，通过edit可能看不到什么东西，那么怎么找到它的源代码呢？有两个办法，其一是单步跟踪，如果还解决不了，那么可以用上文提到的profiler工具，它会把调用到的函数一一列写，很有可能是最顶层的某个函数进不去，可以在其下的函数上定一个断点，看看数据跑过来怎样，再往下一步步跟踪，基本上就不会有单步跟不到的地方了。

另一个例外是遇到了MATLAB的buildin函数或者C函数，那就真的没办法了，因为这两个函数是没有源代码的。

MATLAB库函数有统一的结构，第一部分是帮助信息，help可以看到的部分，之后是变量检查，最后是实现过程。由于很多函数为了通用，实现的细节不是最优的，并且对参数做了太多的检查，如果你需要更好的性能，可以将其关键的语句提炼出来，或者用纯粹的矩阵运算表述出来，往往可以起到提速的作用。另外，你也可以把自己的注释写在最前边，这样就可以通过help查到。

4.       有几个在源代码编辑器中的快捷键很管用，推荐掌握，ctrl+R注释选定代码，ctrl+T取消注释，调试的F5，F10，F11之类，终止运行中的程序ctrl+C。另外，如果你在源码编辑器中阅读源代码时遇到一个函数想查看，直接在函数上点右键，选择open selection即可。MATLAB保存之后的代码也是可以撤销的，甚至可以撤销到打开MATLAB时最原始时候的状态。因此应该常保存，以便于防止文档丢失。源码中可以通过两个百分号“%%”分割源码，甚至只执行一部分，十分有利于比较长的源码。

如果在command中想调用函数或者变量，敲写前几个字母再按tab键就可以得到匹配提示。如果需要查看变量，尤其是二维的数组，可以用workspace找到它并双击，打开Variable Editor，这个编辑器可以和Excel互相复制粘贴，很是方便。另外，各种窗体的字体和颜色大多是可以改的，在Preferences中有fonts及其他项目，可以关注一下。最后值得一提的是plot画出的图像由于是矢量图，如果数据点很多的话，复制到word中很可能会显示卡壳或很慢，可以先拷贝到画图里边，然后再贴到word，这样就是位图了。

5.       如果遇到了大运算量，建议不要运算结束后直接绘图或者打印结果，而应该采用运算和结果显示独立的程序架构。运算是一个程序，计算后的结果通过save语句存储成mat文件，再用另一个程序通过load读取此文件，这样的好处是可以防止结果丢失和篡改。另外，为了显示直观和调试的方便，可以实时的将计算的进度显示在command中，比如：

   type={'AACH' 'BSCH' 'TCH/4.8_1' };

i=3;a=1;

fprintf('Calculating Logical Channel %s using %d antennas\n',cell2mat(type(i)),a);

则可以显示出

Calculating Logical Channel TCH/4.8_1 using 1 antennas

如果制作了日志文件，那就更好了，首先打开一个文件，写入时间戳clock，它是个数组，代表年月日时分秒之类。

    logfid=fopen('log7-26.txt','a+');

    fprintf(logfid,'time ');

    fprintf(logfid,'%d.',clock);

    fprintf(logfid,'\n');

之后依然用fprintf来打印，只不过需要加入logfid句柄。

fprintf(logfid,'Calculating Logical Channel %s using %d antennas\n',cell2mat(type(i)),a);

最后fclose(logfid);  用以关闭日志文件，幸运的是，如果由于终止运算而没有执行到这个语句，大多数日志结果也是存盘了的。

如果需要运算完毕后自动关闭计算机，可以加入这么一句

!shutdown -s

叹号代表执行一个外部命令，后边是windows默认的关机程序，可以在运行对话框实验一下，如果需要停止已经关机，那么再运行shutdown –a。

6.       MATLAB功能实在很多，新功能层出不穷，最好使用新的版本，MATLAB不一定总是对的，很多细节是有失偏颇的，我就遇到了几次，最严重的一次是gaussfir函数出来的结果整个就是不对的，后来发现高版本已经修正了，因此尽量使用更高的版本。有时随着版本更新，会对你的代码提出新的要求，比如用1i代替j代表复数，或者用strcmp而不是~=比较字符串等等，它都会用红线提醒，你可以根据它的提示予以更正。

7.       对于是否使用Simulink，我认为它很直观，但是缺点是效率不高（主要针对通信物理层仿真），尤其是蒙特卡洛仿真这种需要大数据量的循环仿真。当时曾经尝试过，学长用Simulink去做，跑5万点就慢死了，我自己用代码来写，跑到50万点比他的快很多，后来又通过提取函数内部实现和矩阵优化等方法又有了很大的提升。有时发现循环和判断太多了，只能用C来做。这是MATLAB的很多库函数的选择，因此如果你需要更高的效率，也可以这样来做。MATLAB-C联合编程虽然有利于提高运算效率（甚至可以利用好多核），但是很难调试C代码，在编写时一定要注意缓冲区溢出之类的问题，因为它会使整个MATLAB崩溃而重启。因此最好先在VC调试好，再跟接口连接起来。当然，调试的时候C代码部分没法单步，但是printf还是可以用的。另外，MATLAB的界面制作工具很好用，而且做出来的东西很赞，建议花点时间学一学，能够操纵按钮，读取复选框和文本的数值基本上就够用了，它会使你的结果汇报变得很直观。

很抱歉，由于思路未加整理，十分凌乱，谨此献给常常使用MATLAB的同志们，希望能够起到一点作用，使大家能善于利用MATLAB开展自己的研究工作。