基于matlab/GUI的数学游戏界面设计

 2022-01-17 11:01

论文总字数:23862字

目 录

1 绪论 1

1.1课题背景及研究意义 1

1.1.1 Matlab的发展 1

1.1.2 研究意义 1

1.2 国内研究现状 2

1.2.1 教学研究方面 2

1.2.2 实际应用方面 3

1.3 国外研究现状 4

1.4 本论文研究内容 4

2 图上的格林公式 5

2.1 格林公式的发展 5

2.2 图上格林公式的基本推导 6

2.3 两个空啤酒瓶换一瓶啤酒 7

2.4 两个空啤酒瓶换一瓶啤酒的另一路径 9

2.5 三个空啤酒瓶换一瓶啤酒 11

2.6 四个空啤酒瓶换一瓶啤酒 13

3 Matlab/GUI 13

3.1 Matlab GUI简介 14

3.1.1 GUI的基本概念 14

3.1.2 GUI的使用 14

3.2 Matlab GUI应用 16

4 基于图上格林公式的MATLAB/GUI实现 17

4.1 函数设计 18

4.2 GUI设计 19

4.2.1 GUI布局 19

4.2.2 回调函数 25

4.3 游戏界面展示 26

参考文献 29

致谢 31

基于matlab/GUI的数学游戏界面设计

张贵明

,China

Abstract:The main purpose of this thesis is to design a game of changing peers with a tool of Matlab/GUI based on the theory of Green formula. Matlab has found an increasingly wide application in engineering science and the matrix calculation in Matlab has high effciency and strong function. GUI (Graphical User Interface) is easy to operate and demonstrate which has widely used in Human-Computer Interaction. The game of changing beers is an interesting mathematical game that arouses many discussions, and the graphical method and programming method are two solutions to solve the game with great acceptance. This thesis provide a new idea to solve the problem of changing beers using the Green formula and Matlab.

Key words:Matlab;GUI;Analysis on Graphs;the game of exchanging beer

1 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.1.1 Matlab的发展

利用Matlab软件开发应用数学小游戏界面,既充分利用了Matlab的GUI工具,又增强了人们对于相关数学知识和相关理论的进一步深入研究。

美国公司MathWorks开发研制了商业科学计算语言Matlab。软件名称是根据矩阵和实验室的英文单词组合得到的,不难理解名字的意思是矩阵工厂也可以理解为矩阵实验室。它提供了科学计算、可视化功能和交互式程序设计计算环境。功能丰富的Matlab为工程计算、信号处理与通讯、金融建模、图像处理、控制设计、信号检测等领域的数值计算提供全面的解决方案[1]

Matlab比其它科学计算语言应用更为广泛是在于Matlab它简单易学和计算功能强大,并且具备完备的图形处理功能以及功能丰富的工具包,故而在理工学的各个领域Matlab的身影也是随处可见。

1.1.2 研究意义

选取Matlab软件做我们的换啤酒游戏是由于Matlab功能丰富并且在相关领域内极具专业性,认可度高。科学计算类软件可以提高科学研究的高效性、大量节省科研工作者的时间,在一定程度上推动着科研的发展和社会的进步。作为被普遍使用的数学类计算软件,Matlab为全面解决各个学科和众多工程领域的复杂数值问题、可视化、交互设计等提供了完整的解决方法。

Matlab在神经网络、电力、化工、图像处理、偏微分方程、自动控制、金融、信号处理、小波分析、符号运算等领域内都代表着世界专业且先进的处理方案[2]。Matlab有以下的特点:

  1. 可视化处理功能强大。能够使得操作者随时对各个种类的计算测试的数据进行可视化处理,不仅仅包括二维图形、三维图形、透视、动画等方式。
  2. 所有工具箱都能够共享Matlab资源,并且平台兼容,故而可以互相平滑的调取使用。
  3. Matlab的体系结构是开放式的。开放式体系具有众所周知的优点就是使用者能够进入工具箱修改定制,可以适应操作者的特殊需求。
  4. 编程环境比较简单。程序运行不需要经过编译,可及时报错并提示出错原因。
  5. 语法特征与C 类似,但却更加简单、更为符合科研人员的操作习惯。除此之外Matlab语言的可移植性好、拓展性强[3]

Matlab是一个在计算机应用方面影响大、流行广的数学类软件,研究Matlab的应用情况可以看出Matlab在各个领域内的影响程度、可靠性和专业性。

1.2 国内研究现状

本文对于Matlab现状的研究是基于文献的,由于文献一般都是由学者发表更侧重于学术研究,故而本文在阐述Matlab在国内的研究现状时分为两部分,分别是“教学研究”方面和“实际应用”方面。

1.2.1 教学研究方面

Matlab在数学这一领域内的应用自然是必不可少的。长期以来,数学给人的印象都是枯燥乏味,而Matlab可以将数学课程变得生动活泼很多。尤其是遇到图形转换,函数图像等问题时,用Matlab展现出相应的图像不仅仅使得教学内容便于理解,也会使得课堂变得妙趣横生[4]。之前学生只会埋头苦算而忽略数学逻辑思维,但是对于数学这一基础学科而言,计算能力固然重要,数学思维也应该着重培养。将Matlab软件应用到数学中可以让学生从繁重的计算中脱离出来,在一定的高度上去理解其中的数学思维。因此也有很多学者研究如何将Matlab合理运用到数学教学中并发表了相关文章,比如:赵楠老师的《Matlab在高等数学教学中的应用》、张雪峰等老师的《Matlab在高等数学中的几点运用》、丁少玲老师的《概率论与数理统计软件辅助教学探索与研究》等[5]

Matlab在计算或模拟时运行速度快,受外界的影响小,可以自由改变相关参数,可控性强;并且对物理学形象的观测更加直观。故而Matlab也受到物理学研究者的青睐。在理论物理中主要运用在以下这两个方面:

  1. 理论物理教学方面。在理论物理教学中,将抽象的概念、公式等利用Matlab进行仿真模拟,使抽象的东西形象化。在提高学习效率的同时,也潜移默化的促进学生创新以及形象思维能力的提高。
  2. 理论物理计算方面。在理论物理中计算时遇到的所有问题几乎都可以使用Matlab来解决,并且Matlab可以将二维和三维图形很方便画出,使得理论知识的直观性和形象性得以提升。在指导生产的实际应用中,可以通过Matlab进行仿真模拟以减少贵重仪器的损耗,从而降低实验的费用[6]

在实验物理中,Matlab更是处理实验数据的第一选择。在秦华、冯东太学者的《Matlab在几何光学仿真实验中应用》以及赵懂叶、孟凡涛老师的《MATLAB在波尔共振实验数据处理中的应用》中都有说明Matlab在实验物理中的应用。在实验物理中,大量的实验数据在整理的时候费心费力,还需要花费大量的时间,并且在手工计算的时候容易产生较大的误差。Matlab处理实验数据能够使得实验人员获得更直观的数据结果,便于进行结果分析[7,8]

小波分析是傅里叶变换突破性的发展,同时也在近30多年发展起来成为一门新兴学科。Matlab提供了具有小波分析、计算、分解信号等常用的功能的工具箱。在此条件下,能够很方便的进行小波分析、计算,以及对信号的分解和合成。另外,开放式的体系还可以让使用者根据需要把新构造的小波添加到工具箱中[9]。这些功能都为小波分析的研究者提供了极大便利。使用傅里叶变换很难解决的小波变换,Matlab都可以较为方便的进行处理。对于语音信号的处理Matlab中有着丰富的读写音频文件的函数,同样适用并且高效易行,可以代替传统的用C或C 进行读入。

在《信号与系统》课程的硬件实验中常用软件进行仿真实验。Matlab有着良好的编程环境、编程的灵活性较高并且高效易于操作等优点。因此Matlab是很多高校在进行信号与系统课程的仿真实验时的首选软件。只需在使用Matlab做该课程的仿真实验时需要将信号看做一个行向量即可。相对于另外一个在该课程中经常使用到的软件LabVIEW,Matlab对于学生学习“信号系统”的相关理论知识有很大帮助更利于信号处理专业的深入理解和研究,更适合处理复杂的问题[10]

Matlab不仅仅运用在以上列举的这些学科的研究中,在自动控制原理[11]、电子信息、电力电子[12]等理工类学科的应用是十分广泛的,不在本文中一一列举。

1.2.2 实际应用方面

Matlab在我国实际应用方面也是范围广泛,在2000年左右就有Matlab应用于实际的论文发表。在这里简单了解下Matlab在几个领域中的实际运用。

网络技术迅猛发展成为生活生产中不可或缺的技术,与此同时市场竞争愈发激烈,基于网络制造的技术在制造业占据着举重若轻的地位。制造过程的信息化与智能化成为更多企业的追求,因此机械加工过程优化成为迫切需要解决的问题[13]。在张坤老师的《基于Web的钻削过程仿真系统的研究》提到使用Matlab实现物理仿真。文中提出的“基于Internet的钻削过程集合仿真的实现方法” 中就是使用Matlab WebServer工具箱。

配电网断线这一类故障时配电网中不可忽视的故障类型,但目前针对于配电网断线故障的研究较少,且现运行的配电网中还没有断线故障的保护装置[14]。王士新、张慧芬等人在《Matlab与C#混合编程在配电网断线检测软件的应用》一文中提出基于Matlab和C#混合编程的软件开发方法开发出软件研究该类问题。该文中是在MATLAB中编制了数据处理算法.NET程序供C#调用,以实现降低开发难度提升软件品质的目的。该软件利用对负电流的HHT分析结果实现故障选线功能,另外还添加FFT(傅里叶分析)与波形对比、监测信息管理、处理结果可视化等相关功能[15]

剩余内容已隐藏,请支付后下载全文,论文总字数:23862字

相关图片展示:

您需要先支付 80元 才能查看全部内容!立即支付

该课题毕业论文、开题报告、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找;