本书面向MATLAB的初中级读者,在介绍MATLAB R2018a集成环境的基础上,对MATLAB使用中常用的知识和工具进行了详细的介绍,书中各章均提供了大量有针对性的算例,供读者实战练习。 根据内容的侧**不同,全书分为4部分共24章:第1~5章为基础部分;第6~10章为数学应用部分;第11~15章为工程应用部分;第16~20章为**应用部分,第21~24章为知识拓展部分由于篇幅受限,此部分内容为电子书形式。 为了使用户能够更好地操作MATLAB,本书中示例的命令已记录在M文件及其他相关文件中,用户可以将相关的目录设置为工作目录,直接使用M文件进行操作,以便快速掌握MATLAB的使用方法。

第1篇
第1章 MATLAB R2018a概述..............1
1.1 MATLAB R2018a简介 ........................2
1.1.1 MathWorks及其产品概述 ...............2
1.1.2 MATLAB与其他数学软件 .............2
1.1.3 MATLAB的主要特点 .....................3
1.1.4 MATLAB的系统组成 .....................3
1.1.5 MATLAB应用程序简介 .................4
1.1.6 MATLAB R2018a新特性 ................5
1.2 MATLAB R2018a的目录结构 ............6
1.3 MATLAB R2018a的工作环境 ............7
1.3.1 菜单/工具栏 ...................................7
1.3.2 命令行窗口.......................................8
1.3.3 工作区...............................................9
1.4 MATLAB R2018a的通用命令 ............9
1.5 MATLAB R2018a的文件管理 ..........11
1.5.1 当前文件夹浏览器和路径管理器 11
1.5.2 搜索路径及其设置.........................11
1.6 MATLAB R2018a的帮助系统 ..........13
1.6.1 纯文本帮助.....................................13
1.6.2 演示(Demos)帮助 .....................14
1.6.3 帮助导航浏览器.............................14
1.7 MATLAB使用初步 ...........................14
1.8 本章小结 .............................................15
第2章 MATLAB基础知识.................17
2.1 数据类型 .............................................18
2.1.1 数值类型.........................................18
2.1.2 逻辑类型.........................................22
2.1.3 字符和字符串.................................24
2.1.4 函数句柄.........................................26
2.1.5 结构体类型.....................................28
2.1.6 数组类型.........................................30
2.1.7 单元数组类型.................................32
2.1.8 map容器类型 .................................34
2.2 基本矩阵操作 .....................................38
2.2.1 矩阵和数组的概念及其区别.........38
2.2.2 矩阵的构造.....................................39
2.2.3 矩阵大小及结构的改变.................43
2.2.4 矩阵下标引用.................................44
2.2.5 矩阵信息的获取.............................46
2.2.6 矩阵的保存和加载.........................51
2.3 运算符 .................................................56
2.3.1 算术运算符.....................................56
2.3.2 关系运算符.....................................58
2.3.3 逻辑运算符.....................................59
2.3.4 运算优先级.....................................60
2.4 字符串处理函数 .................................60
2.4.1 字符串的构造.................................61
2.4.2 字符串比较函数.............................62
2.4.3 字符串查找和替换函数.................63
2.4.4 字符串――数值转换.....................64
2.5 本章小结 .............................................64
第3章 数组与矩阵.............................65
3.1 数组运算 .............................................66
3.1.1 数组的创建和��作.........................66
3.1.2 数组的常见运算.............................69
3.2 矩阵操作 .............................................72
3.2.1 创建矩阵.........................................72
3.2.2 改变矩阵大小.................................76
3.2.3 重构矩阵.........................................78
3.3 矩阵元素的运算 .................................79
3.3.1 矩阵的加减运算.............................79
3.3.2 矩阵的乘法运算.............................80
3.3.3 矩阵的除法运算.............................81
3.3.4 矩阵的幂运算.................................82
3.3.5 矩阵元素的查找.............................83
3.3.6 矩阵元素的排序.............................83
3.3.7 矩阵元素的求和.............................84
3.3.8 矩阵元素的求积.............................85
3.3.9 矩阵元素的差分.............................86
3.4 矩阵运算 .............................................86
3.4.1 矩阵分析.........................................87
3.4.2 矩阵分解.........................................91
3.4.3 特征值和特征向量.........................97
3.5 稀疏矩阵 .............................................99
3.5.1 稀疏矩阵的存储方式.....................99
3.5.2 稀疏矩阵的生成...........................100
3.5.3 稀疏矩阵的运算...........................104
3.6 本章小结 ...........................................104
第4章 MATLAB编程基础................105
4.1 M文件编辑器 ..................................106
4.2 变量 ...................................................108
4.2.1 变量的命名...................................108
4.2.2 变量的类型...................................109
4.2.3 MATLAB默认的特殊变量 .........109
4.2.4 关键字...........................................110
4.3 MATLAB的控制流 .........................110
4.3.1 顺序结构.......................................110
4.3.2 if-else-end分支结构 ....................111
4.3.4 try-catch结构 ...............................115
4.3.5 for循环结构 .................................115
4.3.6 while循环结构 .............................117
4.4 控制程序流的其他常用指令 ...........118
4.4.1 return指令 ....................................118
4.4.2 input和keyboard指令 ................118
4.4.3 yesinput指令 ................................119
4.4.4 pause指令 ....................................119
4.4.5 continue指令 ................................119
4.4.6 break指令 .....................................120
4.4.7 error和warning指令 ...................120
4.5 脚本和函数 .......................................120
4.5.1 脚本...............................................120
4.5.2 函数...............................................121
4.5.3 M文件的一般结构 ......................123
4.5.4 匿名函数、子函数、私有函数与私有目录 ..................................125
4.5.5 重载函数.......................................126
4.5.6 eval和feval函数 .........................126
4.5.7 内联函数.......................................129
4.5.8 向量化和预分配...........................131
4.5.9 函数的函数...................................132
4.5.10 P码文件 .....................................133
4.6 M文件中变量的检测与传递 ..........134
4.6.1 输入/输出变量检测指令 ...........134
4.6.2 “可变数量”输入/输出变量 ...135
4.6.3 跨空间变量传递和赋值...............137
4.7 MATLAB程序的调试 .....................139
4.7.1 程序调试的基本概念...................139
4.7.2 直接调试法...................................140
4.7.3 使用调试函数进行调试...............140
4.7.4 工具调试法...................................143
4.7.5 程序的性能优化技术...................144
4.8 本章小结 ...........................................146
第5章 数据可视化...........................147
5.1 图形绘制 ...........................................148
5.1.1 离散数据及离散函数...................148
5.1.2 连续函数.......................................148
5.1.3 图形绘制示例...............................149
5.1.4 图形绘制的基本步骤...................151
5.2 二维图形绘制 ...................................151
5.2.1 plot指令 .......................................151
5.2.2 格栅...............................................155
5.2.3 文字说明.......................................156
5.2.4 线型、标记和颜色.......................159
5.2.5 坐标轴设置...................................161
5.2.6 图形叠绘.......................................162
5.2.7 子图绘制.......................................163
5.2.8 交互式绘图...................................164
5.2.9 双坐标轴绘制...............................165
5.2.10 fplot绘图指令 ............................166
VII 5.2.11 ezplot绘图指令 ..........................167
5.2.12 特殊坐标轴绘图.........................168
5.2.13 二维特殊图形函数.....................170
5.3 三维图形绘制 ...................................174
5.3.1 曲线图绘制...................................174
5.3.2 网格图绘制...................................175
5.3.3 曲面图绘制...................................176
5.3.4 光照模型.......................................177
5.3.5 绘制等值线图...............................178
5.4 四维图形可视化 ...............................179
5.4.1 用颜色描述第四维.......................179
5.4.2 其他函数.......................................180
5.5 本章小结 ...........................................181
第2篇
第6章 数据分析...............................183
6.1 多项式及其函数 ...............................184
6.1.1 多项式的表达式和创建...............184
6.1.2 多项式求根...................................185
6.1.3 多项式的四则运算.......................186
6.1.4 多项式的导数、积分与估值.......188
6.1.5 多项式运算函数及操作指令.......189
6.1.6 有理多项式...................................189
6.2 数据插值 ...........................................191
6.2.1 一维插值.......................................191
6.2.2 二维插值.......................................195
6.3 函数的极限 .......................................196
6.3.1 极限的概念...................................196
6.3.2 求极限的函数...............................196
6.4 函数数值积分 ...................................197
6.4.1 数值积分问题的数学表述...........198
6.4.2 一元函数的数值积分...................198
6.4.3 多重数值积分...............................200
6.5 本章小结 ...........................................201
第7章 符号数学计算........................203
7.1 MATLAB符号计算概述 .................204
7.2 符号对象和符号表达式 ...................204
7.2.1 符号对象的创建命令...................204
7.2.2 符号对象的创建示例...................205
7.2.3 符号计算中的运算符和函数.......208
7.2.4 符号对象的类别识别函数...........211
7.2.5 符号表达式中的变量确定...........213
7.2.6 符号精度计算...............................214
7.3 符号表达式操作 ...............................216
7.3.1 符号表达式显示...........................216
7.3.2 符号表达式合并...........................216
7.3.3 符号表达式展开...........................217
7.3.4 符号表达式嵌套...........................218
7.3.5 符号表达式分解...........................218
7.3.6 符号表达式化简...........................219
7.4 符号表达式替换 ...............................221
7.4.1 subs替换函数 ..............................221
7.4.2 subexpr替换函数 .........................222
7.5 符号函数的操作 ...............................223
7.5.1 复合函数操作...............................223
7.5.2 反函数操作...................................224
7.6 符号微积分 .......................................225
7.6.1 符号表达式的极限.......................225
7.6.2 符号表达式的微分.......................226
7.6.3 符号表达式的积分.......................227
7.6.4 符号表达式的级数求和...............228
7.6.5 符号表达式的泰勒级数...............229
7.7 符号积分变换 ...................................230
7.7.1 傅里叶变换及其反变换...............230
7.7.2 拉普拉斯变换及其反变换...........231
7.7.3 Z变换及其反变换 .......................232
7.8 符号代数方程求解 ...........................233
7.9 符号微分方程求解 ...........................235
7.10 符号分析可视化 .............................237
7.10.1 funtool分析界面 ........................237
7.10.2 taylortool分析界面 ....................240
7.11 本章小结 .........................................241
第8章 概率统计..............................243
8.1 产生随机变量 ...................................244
8.1.1 二项分布的随机数据的产生.......244
VIII 8.1.2 正态分布的随机数据的产生.......244
8.1.3 常见分布的随机数产生...............245
8.2 概率密度计算 ...................................246
8.2.1 通用函数概率密度值...................246
8.2.2 专用函数概率密度值...................248
8.3 累积概率分布 ...................................249
8.3.1 通用函数累积概率值...................249
8.3.2 专用函数累积概率值...................250
8.4 统计特征 ...........................................251
8.4.1 平均值、中值...............................251
8.4.2 数据比较.......................................252
8.4.3 期望...............................................253
8.4.4 方差和标准差...............................253
8.4.5 协方差与相关系数.......................253
8.5 统计作图 ...........................................255
8.5.1 正整数频率表...............................255
8.5.2 累积分布函数图形.......................255
8.5.3 *小二乘拟合直线.......................256
8.5.4 绘制正态分布概率图形...............257
8.5.5 样本数据的盒图...........................258
8.5.6 参考线绘制...................................258
8.5.7 样本概率图形...............................260
8.5.8 正态拟合直方图...........................261
8.6 本章小结 ...........................................262
第9章 数学建模函数.........................263
9.1 曲线拟合函数 ...................................264
9.1.1 多项式拟合...................................264
9.1.2 加权*小方差(WLS)拟合原理及实例 ..................................265
9.1.3 非线性曲线拟合...........................267
9.2 参数估计函数 ...................................268
9.2.1 常见分布的参数估计...................268
9.2.2 点估计...........................................270
9.2.3 区间估计.......................................272
9.3 参数传递 ...........................................272
9.3.1 输入和输出参数的数目...............273
9.3.2 可变数目的参数传递...................274
9.3.3 返回被修改的输入参数...............274
9.3.4 全局变量.......................................276
9.4 本章小结 ...........................................276
第10章 经典智能算法......................277
10.1 粒子群算法的MATLAB实现 ......278
10.1.1 基本原理.....................................278
10.1.2 程序设计.....................................279
10.1.3 经典应用.....................................286
10.2 遗传算法的MATLAB实现 ..........290
10.2.1 基本原理.....................................290
10.2.2 程序设计.....................................293
10.2.3 经典应用.....................................297
10.3 蚁群算法概述 .................................303
10.3.1 基本原理.....................................303
10.3.2 程序设计.....................................304
10.3.3 经典应用.....................................306
10.4 本章小结 .........................................314
第3篇
第11章 偏微分方程工具箱................315
11.1 偏微分方程(PDE)工具箱介绍 ..............................................316
11.1.1 偏微分方程常见类型介绍 .........316
11.1.2 偏微分方程工具箱简介 .............322
11.2 求解偏微分方程示例 .....................323
11.2.1 求解椭圆方程 .............................324
11.2.2 求解抛物线方程 .........................328
11.2.3 求解双曲线方程 .........................331
11.2.4 求解特征值方程 .........................335
11.3 本章小结 .........................................338
第12章 优化工具箱.........................339
12.1 优化工具箱及*优化问题介绍 .....340
12.1.1 优化工具箱常用函数.................340
12.1.2 *优化问题.................................343
12.2 线性规划 .........................................345
12.2.1 线性规划函数.............................346
12.2.2 线性规划问题的应用.................347
12.3 无约束非线性规划 .........................355
IX 12.3.1 基本数学原理介绍.....................355
12.3.2 无约束非线性规划函数.............356
12.3.3 无约束非线性规划问题的应用 359
12.4 二次规划 .........................................359
12.4.1 二次规划函数quadprog ............359
12.4.2 二次规划问题的应用.................361
12.5 有约束*小化 .................................362
12.5.1 有约束*小化函数fmincon ......362
12.5.2 有约束*小化应用.....................365
12.6 目标规划 .........................................366
12.6.1 目标规划函数fgoalattain ..........366
12.6.2 目标规划应用.............................369
12.7 *大*小化 .....................................372
12.7.1 *大*小化函数fminimax ........372
12.7.2 *大*小化应用.........................374
12.8 本章小结 .........................................375
第13章 小波分析工具箱....................377
13.1 小波分析 .........................................378
13.1.1 小波分析概述.............................378
13.1.2 傅里叶变换和小波变换.............379
13.1.3 多分辨分析.................................382
13.1.4 小波包分析.................................385
13.1.5 几种常用的小波.........................389
13.1.6 小波应用演示示例.....................391
13.2 小波工具箱介绍 .............................392
13.2.1 小波工具箱的启动.....................392
13.2.2 一维连续小波分析工具.............393
13.2.3 一维离散小波分析工具.............398
13.3 小波分析在图像处理中的应用 .....403
13.3.1 基于小波变换的图像局部压缩 ..............................................404
13.3.2 二维小波变换的图像压缩.........405
13.3.3 图像压缩中阈值的确定与作用命令 ......................................408
13.3.4 基于小波包变换的图像压缩.....409
13.3.5 小波变换用于图像去噪.............411
13.3.6 小波分析用于图像增强.............414
13.3.7 图像钝化与锐化.........................416
13.3.8 小波分析用于图像融合.............418
13.3.9 小波分析用于图像分解.............420
13.4 本章小结 .........................................422
第14章 Simulink仿真基础...............423
14.1 Simulink概述 .................................424
14.1.1 Simulink的基本概念 .................424
14.1.2 Simulink的工作环境与启动 .....426
14.1.3 Simulink模型的特点 .................427
14.1.4 Simulink模块的组成 .................429
14.1.5 Simulink中的数据类型 .............430
14.1.6 Simulink中的模块和模块库 .....433
14.1.7 Simulink常用工具 .....................438
14.1.8 Simulink的实例演示 .................439
14.2 Simulink模型创建 .........................441
14.2.1 Simulink模块的基本操作 .........442
14.2.2 模型和模型文件.........................445
14.2.3 创建模型的基本步骤和技巧.....447
14.3 过零检测和代数环 .........................450
14.3.1 过零检测.....................................450
14.3.2 代数环.........................................452
14.4 本章小结 .........................................453
第15章 Simulink仿真应用...............455
15.1 子系统的创建和封装 .....................456
15.1.1 子系统介绍.................................456
17.1.2 创建子系统.................................457
15.1.3 封装子系统.................................458
15.2 仿真模型的分析 .............................462
15.2.1 模型状态的确定.........................462
15.2.2 线性化的数学描述.....................464
15.2.3 平衡点分析.................................465
15.2.4 微分方程的求解算法.................466
15.3 运行仿真 .........................................467
15.3.1 启动仿真.....................................467
17.3.2 仿真的配置.................................470
17.3.3 优化仿真过程.............................475
15.4 模型调试 .........................................477
17.4.1 Simulink调试器 .........................477
X 17.4.2 命令行调试及设置断点.............478
15.5 Simulink实例应用 .........................479
15.6 本章小结 .........................................484
第4篇
第16章 句柄图形对象.......................485
16.1 句柄图形对象体系 .........................486
16.1.1 句柄图形组织.............................486
16.1.2 句柄图形对象类型简介.............486
16.2 句柄图形对象操作 .........................487
16.2.1 创建对象.....................................487
16.2.2 访问对象句柄.............................489
16.2.3 复制和删除对象.........................491
16.2.4 控制图形输出.............................492
16.2.5 保存句柄.....................................496
16.3 对象属性设置 .................................497
16.3.1 设置属性.....................................497
16.3.2 设置默认属性.............................498
16.3.3 通用属性.....................................500
16.4 Figure对象 .....................................501
16.4.1 Figure对象介绍 .........................501
16.4.2 Figure对象操作 .........................502
16.5 Axes对象 ........................................503
16.5.1 坐标轴介绍.................................503
16.5.2 标签与外观.................................503
16.5.3 位置.............................................504
16.5.4 一图多轴.....................................505
16.5.5 坐标轴控制.................................508
16.5.6 线条颜色控制.............................509
16.5.7 绘图操作.....................................510
16.6 Core对象 ........................................511
16.6.1 Core对象介绍 ............................511
16.6.2 Core对象创建示例 ....................512
16.7 Plot对象 .........................................513
16.7.1 Plot对象介绍 .............................513
16.7.2 Plot对象创建示例 .....................513
16.7.3 连接变量.....................................514
16.8 Group对象......................................514
16.8.1 Group对象介绍 .........................514
16.8.2 创建Group对象 ........................515
16.8.3 对象变换.....................................515
16.9 Annotation对象 ..............................516
16.9.1 Annotation对象介绍 ..................516
16.9.2 Annotation对象使用示例 ..........516
16.10 本章小结 .......................................517
第17章 图形用户界面......................519
17.1 图形用户界面介绍 .........................520
17.2 图形用户界面控件 .........................520
17.2.1 图形用户界面控件的创建.........521
17.2.2 鼠标动作执行.............................523
17.2.3 事件队列的执行顺序.................524
17.2.4 回调函数的编写.........................525
17.3 对话框对象 .....................................527
17.3.1 公共对话框.................................528
17.3.2 一般对话框.................................531
17.4 界面菜单 .........................................537
17.4.1 菜单建立.....................................537
17.4.2 菜单属性.....................................538
17.5 编写M文件 ...................................539
17.6 图形界面创建工具GUIDE ...........541
17.6.1 利用创建工具GUIDE进行GUI设计 ......................................541
17.6.2 GUIDE创建的工具 ...................547
17.6.3 创建带Uicontrol控件的图形界面 ......................................549
17.7 本章小结........................................550
第18章 文件读取I/O.......................551
18.1 文件夹的管理 .................................552
18.1.1 当前文件夹管理.........................552
18.1.2 创建文件夹.................................555
18.1.3 删除文件夹.................................556
18.1.4 复制或移动文件夹.....................557
18.2 打开和关闭文件 .............................560
18.2.1 打开文件.....................................560
18.2.2 关闭文件.....................................561
XI 18.3 工作区数据―MAT文件 ...............562
18.3.1 输出数据到MAT文件 ..............562
18.3.2 读取MAT文件―load函数 ......563
18.3.3 查看MAT文件的变量 ..............563
18.4 读/写二进制文件 ..........................564
18.4.1 写二进制文件.............................564
18.4.2 读二进制文件.............................566
18.5 读/写文本文件 ............................568
18.5.1 写文本文件.................................568
18.5.2 读文本文件.................................569
18.5.3 其他读/写文本文件的函数 .....572
18.6 文件内的位置控制 .........................578
18.7 导入数据 .........................................580
18.8 本章小结 .........................................582
第19章 MATLAB编译器..................583
19.1 MATLAB Compiler(编译器)概述 .................................................584
19.2 编译器的安装和配置 .....................585
19.2.1 编译器的安装.............................585
19.2.2 编译器的配置.............................585
19.3 编译过程 .........................................585
19.3.1 安装MCR ...................................585
19.3.2 MCR编译过程 ...........................587
19.4 编译命令mcc .................................587
19.5 编译生成独立运行程序 .................588
19.5.1 编译M文件 ...............................588
19.5.2 编译图形绘制M文件 ...............590
19.5.3 由含feval指令的M文件生成EXE 文件 ......................................591
19.5.4 编译GUI文件 ...........................592
19.6 本章小结 .........................................593
第20章 外部接口应用介绍................595
20.1 接口概述 .........................................596
20.1.1 MEX文件介绍 ...........................596
20.1.2 MAT文件介绍 ...........................596
20.1.3 MATLAB计算引擎介绍 ...........596
20.2 基于C/C++语言的MEX文件应用 ...597
20.2.1 MEX文件结构 ...........................597
20.2.2 创建C/C++ MEX文件 ..............598
20.2.3 调试C/C++语言MEX程序文件 ..............................................602
20.3 基于C/C++语言的MAT文件应用 .................................................603
20.3.1 使用C/C++语言创建MAT文件的过程 ..........................................603
20.3.2 使用C/C++语言创建MAT文件示例 ..............................................604
20.3.3 使用C/C++语言读取MAT文件示例 ..............................................606
20.4 基于C/C++语言的计算引擎应用 .................................................608
20.5 MATLAB中Java语言的调用 ......609
20.5.1 Java接口使用 ............................610
20.5.2 Java接口编程应用示例 ............613
20.6 本章小结 .........................................614

适读人群 :本书适合信号处理、通信工程、自动控制、机械电子、自动化、电力电气等专业的本科生、研究生、教师与科技工作者。
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