本书从高校数学课程的教学出发,结合了科学研究和工程计算的实际,系统详细地介绍了MATLAB语言的强大功能及其在科学计算领域中的应用。本书前两版出版之后受到了广大读者的一致好评,应热心读者的要求,第3版完善了数据可视化、统计优化以及建模仿真等内容,增加了例题,以适应各层次读者的不同需求。 MATLAB与科学计算-(第3版)_王沫然 编_电子工业出版社_

目 录
第1章 安装及使用前的准备 1
1.1 MATLAB简介 1
1.1.1 21世纪的科学计算语言 1
1.1.2 MATLAB的发展历史 3
1.1.3 MATLAB的应用和网上资源 4
1.2 MATLAB的桌面平台 5
1.2.1 启动MATLAB 5
1.2.2 桌面平台 5
1.3 帮助系统 8
1.3.1 联机帮助系统 8
1.3.2 命令窗口查询帮助 10
1.3.3 联机演示系统 12
1.3.4 常用的命令和技巧 14
1.4 MATLAB的搜索路径与扩展 15
1.4.1 MATLAB的搜索路径 15
1.4.2 扩展MATLAB的搜索路径 16
第2章 数值计算功能 18
2.1 MATLAB的数据类型 18
2.1.1 变量与常量 18
2.1.2 数字变量 20
2.1.3 字符串 22
2.1.4 矩阵 25
2.1.5 单元型变量 25
2.1.6 结构型变量 28
2.2 向量及其运算 30
2.2.1 向量的生成 30
2.2.2 向量的基本运算 32
2.2.3 点积、叉积及混合积的实现 32
2.3 矩阵及其运算 33
2.3.1 矩阵的生成 34
2.3.2 矩阵的基本数学运算 35
2.3.3 矩阵的基本函数运算 40
2.3.4 矩阵分解函数 46
2.3.5 特殊矩阵的生成 48
2.3.6 矩阵的一些特殊操作 50
2.4 数组及其运算 54
2.4.1 基本数组运算 54
2.4.2 数组函数运算 56
2.4.3 数组逻辑运算 56
2.5 多项式运算 58
2.5.1 多项式的表示方法 58
2.5.2 多项式运算 59
第3章 符号运算功能 63
3.1 符号表达式的生成 64
3.2 符号和数值之间的转换 65
3.3 符号函数的运算 66
3.3.1 复合函数运算 66
3.3.2 反函数运算 67
3.4 符号矩阵的创立 68
3.4.1 使用sym函数直接创建符号矩阵 68
3.4.2 用创建子阵的方法创建符号矩阵 68
3.4.3 将数值矩阵转化为符号矩阵 68
3.4.4 符号矩阵的索引和修改 69
3.5 符号矩阵的运算 69
3.5.1 基本运算 69
3.5.2 矩阵分解 71
3.5.3 矩阵的空间运算 72
3.5.4 符号矩阵的简化 73
3.6 符号微积分 75
3.6.1 符号极限 75
3.6.2 符号积分 76
3.6.3 符号微分和差分 77
3.7 符号代数方程求解 79
3.7.1 线性方程组的符号解法 79
3.7.2 非线性方程的符号解法 79
3.8 符号微分方程求解 80
3.9 符号函数的二维图 81
3.9.1 符号函数的简易绘图函数ezplot 81
3.9.2 绘制函数图函数fplot 82
3.10 图示化函数计算器 82
3.10.1 输入框的控制操作 83
3.10.2 命令按钮的操作 83
第4章 图形处理功能 86
4.1 二维图形 86
4.1.1 基本绘图命令 86
4.1.2 特殊的二维图形函数 90
4.2 三维图形 94
4.2.1 基本绘图命令 95
4.2.2 特殊的三维图形函数 99
4.3 四维表现图 102
4.4 图形处理的基本技术 103
4.4.1 图形的控制 103
4.4.2 图形的标注 106
4.4.3 图形的保持与子图 112
4.5 图形处理的**技术 114
4.5.1 颜色映像 114
4.5.2 视角与光照 120
4.5.3 图像处理 124
4.5.4 图形的输出 127
4.6 图形窗口 127
4.6.1 图形窗口的菜单操作 127
4.6.2 图形窗口的工具栏 129
4.7 句柄图形 129
4.7.1 句柄图形的层次结构 129
4.7.2 句柄的访问 130
4.7.3 句柄的操作 131
4.8 图形用户界面操作GUI 135
4.8.1 GUI设计工具简介 136
4.8.2 GUI向导设计 141
4.8.3 GUI程序设计 144
4.9 动画 152
第5章 程序设计 155
5.1 M文件介绍 155
5.1.1 M文件的特点与形式 155
5.1.2 命令式文件 156
5.1.3 函数式文件 157
5.2 控制语句 158
5.2.1 循环语句 158
5.2.2 选择语句 161
5.2.3 分支语句switch-case-otherwise 162
5.2.4 人机交互语句 163
5.3 函数变量及变量作用域 165
5.4 子函数与局部函数 167
5.5 程序设计的辅助函数 168
5.6 程序设计的优化 172
5.7 程序调试 173
5.7.1 M文件错误的种类 173
5.7.2 错误的识别 174
5.7.3 调试过程 174
5.8 M文件的调用记录 176
5.9 函数句柄 177
5.9.1 函数句柄的创建和显示 177
5.9.2 函数句柄的调用和操作 178
第6章 应用程序接口 180
6.1 应用程序接口介绍 180
6.1.1 MEX文件 180
6.1.2 MATLAB计算引擎 182
6.1.3 MAT文件 182
6.2 MEX文件的编辑与使用 182
6.2.1 C语言MEX文件 183
6.2.2 FORTRAN语言MEX文件 185
6.3 MATLAB计算引擎 186
6.3.1 C语言MATLAB计算引擎 186
6.3.2 FORTRAN语言MATLAB计算引擎 188
6.4 MAT文件的编辑与使用 190
6.4.1 MATLAB中的数据处理 190
6.4.2 C语言MAT文件 190
6.4.3 FORTRAN语言MAT文件 193
6.5 创建独立应用程序 195
6.5.1 转化为C/C++语言程序 195
6.5.2 创建独立的可执行程序 197
6.6 与Word的接口——Notebook 198
6.6.1 Notebook的安装与启动 198
6.6.2 在Word中使用Notebook 199
第7章 MATLAB在计算方法中的应用 200
7.1 插值与拟合 200
7.1.1 Lagrange插值 200
7.1.2 Runge现象的产生和分段插值 201
7.1.3 Hermite插值 204
7.1.4 样条插值 205
7.1.5 *小二乘法拟合 208
7.1.6 快速Fourier变换简介 210
7.2 积分与微分 211
7.2.1 Newton-Cotes系列数值求积公式 212
7.2.2 Gauss求积公式 218
7.2.3 Romberg求积公式 221
7.2.4 Mote-Carlo方法简介 222
7.2.5 符号积分 223
7.2.6 微分和差分 223
7.3 求解线性方程组 225
7.3.1 直接解法 225
7.3.2 迭代解法的几种形式 228
7.3.3 线性方程组的符号解法 231
7.3.4 稀疏矩阵技术 232
7.4 求解非线性方程组 236
7.4.1 非线性方程的解法 236
7.4.2 方程组解法 240
7.4.3 非线性方程(组)的符号解法 243
7.5 特征值问题 243
7.5.1 特征值函数 243
7.5.2 广义特征值分解 244
7.5.3 其他分解 245
7.6 常微分方程的解法 246
7.6.1 欧拉方法 246
7.6.2 Runge-Kutta方法 249
7.6.3 刚性问题的解 251
7.6.4 常微分方程的符号解 253
第8章 MATLAB在复变函数中的应用 254
8.1 复数和复矩阵的生成 254
8.1.1 复数的生成 254
8.1.2 创建复矩阵 254
8.2 复数的运算 255
8.2.1 复数的实部和虚部 255
8.2.2 共轭复数 255
8.2.3 复数的模和辐角 255
8.2.4 复数的乘除法 256
8.2.5 复数的平方根 256
8.2.6 复数的幂运算 256
8.2.7 复数的指数和对数运算 257
8.2.8 复数的三角函数运算 257
8.2.9 复数方程求根 257
8.3 留数 258
8.4 Taylor级数展开 259
8.5 Laplace变换及其逆变换 260
8.6 Fourier变换及其逆变换 261
第9章 MATLAB在概率统计中的应用 263
9.1 统计量的数字特征 263
9.1.1 简单数学期望和几种均值 263
9.1.2 数据比较 265
9.1.3 累积和累和 265
9.1.4 方差和标准差 265
9.1.5 偏斜度和峰度 266
9.1.6 协方差和相关系数 267
9.1.7 协方差矩阵 268
9.2 常用的统计分布量 269
9.2.1 给定分布下的期望和方差 269
9.2.2 概率密度函数 270
9.2.3 概率值函数(概率累积函数) 272
9.2.4 分值点函数(逆概率累积函数) 274
9.2.5 随机数生成函数 275
9.3 参数估计 276
9.3.1 正态分布参数估计 277
9.3.2 指数*大似然参数估计 278
9.4 区间估计 279
9.4.1 Gauss-Newton法的非线性*小二乘数据拟合 279
9.4.2 非线性拟合和预测的交互图形工具 279
9.4.3 非线性*小二乘预测的置信区间 279
9.4.4 非线性模型的参数置信区间 280
9.4.5 非负*小二乘 280
9.5 假设检验 280
9.5.1 单个总体N(,2)均值 的检验 280
9.5.2 两个正态总体均值差的检验(t检验) 282
9.5.3 秩和检验 283
9.6 方差分析和回归诊断 284
9.6.1 方差分析 284
9.6.2 回归分析 286
9.7 统计图 287
9.7.1 直方图 287
9.7.2 角度扇形图 288
9.7.3 正态分布图 288
9.7.4 参考线 288
9.7.5 显示数据采样的盒图 288
9.7.6 对离散图形加*小二乘法直线 289
9.7.7 QQ图 289
第10章 MATLAB在运筹优化问题中的应用 291
10.1 线性优化 292
10.2 二次优化 295
10.3 非线性无约束优化问题 296
10.3.1 fminbnd 297
10.3.2 fminsearch 298
10.3.3 fminunc 298
10.3.4 options选项 301
10.4 *小二乘优化问题 303
10.4.1 *小二乘优化 303
10.4.2 *小二乘曲线/面拟合 305
10.5 非线性约束问题优化 306
10.5.1 函数介绍 306
10.5.2 应用举例 307
10.6 多任务“目标达到”问题的优化 309
10.7 非线性方程的优化解 311
第11章 MATLAB在偏微分方程解法中的应用 313
11.1 解简单Poisson方程 313
11.2 解Helmholtz方程并研究反射波 314
11.2.1 Helmholtz方程的求解 314
11.2.2 反射波的可视化研究 316
11.3 *小表面问题求解 317
11.4 使用子区域分解法解FEM问题 317
11.5 求解热传导方程 319
11.6 求解波形传递问题 321
11.7 使用自适应网格求解点力方程问题 323
11.8 使用矩形栅格解Poisson方程 325
第12章 MATLAB在建模仿真中的应用 327
12.1 Simulink快速入门 327
12.1.1 Simulink与建模仿真 327
12.1.2 创建一个简单模型 329
12.1.3 Simulink是如何工作的 330
12.1.4 创建一个复杂模型 333
12.2 运行仿真 338
12.2.1 使用窗口运行仿真 338
12.2.2 仿真参数的设置 340
12.3 模型的调试 344
12.3.1 Simulink调试器 344
12.3.2 在调试状态下运行仿真 345
12.3.3 设置断点 346
12.4 子系统及其封装技术 346
12.4.1 Simulink子系统 346
12.4.2 压缩子系统 347
12.4.3 子系统模块 348
12.4.4 封装技术概述 350
12.4.5 子系统到封装模块的转化 350
12.4.6 查看封装和解封装 351
12.5 回调 352
12.5.1 回调函数的介绍 352
12.5.2 基于回调的图形用户界面 353
12.6 S函数 354
12.6.1 什么是S函数 354
12.6.2 S函数模块 354
12.6.3 S函数是如何工作的 355
12.6.4 S函数中的几个概念 356
12.6.5 S函数动画 359
12.7 **应用 363
12.7.1 算法选择 363
12.7.2 解法参数设置 365
12.7.3 代数环 367
12.7.4 改善仿真性能及精度 372
附录A MATLAB的设置 374
A.1 通用属性设置(General) 375
A.2 颜色属性设置(Colors) 375
A.3 命令窗口属性设置(Command Window) 376
A.4 编辑调试属性设置(Editor/Debugger) 377
A.5 帮助属性设置(Help) 377
A.6 当前文件夹属性设置(Current Folder) 378
A.7 工作空间属性设置(Workspace) 378
A.8 变量编辑器属性设置(Variable Editor) 379
A.9 GUIDE属性设置(GUIDE) 379
A.10 图形复制属性设置(Figure Copy Template) 380
附录B 主要函数命令注释 382
B.1 一般函数命令 382
B.2 运算符与运算 383
B.3 参数选择 384
B.4 数据类型和结构 385
B.5 数据分析和Fourier变换 386
B.6 基本矩阵和矩阵操作 387
B.7 基本数学函数 388
B.8 矩阵函数 389
B.9 稀疏矩阵 390
B.10 专用数学函数 391
B.11 时间函数 392
B.12 二维图 393
B.13 图形句柄 393
B.14 特殊图形 394
B.15 三维图 396
B.16 插值和多项式 397
B.17 语言程序设计 398
B.18 文件输入/输出函数 399
B.19 字符串函数 400
B.20 符号数学工具箱 400
B.21 统计工具箱 402
B.22 *优化工具箱 405
B.23 常微分方程解法(ODE) 406
附录C Simulink主要库和库函数介绍 407
参考文献 411

王沫然编著的《MATLAB与科学计算(第3版畅销书升级版)》对*新版的MATLAB的科学计算功能做了详尽的介绍,这在国内外出版物中还不多见。且本书没有局限于对MATLAB命令的简单介绍,而是结合不同层次的高校教学中的数学课程,做到有的放矢,适应面广。介绍理论、算法并非本书的目的,然而在一些问题上只有紧密结合三者才能使读者对MATLAB有更全面、准确的认识。本书提供了众多的算例,特别是在第7章以后,许多算例是来自各大学教材及讲义的习题或作业,因此对各层次的学生来说,适用性和实用性更强。