MATLAB從入門到精通

第1章 MATLAB概述 1
1.1 MATLAB簡介 1
1.2 MATLAB主要功能 2
1.2.1 開發(fā)算法和應(yīng)用程序 2
1.2.2 分析和訪問數(shù)據(jù) 3
1.2.3 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化 3
1.2.4 進(jìn)行數(shù)值計(jì)算 4
1.2.5 發(fā)布結(jié)果和部署應(yīng)用程序 5
1.3 MATLAB安裝與啟動(dòng) 5
1.3.1 MATLAB的安裝 5
1.3.2 MATLAB的啟動(dòng)與退出 7
1.3.3 Desktop操作界面簡介 8
1.4 Command Window運(yùn)行入門 8
1.4.1 命令行的使用 8
1.4.2 數(shù)值、變量和表達(dá)式 9
1.4.3 命令行的特殊輸入方法 11
1.4.4 命令窗口的顯示格式 12
1.4.5 命令窗口常用快捷鍵與命令 13
1.5 Command History窗口 14
1.6 Current Directory窗口 14
1.7 Workspace Browser和Variable Editor窗口 15
1.7.1 Workspace Browser窗口 15
1.7.2 Variable Editor窗口 15
1.8 命令行輔助功能與Function Browser 16
1.9 Help 17
1.9.1 Help Browser 18
1.9.2 命令窗口查詢幫助 18
第2章 矩陣和數(shù)組 20
2.1 矩陣的創(chuàng)建與組合 20
2.1.1 創(chuàng)建簡單矩陣 20
2.1.2 創(chuàng)建特殊矩陣 21
2.1.3 矩陣的合并 22
2.2 矩陣的尋訪與賦值 23
2.2.1 矩陣的標(biāo)識 23
2.2.2 矩陣的尋訪 24
2.2.3 矩陣的賦值 24
2.3 進(jìn)行數(shù)組運(yùn)算的常用函數(shù) 25
2.3.1 函數(shù)數(shù)組運(yùn)算規(guī)則的定義 25
2.3.2 進(jìn)行數(shù)組運(yùn)算的常用函數(shù) 25
2.4 查詢矩陣信息 27
2.4.1 矩陣的形狀信息 27
2.4.2 矩陣的數(shù)據(jù)類型 27
2.4.3 矩陣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 28
2.5 數(shù)組運(yùn)算與矩陣運(yùn)算 28
2.6 矩陣的重構(gòu) 29
2.6.1 矩陣元素的擴(kuò)展與刪除 29
2.6.2 矩陣的重構(gòu) 30
2.7 稀疏矩陣 31
2.7.1 稀疏矩陣的存儲(chǔ)方式 32
2.7.2 稀疏矩陣的創(chuàng)建 32
2.7.3 稀疏矩陣的運(yùn)算 35
2.7.4 稀疏矩陣的交換與重新排序 36
2.7.5 稀疏矩陣視圖 38
2.8 多維數(shù)組 38
2.8.1 多維數(shù)組的創(chuàng)建 39
2.8.2 多維數(shù)組的尋訪與重構(gòu) 41
2.9 多項(xiàng)式的表達(dá)式及其操作 44
2.9.1 多項(xiàng)式的表達(dá)式和創(chuàng)建 44
2.9.2 多項(xiàng)式運(yùn)算函數(shù) 45
第3章 數(shù)據(jù)類型 47
3.1 數(shù)值型 47
3.2 邏輯型 47
3.2.1 邏輯型簡介 47
3.2.2 返回邏輯結(jié)果的函數(shù) 48
3.2.3 運(yùn)算符的優(yōu)先級 50
3.3 字符和字符串 51
3.3.1 創(chuàng)建字符串 51
3.3.2 字符串比較 52
3.3.3 字符串查找與替換 53
3.3.4 類型轉(zhuǎn)換 54
3.3.5 字符串應(yīng)用函數(shù)小結(jié) 55
3.4 structure數(shù)組 56
3.4.1 structure數(shù)組的創(chuàng)建 57
3.4.2 structure數(shù)組的尋訪 59
3.4.3 structure數(shù)組域的基本操作 60
3.4.4 structure數(shù)組的操作 61
3.5 cell數(shù)組 63
3.5.1 cell數(shù)組的創(chuàng)建 63
3.5.2 cell數(shù)組的尋訪 65
3.5.3 cell數(shù)組的基本操作 65
3.5.4 cell數(shù)組操作函數(shù) 66
3.6 Map容器 67
3.6.1 Map數(shù)據(jù)類型介紹 67
3.6.2 Map對象的創(chuàng)建 68
3.6.3 查看Map的內(nèi)容 69
3.6.4 Map的讀寫 70
3.6.5 Map中key和value的修改 72
3.6.6 映射其他數(shù)據(jù)類型 73
第4章 數(shù)值計(jì)算 75
4.1 因式分解 75
4.1.1 行列式、逆和秩 75
4.1.2 Cholesky因式分解 77
4.1.3 LU因式分解 78
4.1.4 QR因式分解 79
4.1.5 范數(shù) 81
4.2 矩陣特征值和奇異值 82
4.2.1 特征值和特征向量的求取 82
4.2.2 奇異值分解 84
4.3 概率和統(tǒng)計(jì) 85
4.3.1 基本分析函數(shù) 85
4.3.2 概率函數(shù)、分布函數(shù)、逆分布函數(shù)和隨機(jī)數(shù) 93
4.4 數(shù)值求導(dǎo)與積分 94
4.4.1 導(dǎo)數(shù)與梯度 94
4.4.2 一元函數(shù)的數(shù)值積分 95
4.4.3 二重積分的數(shù)值計(jì)算 97
4.4.4 三重積分的數(shù)值計(jì)算 97
4.5 插值 98
4.5.1 一維數(shù)據(jù)插值 98
4.5.2 二維數(shù)據(jù)插值 99
4.5.3 多維插值 100
4.5.4 樣條插值 100
4.6 曲線擬合 101
4.6.1 最小二乘原理及其曲線擬合算法 101
4.6.2 曲線擬合的實(shí)現(xiàn) 102
4.7 Fourier分析 102
4.8 微分方程 104
4.8.1 常微分方程 104
4.8.2 偏微分方程 106
第5章 符號計(jì)算 110
5.1 符號變量、表達(dá)式及符號方程 110
5.1.1 符號變量與表達(dá)式的創(chuàng)建 110
5.1.2 符號計(jì)算中的運(yùn)算符和基本函數(shù) 112
5.1.3 創(chuàng)建符號方程 113
5.2 符號微積分 113
5.2.1 符號求導(dǎo)與微分 113
5.2.2 符號求極限 115
5.2.3 符號積分 116
5.2.4 級數(shù)求和 116
5.2.5 Taylor級數(shù) 117
5.3 符號表達(dá)式的化簡與替換 117
5.3.1 符號表達(dá)式的化簡 118
5.3.2 符號表達(dá)式的替換 122
5.4 符號可變精度計(jì)算 125
5.5 符號線性代數(shù) 127
5.5.1 基礎(chǔ)代數(shù)運(yùn)算 127
5.5.2 線性代數(shù)運(yùn)算 128
5.6 符號方程求解 130
5.6.1 求代數(shù)方程符號解 130
5.6.2 求代數(shù)方程組的符號解 130
5.6.3 求微分方程符號解 132
5.6.4 求微分方程組的符號解 134
5.7 符號積分變換 134
5.7.1 Fourier變換及其反變換 134
5.7.2 Laplace變換及其反變換 135
5.7.3 Z變換及其反變換 136
第6章 MATLAB編程基礎(chǔ) 138
6.1 M文件 138
6.1.1 M文件編輯器 139
6.1.2 M文件的基本內(nèi)容 140
6.1.3 腳本式M文件 142
6.1.4 函數(shù)式M文件 143
6.2 流程控制 143
6.2.1 順序結(jié)構(gòu) 144
6.2.2 if語句 144
6.2.3 switch語句 146
6.2.4 for循環(huán) 146
6.2.5 while循環(huán) 147
6.2.6 continue命令 148
6.2.7 break命令 149
6.2.8 return命令 150
6.2.9 人機(jī)交互命令 150
6.3 函數(shù)的類型 152
6.3.1 主函數(shù) 152
6.3.2 子函數(shù) 152
6.3.3 私有函數(shù) 153
6.3.4 嵌套函數(shù) 154
6.3.5 重載函數(shù) 157
6.3.6 匿名函數(shù) 157
6.4 函數(shù)的變量 161
6.4.1 變量類型 161
6.4.2 變量的傳遞 162
6.5 函數(shù)句柄 164
6.5.1 函數(shù)句柄的創(chuàng)建 165
6.5.2 函數(shù)句柄的調(diào)用 165
6.5.3 函數(shù)句柄的操作 166
6.6 串演算函數(shù) 167
6.6.1 eval函數(shù) 167
6.6.2 feval函數(shù) 168
6.6.3 inline函數(shù) 169
6.7 內(nèi)存的使用 170
6.7.1 內(nèi)存管理函數(shù) 170
6.7.2 高效使用內(nèi)存的策略 170
6.7.3 解決“Out of Memory”問題 172
6.8 程序調(diào)試和優(yōu)化 173
6.8.1 使用Debugger窗口調(diào)試 173
6.8.2 在命令窗口中調(diào)試 176
6.8.3 profile性能檢測 178
6.9 錯(cuò)誤處理 180
6.9.1 使用try-catch語句捕捉錯(cuò)誤 180
6.9.2 處理錯(cuò)誤和從錯(cuò)誤中恢復(fù) 181
6.9.3 警告 183
第7章 數(shù)據(jù)可視化 185
7.1 繪圖的基本知識 185
7.1.1 離散數(shù)據(jù)和離散函數(shù)的可視化 185
7.1.2 連續(xù)函數(shù)的可視化 186
7.1.3 可視化的一般步驟 187
7.2 二維圖形 187
7.2.1 基本繪圖函數(shù) 187
7.2.2 曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)點(diǎn)型 189
7.2.3 坐標(biāo)、刻度和網(wǎng)格控制 190
7.2.4 圖形標(biāo)識 192
7.2.5 雙坐標(biāo)圖和子圖 195
7.2.6 雙軸對數(shù)圖形 197
7.2.7 特殊二維圖形 197
7.3 三維圖形 203
7.3.1 繪制三維曲線圖 203
7.3.2 繪制三維曲面圖 203
7.3.3 特殊三維圖形 205
7.4 三維圖形的高級控制 207
7.4.1 視點(diǎn)控制 207
7.4.2 顏色的使用 208
7.4.3 光照控制 208
第8章 圖像處理 210
8.1 圖像文件的操作 210
8.1.1 查詢圖像文件的信息 211
8.1.2 圖像文件的讀寫 212
8.1.3 圖像文件的顯示 213
8.1.4 圖像格式的轉(zhuǎn)換 214
8.2 圖像的幾何運(yùn)算 216
8.2.1 圖像的平移 216
8.2.2 圖像的鏡像變換 216
8.2.3 圖像縮放 217
8.2.4 圖像的旋轉(zhuǎn) 218
8.2.5 圖像的剪切 218
8.3 圖像的正交變換 219
8.3.1 傅立葉變換 219
8.3.2 離散余弦變換 220
8.3.3 Radon變換 221
8.4 MATLAB圖像增強(qiáng) 222
8.4.1 像素值及其統(tǒng)計(jì)特性 222
8.4.2 對比度增強(qiáng) 224
8.4.3 直方圖均衡化 225
8.4.4 空域?yàn)V波增強(qiáng) 226
8.4.5 頻域增強(qiáng) 228
第9章 圖形用戶界面(GUI)設(shè)計(jì) 230
9.1 句柄圖形對象 230
9.1.1 圖形對象 230
9.1.2 圖形對象句柄 231
9.1.3 圖形對象屬性的獲取和設(shè)置 232
9.2 GUIDE簡介 234
9.2.1 啟動(dòng)GUI 235
9.2.2 Layout編輯器 235
9.2.3 運(yùn)行GUI 236
9.3 創(chuàng)建GUI 236
9.3.1 GUI窗口布局 236
9.3.2 菜單的添加 237
9.3.3 控件 241
9.4 CallBack函數(shù) 245
9.4.1 變量的傳遞 245
9.4.2 函數(shù)編寫 246
9.5 GUI設(shè)計(jì)示例 248
第10章 數(shù)據(jù)文件I/O 254
10.1 處理文件名稱 254
10.2 MATLAB支持的文件格式 255
10.3 導(dǎo)入向?qū)У氖褂?256
10.4 MAT文件的讀寫 257
10.4.1 MAT文件的寫入 257
10.4.2 MAT文件的讀取 258
10.5 Text文件讀寫 259
10.5.1 Text文件的讀取 259
10.5.2 Text文件的寫入 262
10.6 Excel文件讀寫 262
10.7 音頻/視頻文件操作 264
10.7.1 獲取音頻/視頻文件的文件頭信息 264
10.7.2 音頻/視頻文件的導(dǎo)入與導(dǎo)出 264
第11章 MATLAB優(yōu)化問題應(yīng)用 266
11.1 MATLAB優(yōu)化工具箱 266
11.1.1 MATLAB求解器 267
11.1.2 極小值優(yōu)化 269
11.1.3 多目標(biāo)優(yōu)化 275
11.1.4 方程組求解 276
11.1.5 最小二乘及數(shù)據(jù)擬合 277
11.2 模式搜索法 278
11.3 模擬退火算法 280
11.3.1 模擬退火算法簡介 280
11.3.2 模擬退火算法應(yīng)用實(shí)例 280
11.3.3 關(guān)于計(jì)算結(jié)果 281
11.4 遺傳算法 282
11.4.1 遺傳算法簡介 282
11.4.2 遺傳算法應(yīng)用實(shí)例 283
11.5 Optimization Tool簡介 285
第12章 信號處理 289
12.1 信號處理基本理論 289
12.1.1 信號的生成 289
12.1.2 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu) 293
12.2 IIR濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn) 294
12.2.1 IIR濾波器經(jīng)典設(shè)計(jì) 295
12.2.2 IIR濾波器直接設(shè)計(jì)法 301
12.2.3 廣義巴特沃思IIR濾波器設(shè)計(jì) 302
12.3 FIR濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn) 303
12.3.1 FIR濾波器設(shè)計(jì) 303
12.3.2 fir1函數(shù) 304
12.3.3 fir2函數(shù) 305
第13章 Simulink仿真 306
13.1 Simulink簡介 306
13.1.1 Simulink功能與特點(diǎn) 306
13.1.2 Simulink的安裝與啟動(dòng) 307
13.2 Simulink基礎(chǔ) 309
13.2.1 Simulink模型是什么 309
13.2.2 Simulink模塊操作 309
13.2.3 Simulink信號線操作 312
13.2.4 Simulink對模型的注釋 314
13.2.5 Simulink常用的模型庫 314
13.2.6 Simulink仿真配置 316
13.3 Simulink動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真 320
13.3.1 簡單系統(tǒng)的仿真分析 320
13.3.2 離散系統(tǒng)的仿真分析 322
13.3.3 連續(xù)系統(tǒng)的仿真分析 324
13.4 Simulink模型中的子系統(tǒng) 327
13.4.1 子系統(tǒng)的建立 327
13.4.2 子系統(tǒng)的封裝 328
13.5 Simulink S-函數(shù) 331
13.5.1 什么是S-函數(shù) 332
13.5.2 S-函數(shù)的作用和原理 332
13.5.3 用M文件創(chuàng)建S-函數(shù)實(shí)例 333
第14章 應(yīng)用程序接口 336
14.1 MATLAB應(yīng)用程序接口介紹 336
14.2 MATLAB調(diào)用C/C++ 337
14.2.1 MATLAB MEX文件 338
14.2.2 C-MEX文件的使用 341
14.3 C/C++調(diào)用MATLAB引擎 346
14.3.1 MATLAB計(jì)算引擎概述 346
14.3.2 MATLAB計(jì)算引擎庫函數(shù) 347
14.3.3 C/C++調(diào)用MATLAB引擎 348
14.4 MATLAB編譯器 352
14.4.1 MATLAB編譯器的安裝和設(shè)置 353
14.4.2 MATLAB編譯器的使用 354
14.4.3 獨(dú)立應(yīng)用程序 356
第15章 MATLAB基礎(chǔ)計(jì)算技巧 365
15.1 MATLAB數(shù)組創(chuàng)建與重構(gòu)技巧 365
15.2 MATLAB數(shù)據(jù)類型使用技巧 371
15.3 MATLAB數(shù)值計(jì)算技巧 373
15.4 MATLAB文件讀取操作技巧 375
15.5 MATLAB繪圖技巧 376
第16章 MATLAB編程技巧 379
16.1 MATLAB編程風(fēng)格 379
16.1.1 命名規(guī)則 379
16.1.2 文件與程序結(jié)構(gòu) 381
16.1.3 基本語句 382
16.1.4 排版、注釋與文檔 385
16.2 MATLAB編程注意事項(xiàng) 387
16.3 內(nèi)存的使用 389
16.4 提高M(jìn)ATLAB運(yùn)行效率 390
16.4.1 提高運(yùn)行效率基本原則 390
16.4.2 提高運(yùn)行效率舉例 392
第17章 MATLAB在數(shù)學(xué)建模中的應(yīng)用 395
17.1 MATLAB蒙特卡羅模擬 395
17.1.1 蒙特卡羅方法簡介 395
17.1.2 蒙特卡羅方法編程示例 396
17.2 MATLAB灰色系統(tǒng)理論應(yīng)用 398
17.2.1 GM(1，1)預(yù)測模型簡介 398
17.2.2 灰色預(yù)測計(jì)算實(shí)例 399
17.3 MATLAB模糊聚類分析 401
17.3.1 模糊聚類分析簡介 401
17.3.2 模糊聚類分析應(yīng)用示例 402
17.4 MATLAB層次分析法應(yīng)用 406
17.4.1 層次分析法簡介 406
17.4.2 層次分析法的應(yīng)用 409