MATLAB技術大全

目　錄
第1章　MATLAB概述　1
1．1　MATLAB簡介　2
1．1．1　MATLAB的發(fā)展　2
1．1．2　MATLAB的優(yōu)點　2
1．1．3　MATLAB的缺點　4
1．2　MATLAB的安裝　4
1．3　MATLAB操作界面介紹　7
1．3．1　命令窗口　8
1．3．2　命令歷史窗口　10
1．3．3　工作空間窗口　10
1．3．4　當前目錄窗口　10
1．4　MATLAB幫助系統(tǒng)　11
1．4．1　幫助窗口　11
1．4．2　幫助命令　12
1．4．3　MATLAB遠程幫助系統(tǒng)　15
1．5　本章小結　16
第2章　MATLAB基礎知識　17
2．1　一般運算符及操作符　18
2．1．1　運算符　18
2．1．2　操作符　21
2．2　數據格式顯示　22
2．3　關系運算符　24
2．4　邏輯運算及邏輯函數　25
2．4．1　邏輯運算　25
2．4．2　邏輯函數　27
2．5　字符串操作　36
2．5．1　MATLAB中的字符串符號　36
2．5．2　一般通用字符串操作　38
2．5．3　字符串比較操作　42
2．5．4　字符串與數值間的相互轉換　47
2．5．5　進制間的轉換　48
2．6　數值數據類型　50
2．6．1　整數　50
2．6．2　浮點數　53
2．6．3　整型浮點數間的操作函數　54
2．6．4　復數　55
2．7　函數和特殊函數簡明介紹　57
2．8　數組　58
2．8．1　一維數組的創(chuàng)建　58
2．8．2　多維數組的創(chuàng)建　60
2．8．3　數組的運算　63
2．8．4　常用的標準數組　65
2．8．5　低維數組的尋址和搜索　66
2．8．6　低維數組的處理函數　71
2．8．7　高維數組的處理和運算　73
2．9　單元數組和結構體　76
2．9．1　單元數組的創(chuàng)建和操作　76
2．9．2　單元數組函數　79
2．9．3　結構體創(chuàng)建　81
2．9．4　結構體函數　82
2．10　本章小結　84
第3章　矩陣及其運算　85
3．1　矩陣的表示　86
3．1．1　數值矩陣的生成　86
3．1．2　矩陣的標識　90
3．1．3　矩陣的修改和抽取　91
3．1．4　矩陣元素的數據變換　94
3．2　矩陣運算　95
3．2．1　矩陣與常數的四則運算　95
3．2．2　矩陣的轉置　96
3．2．3　方陣的行列式　96
3．2．4　矩陣的逆和偽逆　97
3．2．5　矩陣和向量的范數　98
3．2．6　矩陣的秩　99
3．2．7　矩陣的跡　100
3．2．8　矩陣的指數和對數運算　100
3．3　矩陣分解　101
3．3．1　cholesky分解　101
3．3．2　LU分解　102
3．3．3　QR分解　104
3．3．4　schur分解　105
3．3．5　奇異值分解　106
3．3．6　特征值分解　107
3．3．7　海森伯格形式的分解　109
3．4　方程組求解　109
3．4．1　線性方程組的求解　109
3．4．2　非線性方程組的求解　115
3．4．3　非齊次線性方程組的通解　116
3．5　矩陣秩與線性相關性　117
3．5．1　矩陣和向量組的秩及線性相關性　117
3．5．2　求行階梯矩陣及向量組的基　117
3．6　稀疏矩陣　119
3．6．1　稀疏矩陣的創(chuàng)建　119
3．6．2　稀疏矩陣的應用　121
3．6．3　稀疏矩陣與滿矩陣的相互轉換　123
3．7　本章小結　128
第4章　符號及其運算　129
4．1　符號變量的創(chuàng)建　130
4．1．1　字符型數據變量的創(chuàng)建　130
4．1．2　符號型數據變量的創(chuàng)建　130
4．1．3　符號變量的基本操作　131
4．2　符號表達式與符號方程創(chuàng)建　134
4．2．1　符號表達式的創(chuàng)建　134
4．2．2　符號方程的創(chuàng)建　135
4．2．3　符號表達式的操作　136
４．3　符號矩陣的創(chuàng)建　142
4．3．1　用sym命令直接創(chuàng)建符號矩陣　142
4．3．2　由數值矩陣轉換為符號矩陣　142
4．3．3　利用矩陣元素的通式創(chuàng)建符號矩陣　143
4．3．4　符號矩陣及符號數組的運算　144
4．4　符號微積分　149
4．4．1　符號極限　149
4．4．2　符號微分和求導　150
4．4．3　符號積分　152
4．5　符號積分變換　153
4．5．1　Fourier變換及其逆變換　153
4．5．2　Laplace變換及其逆變換　154
4．5．3　Z變換及其反變換　155
4．6　符號代數方程求解　157
4．7　符號微分方程求解　158
4．8　圖示化符號函數計算器　159
4．8．1　單變量符號函數計算器　159
4．8．2　泰勒級數逼近計算器　162
4．9　本章小結　162
第5章　微分和積分　163
5．1　極限、導數與微分　164
5．1．1　極限　164
5．1．2　導數與微分　164
5．2　積分　168
5．2．1　一元函數的積分　168
5．2．2　二元及三元函數的數值積分　171
5．3　化簡、提取與替換代入　173
5．3．1　化簡　173
5．3．2　提取與替換代入　178
5．4　級數求和　181
5．4．1　symsum(s)　181
5．4．2　symsum(s，v)　181
5．4．3　symsum(s，v，a，b)　182
5．5　泰勒、傅里葉級數展開　183
5．5．1　一元函數泰勒展開　183
5．5．2　多元函數的完全泰勒展開　185
5．5．3　傅里葉級數展開　186
5．6　多重積分　186
5．6．1　二重積分　186
5．6．2　三重積分　187
5．7　本章小結　188
第6章　多元函數及常微分方程　189
6．1　多元函數的極限、微分與極值　190
6．1．1　多元函數的極限　190
6．1．2　多元函數求導　191
6．1．3　多元函數局部極值　192
6．1．4　條件極值　193
6．1．5　顯式復合函數微分求導　196
6．2　重積分　197
6．3　曲線積分與曲面積分　198
6．3．1　定義域是無向的積分　198
6．3．2　對坐標的曲線積分和曲面積分　199
6．4　常微分方程和偏微分方程的求解　200
6．4．1　常微分方程的數值求解　200
6．4．2　偏微分方程的數值求解　204
6．5　本章小結　208
第7章　概率與統(tǒng)計　209
7．1　概率密度函數　210
7．1．1　連續(xù)分布密度函數　210
7．1．2　離散分布密度函數　213
7．1．3　抽樣分布密度函數　217
7．2　概率分布　220
7．2．1　隨機變量的累加分布函數　220
7．2．2　隨機變量的逆累加分布函數　222
7．2．3　隨機數的產生　223
7．2．4　參數估計　225
7．3　樣本描述　229
7．3．1　描述集中趨勢的統(tǒng)計量　229
7．3．2　描述離中趨勢的統(tǒng)計量　231
7．3．3　自助統(tǒng)計量　233
7．3．4　中心矩　235
7．3．5　相關系數　235
7．3．6　協(xié)方差矩陣　236
7．4　假設檢驗　236
7．4．1　單個樣本的t檢測　236
7．4．2　兩個樣本的t檢測　237
7．4．3　z檢驗　239
7．5　多元統(tǒng)計分析　239
7．5．1　判別分析　240
7．5．2　聚類分析　241
7．5．3　因素分析　247
7．5．4　多元方差分析　249
7．6　回歸分析　250
7．6．1　一元回歸分析　250
7．6．2　多元回歸分析　252
7．7　本章小結　258
第8章　擬合與插值　259
8．1　數據預處理　260
8．1．1　輸入數據集合　260
8．1．2　數據的查看　263
8．1．3　數據的預處理　263
8．2　曲線擬合　266
8．2．1　有關函數介紹　266
8．2．2　曲線的參數擬合　268
8．2．3　非參數擬合　270
8．2．4　基本擬合界面　273
8．2．5　多項式曲線擬合　278
8．3　數值插值　278
8．3．1　一維數值插值　278
8．3．2　二維數值插值　280
8．3．3　三維數值插值　283
8．3．4　樣條插值　284
8．4　本章小結　286
第9章　優(yōu)化問題　287
9．1　優(yōu)化工具箱　288
9．1．1　優(yōu)化工具箱的簡介　288
9．1．2　優(yōu)化工具箱中的函數　288
9．1．3　foptions函數　289
9．2　無約束最優(yōu)化問題　289
9．2．1　單變量最優(yōu)化　289
9．2．2　無約束非線性規(guī)劃問題　292
9．3　有約束最優(yōu)化問題　298
9．3．1　線性規(guī)劃問題　298
9．3．2　有約束非線性最優(yōu)化問題　299
9．4　二次規(guī)劃　301
9．5　多目標規(guī)劃　302
9．6　最小二乘最優(yōu)化問題　304
9．6．1 非線性數據(曲線)擬合　305
9．6．2　非負線性最小二乘問題　306
9．6．3　有約束線性最小二乘問題　306
9．6．4　非線性最小二乘問題　308
9．7　非線性方程(組)求解　309
9．7．1　非線性方程的解　309
9．7．2　非線性方程組的解　309
9．8　本章小結　312
第10章　圖形繪制　313
10．1　基本繪圖命令　314
10．1．1　圖形窗口簡介　314
10．1．2　基本繪圖操作　317
10．1．3　圖形注釋　319
10．1．4　特殊函數　321
10．2　二維繪圖　325
10．2．1　二維繪圖命令　325
10．2．2　交互式繪圖操作　327
10．3　三維繪圖　328
10．3．1　三維繪圖命令　329
10．3．2　三維繪圖改進命令　331
10．3．3　三維視圖的可視效果控制　333
10．3．4　三維圖形的光照控制　334
10．3．5　柱面和球面的表達　336
10．4　本章小結　336
第11章　高級圖像處理　337
11．1　圖形對象　338
11．1．1　通用函數　338
11．1．2　根對象　341
11．1．3　軸對象　341
11．1．4　用戶控制對象　342
11．1．5　用戶菜單對象　344
11．2　圖形的高級控制　348
11．2．1　視點控制和圖像的旋轉　348
11．2．2　顏色的使用　350
11．2．3　光照控制　356
11．3　本章小結　358
第12章　MATLAB初級編程基礎　359
12．1　M文件和P文件　360
12．1．1　M文件函數文件　360
12．1．2　M文件腳本文件　361
12．1．3　M文件規(guī)則與屬性　362
12．1．4　P文件及操作　363
12．2　M文件編輯器　363
12．2．1　運行M文件編輯器　363
12．2．2　設置M文件編輯器的屬性　364
12．3　MATLAB編程的構件　365
12．3．1　變量　365
12．3．2　變量的檢測、傳遞　366
12．3．3　運算關系與運算符號　367
12．3．4　關鍵字　372
12．3．5　指令行　372
12．3．6　常見函數　372
12．4　數據流結構　373
12．4．1　順序結構　373
12．4．2　if和switch選擇結構　374
12．4．3　for和while循環(huán)結構　377
12．4．4　try-catch容錯結構　379
12．4．5　其他數據流結構　380
12．5　控制命令　381
12．5．1　continue和break命令　381
12．5．2　return和pause命令　382
12．5．3 input和keyboard命令　384
12．5．4　error和warning命令　385
12．6　本章小結　386
第13章　MATLAB高級編程　387
13．1　MATLAB函數　388
13．1．1　主函數　388
13．1．2　子函數　388
13．1．3　嵌套函數　389
13．2　字符串操作　390
13．2．1　eval函數　390
13．2．2　feval函數　392
13．2．3　inline內聯(lián)函數　393
13．3　變量傳遞與交換　395
13．3．1　輸入輸出變量檢測命令　395
13．3．2　“變長度”輸入輸出變量　396
13．3．3　全局變量、局部變量和持久變量　397
13．3．4　跨空間計算與賦值　399
13．4　M文件的調試和剖析　401
13．4．1　直接調試法　401
13．4．2　工具調試法　402
13．4．2　Profiler分析工具　407
13．4．3　應用實例　408
13．5　本章小結　411
第14章　MATLAB句柄圖形系統(tǒng)　413
14．1　句柄圖形基礎　414
14．1．1　圖形對象概述　414
14．1．2　圖形對象句柄　415
14．1．3　圖形對象屬性　417
14．2　圖形對象的創(chuàng)建　420
14．2．1　創(chuàng)建圖形窗口對象　420
14．2．2　創(chuàng)建坐標軸對象　423
14．2．3　創(chuàng)建曲線對象　424
14．2．4　創(chuàng)建文字對象　425
14．2．5　創(chuàng)建曲面對象　426
14．2．6　核心圖形對象　427
14．3　句柄圖形對象的基本操作　430
14．3．1　設置查詢圖形對象屬性　430
14．3．2　設置對象的默認屬性操作　431
14．3．3　高層繪圖對象操作　434
14．4　本章小結　436
第15章　圖形用戶界面(GUI)設計　437
15．1　圖形用戶界面(GUI)設計過程　438
15．1．1　設計的一般步驟及原則　438
15．1．2　GUI設計的基本方式　438
15．2　使用GUIDE創(chuàng)建GUI　440
15．2．1　GUIDE概述　440
15．2．2　啟動GUIDE　440
15．2．3　GUI的設計窗口簡介　441
15．2．4　使用GUIDE創(chuàng)建GUI步驟　447
15．2．5　使用GUIDE創(chuàng)建GUI的實例　447
15．3　M文件創(chuàng)建GU　456
15．4　本章小結　460
第16章　GUI高級圖形設計　461
16．1　GUIDE常用工具　462
16．1．1　排列工具　462
16．1．2　對象屬性檢查器　462
16．1．3　圖形窗口的屬性　464
16．1．4　圖形對象屬性　465
16．2　菜單和對話框　466
16．2．1　圖形對象句柄函數　466
16．2．2　菜單　467
16．2．3　對話框　469
16．2．4　GUI組態(tài)　471
16．2．5　GUI界面設計　473
16．3　編程設計GUI　474
16．3．1　M文件及GUI數據管理　474
16．3．2　回調函數的使用方法　476
16．3．3　圖形窗口的行為控制　477
16．4　圖形用戶界面設計實例　478
16．4．1　圖形界面的實現(xiàn)　478
16．4．2　行為控制的實現(xiàn)　479
16．5　本章小結　486
第17章　GUI用戶界面　487
17．1　用戶控件的概述　488
17．1．1　用戶控件種類　488
17．1．2　用戶控件屬性　492
17．1．3　回調函數　496
17．2　綜合應用實例　497
17．2．1　雙位按鍵、無線按鍵、控件區(qū)域框實例　497
17．2．2　靜態(tài)文本框、滑動鍵、檢錄框實例　499
17．2．3　可編輯文本框、彈出框、列表框、按鍵實例　501
17．2．4　M基礎文件　502
17．2．5　編寫界面程序　507
17．2．6　GUI程序設計　512
17．2．7　回調子函數　513
17．2．8　設計實例　514
17．3　本章小結　518
第18章　Simulink基礎概述　519
18．1　Simulink的基礎操作　520
18．1．1　Simulink概述　520
18．1．2　Simulink安裝步驟　520
18．1．3　Simulink啟動方式　521
18．1．4　模型窗口工具欄　522
18．2　Simulink仿真系統(tǒng)步驟　526
18．2．1　啟動添加Simulink模塊庫　526
18．2．2　建立模型設置模塊屬性　527
18．2．3　模塊連接　528
18．2．4　運行系統(tǒng)輸出結果　528
18．3　Simulink的模塊庫　528
18．3．1　Simulink的公共模塊庫　529
18．3．2　Simulink的專業(yè)模塊庫　536
18．4　Simulink模塊的基本操作　541
18．4．1　Simulink模型的工作原理　541
18．4．2　模塊的選定復制　542
18．4．3　模塊大小改變與旋轉　543
18．4．4　模塊顏色的改變與名的改變　544
18．4．5　模塊參數設置　546
18．4．6　連線分支與連線改變　547
18．4．7　信號組合　549
18．5　模型注釋　549
18．6　設置Simulink仿真系統(tǒng)界面　550
18．6．1　模塊框圖屬性編輯　550
18．6．2　信號標簽與標簽傳遞　552
18．7　仿真運行過程　554
18．7．1　運行仿真　554
18．7．2　仿真參數設置　554
18．7．3　示波器的使用　559
18．8　本章小結　560
第19章　Simulink建模與仿真　561
19．1　Simulink連續(xù)系統(tǒng)建?！?62
19．1．1　線性系統(tǒng)建模　562
19．1．2　非線性系統(tǒng)建?！?68
19．2　子系統(tǒng)　569
19．2．1　通用子系統(tǒng)生成的常見方法　569
19．2．2　子系統(tǒng)的基本操作　571
19．3　子系統(tǒng)的封裝技術　572
19．3．1　子系統(tǒng)封裝的創(chuàng)建方法　572
19．3．2　設置封裝編輯器的圖標編輯對話框　575
19．3．3　設置封裝編輯器的參數初始化對話框　577
19．3．4　設置封裝編輯器的文檔編輯對話框　579
19．4　條件執(zhí)行子系統(tǒng)　579
19．4．1　條件執(zhí)行子系統(tǒng)概述　579
19．4．2　條件執(zhí)行子系統(tǒng)的建立　580
19．5　使能子系統(tǒng)　581
19．5．1　使能子系統(tǒng)的參數設置　581
19．5．2　使能子系統(tǒng)的應用實例　582
19．6　觸發(fā)子系統(tǒng)　584
19．6．1　觸發(fā)子系統(tǒng)的種類　584
19．6．2　觸發(fā)子系統(tǒng)的應用實例　584
19．7　原子子系統(tǒng)　587
19．7．1　原子子系統(tǒng)介紹　587
19．7．2　原子子系統(tǒng)的創(chuàng)立　588
19．8　其他子系統(tǒng)　589
19．9　本章小結　590
第20章　S函數和仿真系統(tǒng)建?！?91
20．1　S函數概述　592
20．1．1　S函數基礎概念　592
20．1．2　S函數的使用步驟　592
20．1．3　S函數相關概念　594
20．2　編寫S文件　595
20．2．1　S函數工作流程　595
20．2．2　S函數模板的使用　596
20．2．3　S函數程序代碼　597
20．3　編寫C MEX S函數　607
20．3．1　MEX文件　607
20．3．2　Simstruct數據結構　607
20．3．3　工作向量(Work Vector)　608
20．3．4　C MEX S函數流程　609
20．3．5　C MEX S函數模板　609
20．3．6　S函數包裝　617
20．4　本章小結　618
第21章　文件I/O　619
21．1　低級文件I/O介紹　620
21．2　文件打開和關閉　620
21．2．1　打開文件　620
21．2．2　關閉文件　622
21．3　數據的讀寫　623
21．3．1　讀取TXT文件　623
21．3．2　寫入二進制文件　633
21．4　文件的定位和文件的狀態(tài)　635
21．5　高級文件I/O介紹　639
21．5．1　Mat文件操作　639
21．5．2　圖像、聲音、影片格式文件的操作　643
21．6　本章小結　644
第22章　MATLAB編譯器　645
22．1　編譯器的概述　646
22．1．1　編譯器的功能　646
22．1．2　編譯器的局限性　646
22．1．3　腳本文件與函數文件的轉換　647
22．2　編譯器的安裝和配置　649
22．2．1　安裝MATLAB編譯器　649
22．2．2　設置MATLAB編譯器　649
22．2．3　安裝MCR　652
22．3　MATLAB編譯器編譯過程　656
22．4　mcc編譯命令　657
22．4．1　編譯命令的格式和選項　657
22．4．2　處理腳本文件 　659
22．4．3　用mcc命令編譯M文件　661
22．4．4　編譯文件的性能優(yōu)化　662
22．5　創(chuàng)建獨立外部應用程序　663
22．5．1　獨立外部程序創(chuàng)建過程說明　663
22．5．2　編譯M文件　664
22．5．3　編譯包含繪圖命令的M文件　665
22．6　本章小結　666
第23章　應用程序接口　667
23．1　C語言MEX文件　668
23．1．1　MEX文件的結構　670
23．1．2　創(chuàng)建C語言的MEX文件　672
23．2　MEX文件　673
23．2．1　創(chuàng)建C語言的MAT文件　674
23．2．2　創(chuàng)建FORTRAN語言的MAT文件　676
23．3　MATLAB引擎技術　678
23．3．1　引擎技術概述　679
23．3．2　計算引擎應用程序工作流程　679
23．3．3　VC調用MATLAB引擎　680
23．4　Java語言接口　684
23．4．1　MATLAB中的Java接口　685
23．4．2　Java接口程序應用　691
23．5　本章小結　696
第24章　MATLAB混合編程技術　697
24．1　MATLAB混合編程概述　698
24．2　COM生成器　698
24．2．1　創(chuàng)建nnToolKit的COM組件　698
24．2．2　安裝nnToolKit組件　701
24．2．3　VB調用nnToolKit神經網絡工具包實現(xiàn)混合編程　702
24．2．4　CB調用nnToolKit神經網絡工具包實現(xiàn)混合編程　706
24．2．5　VC調用nnToolKit神經網絡工具包實現(xiàn)混合編程　708
24．3　Excel生成器　714
24．3．1　創(chuàng)建nnxToolKit的Excel插件　714
24．3．2　安裝nnxToolKit組件　715
24．3．3　nnxToolKit組件集成到VBA　715
24．3．4　創(chuàng)建圖形用戶界面　718
24．3．5　保存和測試插件　723
24．3．6　打包應用程序　724
24．4　本章小結　724
第25章　MATLAB工具箱　725
25．1　MATLAB工具箱概述　726
25．1．1　工具箱類型　726
25．1．2　MATLAB常用工具箱介紹　728
25．1．3　工具箱和工具箱函數的查詢辦法　740
25．1．4　工具箱的擴充　745
25．1．5　工具箱的添加　746
25．2　MATLAB主工具箱　748
25．3　本章小結　749
第26章　信號工具箱　750
26．1　信號、系統(tǒng)和信號處理的基本概念　751
26．1．1　信號　751
26．1．2　系統(tǒng)　751
26．1．3　信號處理　751
26．2　基本信號的表示及可視化　751
26．2．1　正弦波　751
26．2．2　方波　752
26．2．3　鋸齒波和三角波　753
26．2．4　指數信號　754
26．2．5　階躍信號　755
26．2．6　單位脈沖信號　756
26．3　連續(xù)信號的時域運算與時域變換　757
26．3．1　加(減)、乘運算　757
26．3．2　信號的翻褶、位移、尺度變換　758
26．3．3　卷積運算　759
26．4　線性系統(tǒng)的時域分析　760
26．4．1　脈沖響應　761
26．4．2　階躍響應　762
26．4．3　對任意輸入的響應　763
26．5　連續(xù)時間信號的頻域分析　764
26．6　連續(xù)系統(tǒng)的復頻域分析　765
26．6．1　系統(tǒng)函數定義　765
26．6．2　系統(tǒng)零、極點分布與系統(tǒng)穩(wěn)定性關系　766
26．7　信號采樣與重構　767
26．7．1　信號的采樣　767
26．7．2　信號的重構　768
26．8　本章小結　769
第27章　圖像處理工具箱　770
27．1　圖像處理工具箱概述　771
27．1．1　圖像處理工具函數　772
27．1．2　MATLAB可操作的圖像文件　776
27．1．3　圖像和圖像數據　777
27．1．4　圖像處理工具箱所支持的圖像類型　777
27．1．5　圖像文件的讀寫和查詢　778
27．1．6　MATLAB圖像類型轉換　779
27．2　圖像處理　782
27．2．1　圖像的灰度變換與直方圖　782
27．2．2　圖像的增強濾波　785
27．2．3　圖像的空間變換　787
27．2．4　圖像邊緣檢測與分割　792
27．3　本章小結　797