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简介
本书是针对MATLAB R2016a（V9.0）*版本进行编写的。书中讲述的内容是使用MATLAB进行科学研究、系统仿真、数据分析与处理的必备知识。通过全面学习本书，读者可以获得使用MATLAB进行数学计算、数据分析及处理的相关技能，并能快速掌握使用MATLAB进行工作的基本方法。全书可分为5篇，共20章：基础知识部分包括MATLAB概述、MATLAB基础、数据输入输出基础、编程基础和可视化基础；数学基础部分包括数组与矩阵操作、数学函数运算和符号数学计算；数据分析部分包括多项式分析、数值运算、优化和概率统计；拓展知识部分包括句柄图形、GUI编程、Simulink基础、编译器和应用程序接口；MATLAB应用部分包括信号处理应用、图像处理应用、小波分析应用和偏微分方程应用等内容。本书结构严谨、重点突出、条理清晰，既可以作为大中专院校相关专业以及社会有关培训班的教材，也适合广大MATLAB读者自学使用。
目录
目 录
第一篇 基础知识
第1章 MATLAB概述 3
1.1 工作环境 3
1.1.1系统组成 3
1.1.2工作窗口 4
1.1.3应用简介 8
1.2 文件管理 9
1.2.1目录结构 9
1.2.2当前文件夹浏览器 10
1.2.3路径搜索 10
1.3 帮助系统 12
1.3.1文本帮助 12
1.3.2演示帮助 13
1.3.3帮助导航窗口 14
1.4MATLAB使用初步 16
1.5 本章小结 16
第2章 MATLAB基础 17
2.1 数据类型 17
2.1.1数值类型 17
2.1.2字符与字符串 22
2.1.3结构 23
2.1.4单元数组 25
2.1.5函数句柄 27
2.1.6映射容器 28
2.1.7数据类型识别与转换 32
2.2 运算符与运算 33
2.2.1算术运算符 33
2.2.2关系运算符 34
2.2.3逻辑运算符 35
2.2.4运算优先级 36
2.3 字符串处理 36
2.3.1字符串构造 36
2.3.2字符串比较 37
2.3.3查找与替换 38
2.3.4字符串类型转换 38
2.4 矩阵基础 39
2.4.1有关概念 39
2.4.2创建矩阵 39
2.4.3改变矩阵结构 41
2.4.4矩阵下标 42
2.4.5矩阵信息 44
2.5 本章小结 47
第3章 数据输入输出基础 48
3.1 打开与关闭文件 48
3.1.1打开文件 48
3.1.2关闭文件 50
3.2 读写二进制文件 51
3.2.1写二进制文件 51
3.2.2读二进制文件 51
3.3 读写文本文件 53
3.3.1写文本文件 53
3.3.2读文本文件 54
3.4 读写位置控制 55
3.5 导入数据 56
3.5.1向导导入数据 56
3.5.2命令导入数据 57
3.6 本章小结 58
第4章 编程基础 59
4.1 变量与语句 59
4.1.1变量命名 59
4.1.2变量类型 60
4.1.3特殊变量 60
4.1.4关键字 61
4.1.5语句构成 61
4.2 程序控制 62
4.2.1顺序结构 62
4.2.2分支结构 62
4.2.3循环结构 66
4.2.4其他常用控制命令 68
4.3M文件与脚本 70
4.3.1M文件 70
4.3.2脚本 71
4.4 函数 72
4.4.1M文件函数 72
4.4.2匿名函数 74
4.4.3子函数 74
4.4.4私有函数 75
4.4.5重载函数 75
4.4.6内联函数 75
4.4.7eval、feval函数 76
4.4.8函数的函数 77
4.4.9内嵌函数 78
4.4.10函数编写建议 78
4.5M文件变量检测 78
4.5.1输入输出变量检测 78
4.5.2可变数量输入输出 79
4.6 程序调试 80
4.6.1直接调试 80
4.6.2工具调试 80
4.7 本章小结 81
第5章 可视化基础 82
5.1 图形绘制对象 82
5.2 二维图形 82
5.2.1plot命令 82
5.2.2图形叠绘 87
5.2.3子图绘制 87
5.2.4交互绘图 89
5.2.5双纵坐标图 90
5.2.6特殊坐标绘图 91
5.2.7函数绘图 93
5.3 三维图形 95
5.3.1曲线图 95
5.3.2网格图 96
5.3.3曲面图 97
5.4 四维图形 98
5.4.1第四维表达 99
5.4.2四维图绘制 99
5.5 特殊图形 100
5.5.1饼状图 101
5.5.2直方图 102
5.5.3柱形图 102
5.5.4离散数据点图 104
5.5.5散点图 105
5.5.6向量图 106
5.5.7等值线图 107
5.6图形处理 108
5.6.1图形输出 108
5.6.2图形细化 109
5.6.3坐标轴控制 114
5.6.4视角与透视 115
5.7 绘图窗口 117
5.7.1创建绘图窗口 117
5.7.2绘图窗口工具栏 117
5.8 本章小结 118
第二篇 数学基础
第6章 数组与矩阵操作 120
6.1 数组运算 120
6.1.1创建与访问数组 120
6.1.2数组运算 123
6.2 矩阵操作 127
6.2.1创建矩阵 127
6.2.2改变矩阵结构 132
6.3 矩阵元素运算 134
6.3.1矩阵四则运算 134
6.3.2矩阵元素幂运算 137
6.3.3矩阵元素查找与排序 137
6.3.4矩阵元素求和、求积与求差分 139
6.4 矩阵运算 141
6.4.1矩阵分析 141
6.4.2矩阵分解 145
6.4.3特征值与特征向量 148
6.4.4矩阵函数运算 149
6.5 稀疏矩阵 151
6.5.1稀疏矩阵存储方式 151
6.5.2创建稀疏矩阵 152
6.5.3稀疏矩阵运算 153
6.6 本章小结 153
第7章 数学函数运算 154
7.1 初等函数运算 154
7.1.1三角函数 154
7.1.2指数与对数函数 156
7.1.3复数函数 157
7.1.4截断和求余函数 158
7.1.5离散数学函数 159
7.1.6基本数据分析函数 160
7.1.7多项式函数 162
7.2 特殊函数运算 163
7.2.1特殊函数 163
7.2.2坐标变换函数 164
7.3 本章小结 165
第8章 符号计算 166
8.1 符号计算概述 166
8.2 符号变量与表达式 167
8.2.1符号对象 168
8.2.2符号计算运算符与函数 170
8.2.3符号对象识别 174
8.2.4符号变量 175
8.2.5符号表达式显示 176
8.2.6表达式项操作 176
8.2.7符号数值和精度 181
8.3 符号函数 182
8.3.1复合函数操作 182
8.3.2反函数运算 183
8.4 符号微积分 183
8.4.1符号表达式的极限 183
8.4.2符号表达式的导数 184
8.4.3符号表达式的积分 185
8.4.4符号表达式的级数求和积 186
8.4.5符号表达式的泰勒级数 187
8.5 符号积分变换 188
8.5.1Fourier变换 188
8.5.2Laplace变换 189
8.5.3Z变换 189
8.6 符号矩阵计算 190
8.6.1算术运算 190
8.6.2线性代数运算 191
8.6.3特征值分解 191
8.7 符号方程求解 192
8.7.1代数方程求解 192
8.7.2微分方程求解 195
8.8 符号计算界面 196
8.8.1funtool分析界面 196
8.8.2taylortool分析界面 198
8.9 本章小结 199
第三篇 数据分析
第9章 多项式分析 201
9.1 多项式及函数 201
9.1.1多项式及其函数 201
9.1.2多项式计算 201
9.1.3多项式方程求根 202
9.1.4多项式四则运算 202
9.1.5多项式微积分 204
9.1.6有理多项式展开 205
9.2 极限 206
9.3 本章小结 206
第10章 数值运算 207
10.1解线性方程组 207
10.1.1线性法 207
10.1.2迭代法 209
10.2插值与拟合 210
10.2.1插值 210
10.2.2曲线拟合 216
10.3数值微积分 217
10.3.1一元数值积分 218
10.3.2多重数值积分 219
10.3.3数值微分 220
10.4常微分方程 221
10.5本章小结 222
第11章 优化 223
11.1优化问题求解过程 223
11.1.1选择求解器 223
11.1.2设置变量 224
11.1.3写目标函数 224
11.1.4写约束条件 226
11.1.5设置求解器参数 226
11.1.6求解并检查结果 228
11.1.7改善优化结果 228
11.2线性规划 228
11.3二进制整数规划 231
11.4二次规划 232
11.5非线性规划 233
11.5.1无约束优化 233
11.5.2约束优化 236
11.6多目标规划 239
11.6.1多目标规划 239
11.6.2最大最小化问题 240
11.7最小二乘问题 242
11.7.1线性最小二乘问题 242
11.7.2非线性最小二乘问题 244
11.8GUI工具 245
11.9本章小结 246
第12章 概率统计 247
12.1统计量操作 247
12.1.1产生随机数 247
12.1.2抽样 251
12.2数据统计分析 252
12.2.1特征统计量 252
12.2.2统计图表 255
12.3概率分布与计算 261
12.3.1概率密度计算 261
12.3.2概率分布计算 263
12.4本章小结 266
第四篇 拓展知识
第13章 句柄图形 268
13.1句柄图形对象系统 268
13.1.1句柄图形对象组织 268
13.1.2句柄图形对象简介 269
13.2句柄图形对象操作 269
13.2.1创建与保存 270
13.2.2访问、复制和删除 271
13.2.3图形输出控制 273
13.3属性设置 278
13.3.1通用对象属性 278
13.3.2属性设置函数 279
13.3.3默认属性设置 280
13.4Figure对象 282
13.4.1Figure对象简介 282
13.4.2Figure对象操作 283
13.5Axes对象 284
13.5.1Axes对象简介 284
13.5.2Axes对象操作 284
13.6Core对象 291
13.7Plot对象 293
13.7.1 创建Plot对象 293
13.7.2连接变量 294
13.8Group对象 294
13.8.1创建Group对象 295
13.8.2对象变换 295
13.9Annotation对象 296
13.10本章小结 297
第14章 GUI编程 298
14.1GUI基础 298
14.1.1GUI介绍 298
14.1.2创建GUI 299
14.1.3回调函数 302
14.2GUI控件 303
14.2.1GUI控件类型 303
14.2.2创建GUI控件 304
14.3GUI菜单和工具栏 306
14.3.1GUI菜单 307
14.3.2GUI工具栏 309
14.4对话框 310
14.4.1创建函数 310
14.4.2创建方法 311
14.5布局 314
14.5.1布局函数 314
14.5.2布局方式 314
14.6GUI行为控制编程 318
14.6.1回调与中断 319
14.6.2数据管理 320
14.7GUI实例 321
14.8本章小结 326
第15章 Simulink基础 327
15.1概述 327
15.1.1基本概念 327
15.1.2工作环境 328
15.1.3Simulink数据类型 331
15.1.4模块和模块库 331
15.1.5Simulink常用工具 336
15.2Simulink模型 337
15.2.1模块基本操作 337
15.2.2设置输出提示 341
15.2.3模型和模型文件 342
15.2.4保存系统模型 345
15.2.5打印模型框图及生成报告 346
15.3子系统 349
15.3.1子系统介绍 350
15.3.2高级子系统技术 351
15.4运行仿真 362
15.4.1启动仿真过程 362
15.4.2仿真过程诊断 363
15.4.3仿真配置 363
15.4.4仿真的设置 365
15.5调试 369
15.5.1模型调试 369
15.5.2调试器控制 372
15.5.3设置断点 376
15.6S函数 379
15.6.1S-函数概述 379
15.6.2M文件S-函数 382
15.7本章小结 385
第16章 MATLAB编译器与接口 386
16.1编译器安装与配置 386
16.1.1编译器介绍与安装 386
16.1.2编译器配置 387
16.2编译过程 387
16.2.1MCR安装 387
16.2.2MCR编译过程 388
16.3编译生成独立程序 388
16.3.1编译命令mcc 388
16.3.2编译独立程序 389
16.4接口概述 392
16.4.1MEX文件 393
16.4.2MAT文件介绍 393
16.4.3计算引擎 393
16.5基于C/C 的MEX文件 393
16.5.1MEX文件结构 394
16.5.2创建C/C MEX文件 395
16.5.3调试C/C MEX文件 399
16.6本章小结 400
第五篇 MATLAB应用
第17章 信号处理应用 402
17.1信号处理基础 402
17.1.1连续信号 402
17.1.2离散信号 403
17.1.3波形发生函数 406
17.1.4信号基本运算 412
17.2统计信号处理 414
17.2.1相关性与协方差 414
17.2.2频谱分析 416
17.2.3窗函数 417
17.2.4经典谱估计 420
17.2.5现代谱估计 422
17.2.6时频分析 423
17.2.7特殊变换 424
17.2.8重采样 428
17.3IIR滤波器 429
17.3.1经典法IIR滤波器设计 429
17.3.2直接法IIR滤波器设计 435
17.4FIR滤波器 436
17.4.1窗函数法 436
17.4.2约束最小二乘法 437
17.4.3其他FIR滤波器设计方法 438
17.5参数建模 439
17.5.1时域建模 439
17.5.2频域建模 441
17.6GUI工具介绍 442
17.6.1信号综合处理工具 442
17.6.2波形查看器 443
17.6.3谱分析查看器 443
17.6.4滤波器可视化工具 444
17.6.5滤波器设计与分析工具 444
17.6.6滤波处理工具 445
17.7本章小结 446
第18章 图像处理应用 447
18.1图像处理基础 447
18.1.1图像表达 447
18.1.2图像类型与文件 448
18.1.3图像数据读写 455
18.2图像显示 456
18.2.1标准图像显示技术 456
18.2.2特殊图像显示技术 457
18.3图像运算 460
18.3.1代数运算 460
18.3.2空间变换 462
18.4图像变换 465
18.4.1二维傅立叶变换 466
18.4.2离散余弦变换 467
18.4.3其他变换 468
18.5图像分析与增强 469
18.5.1像素分析 469
18.5.2图像分析 473
18.5.3图像调整 477
18.5.4图像平滑 480
18.6图像区域处理 482
18.6.1区域设置 482
18.6.2区域滤波 484
18.6.3区域填充 484
18.7图像颜色处理 485
18.7.1显示颜色位数 485
18.7.2减少颜色 486
18.7.3转换颜色 487
18.8本章小结 487
第19章 小波分析应用 488
19.1小波分析基础 488
19.1.1小波变换 488
19.1.2常用小波基函数 489
19.2连续小波分析 492
19.2.1连续小波变换 492
19.2.2GUI连续小波变换 493
19.3一维离散小波分析 494
19.3.1一维离散小波变换与重构 495
19.3.2GUI一维离散小波分析 498
19.4二维离散小波分析 499
19.4.1二维离散小波变换与重构 499
19.4.2GUI二维离散小波分析 502
19.5 去噪与压缩 503
19.5.1小波去噪与压缩 503
19.5.2GUI小波去噪与压缩 505
19.6本章小节 508
第20章 偏微分方程应用 509
20.1PDE应用GUI 509
20.2PDE求解设置 510
20.2.1PDE求解过程 510
20.2.22-D几何构型 511
20.2.3划分网格 512
20.3PDE求解 514
20.3.1方程类型介绍 514
20.3.2PDE求解示例 516
20.4本章小结 519
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