MATLAB從入門到精通（第2版）

目　　錄
第　1章 MATLAB概述　1
1．1　MATLAB簡(jiǎn)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　數(shù)據(jù)可視化　3
1．2．4　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的安裝與啟動(dòng)　5
1．3．1　MATLAB的安裝　5
1．3．2　MATLAB的啟動(dòng)　7
1．3．3　Desktop操作界面簡(jiǎn)介　8
1．4　Command Window運(yùn)行入門　9
1．4．1　命令行的使用　9
1．4．2　數(shù)值、變量和表達(dá)式　10
1．4．3　命令行的特殊輸入方法　12
1．4．4　Command Window的顯示
格式　14
1．4．5　Command Window的常用
快捷鍵與命令　14
1．5　Command History窗口　15
1．6　Current Folder窗口　17
1．7　Workspace和Variable Editor窗口　18
1．7．1　Workspace窗口　18
1．7．2　Variable Editor窗口　19
1．8　命令行輔助功能與Function
Browser　19
1．9　幫助系統(tǒng)　21
1．9．1　幫助瀏覽器　21
1．9．2　在Command Window中
查詢幫助　23
第　2章 矩陣和數(shù)組　25
2．1　矩陣的創(chuàng)建與合并　25
2．1．1　創(chuàng)建簡(jiǎn)單矩陣　25
2．1．2　創(chuàng)建特殊矩陣　27
2．1．3　矩陣的合并　27
2．2　矩陣的尋訪與賦值　28
2．2．1　矩陣的標(biāo)識(shí)　28
2．2．2　矩陣的尋訪　29
2．2．3　矩陣的賦值　30
2．3　進(jìn)行數(shù)組運(yùn)算的常用函數(shù)　30
2．3．1　函數(shù)數(shù)組運(yùn)算規(guī)則的定義　30
2．3．2　進(jìn)行數(shù)組運(yùn)算的常用函數(shù)　31
2．4　查詢矩陣信息　32
2．4．1　矩陣的形狀信息　32
2．4．2　矩陣的數(shù)據(jù)類型　32
2．4．3　矩陣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　33
2．5　數(shù)組運(yùn)算與矩陣運(yùn)算　33
2．6　矩陣的重構(gòu)　34
2．6．1　矩陣元素的擴(kuò)展與刪除　34
2．6．2　矩陣的重構(gòu)　35
2．7　稀疏矩陣　37
2．7．1　稀疏矩陣的存儲(chǔ)方式　37
2．7．2　稀疏矩陣的創(chuàng)建　38
2．7．3　稀疏矩陣的運(yùn)算　41
2．7．4　稀疏矩陣的交換與重新
排序　42
2．7．5　稀疏矩陣視圖　44
2．8　多維數(shù)組　44
2．8．1　多維數(shù)組的創(chuàng)建　44
2．8．2　多維數(shù)組的尋訪與重構(gòu)　47
2．9　多項(xiàng)式的表達(dá)式及其操作　50
2．9．1　多項(xiàng)式的表達(dá)式和創(chuàng)建
方法　50
2．9．2　多項(xiàng)式運(yùn)算函數(shù)　51
第3章　數(shù)據(jù)類型　53
3．1　數(shù)值型　53
3．2　邏輯型　53
3．2．1　邏輯型簡(jiǎn)介　53
3．2．2　返回邏輯結(jié)果的函數(shù)　54
3．2．3　運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)　56
3．3　字符和字符串　57
3．3．1　創(chuàng)建字符串　57
3．3．2　比較字符串　58
3．3．3　查找與替換字符串　59
3．3．4　類型轉(zhuǎn)換　60
3．3．5　字符串應(yīng)用函數(shù)小結(jié)　61
3．4　結(jié)構(gòu)數(shù)組　62
3．4．1　結(jié)構(gòu)數(shù)組的創(chuàng)建　63
3．4．2　結(jié)構(gòu)數(shù)組的尋訪　65
3．4．3　結(jié)構(gòu)數(shù)組域的基本操作　66
3．4．4　結(jié)構(gòu)數(shù)組的操作　67
3．5　元胞數(shù)組　69
3．5．1　元胞數(shù)組的創(chuàng)建　70
3．5．2　元胞數(shù)組的尋訪　71
3．5．3　元胞數(shù)組的基本操作　72
3．5．4　元胞數(shù)組的操作函數(shù)　72
3．6　Map容器　74
3．6．1　Map容器數(shù)據(jù)類型介紹　74
3．6．2　Map對(duì)象的創(chuàng)建　75
3．6．3　Map對(duì)象內(nèi)容的查看　76
3．6．4　Map對(duì)象的讀寫　77
3．6．5　Map對(duì)象中鍵和值的修改　79
3．6．6　映射其他數(shù)據(jù)類型　81
3．7　日期和時(shí)間　82
3．7．1　創(chuàng)建日期和時(shí)間數(shù)組　82
3．7．2　日期和時(shí)間元素　86
3．7．3　日期和時(shí)間的計(jì)算與繪圖　88
3．7．4　以日期和時(shí)間作為數(shù)值和
字符　92
3．8　類別數(shù)組　93
3．9　表　97
第4章　數(shù)值計(jì)算　106
4．1　因式分解　106
4．1．1　行列式、逆和秩　106
4．1．2　Cholesky因式分解　108
4．1．3　LU因式分解　109
4．1．4　QR因式分解　110
4．1．5　范數(shù)　111
4．2　矩陣特征值和奇異值　112
4．2．1　特征值和特征向量的求取　112
4．2．2　奇異值分解　114
4．3　概率和統(tǒng)計(jì)　115
4．3．1　基本分析函數(shù)　115
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)　125
4．4　數(shù)值求導(dǎo)與積分　126
4．4．1　導(dǎo)數(shù)與梯度　126
4．4．2　一元函數(shù)的數(shù)值積分　127
4．4．3　二重積分的數(shù)值計(jì)算　129
4．4．4　三重積分的數(shù)值計(jì)算　129
4．5　插值　130
4．5．1　一維數(shù)據(jù)插值　130
4．5．2　二維數(shù)據(jù)插值　131
4．5．3　多維插值　132
4．5．4　樣條插值　133
4．6　曲線擬合　134
4．6．1　最小二乘原理及其曲線
擬合算法　134
4．6．2　曲線擬合的實(shí)現(xiàn)　134
4．7　傅里葉分析　135
4．8　微分方程　137
4．8．1　常微分方程　137
4．8．2　偏微分方程　140
第5章　符號(hào)計(jì)算　143
5．1　符號(hào)變量、表達(dá)式及符號(hào)方程　143
5．1．1　符號(hào)變量與表達(dá)式的創(chuàng)建　143
5．1．2　符號(hào)計(jì)算中的運(yùn)算符和
基本函數(shù)　145
5．1．3　創(chuàng)建符號(hào)方程　146
5．2　符號(hào)微積分　146
5．2．1　符號(hào)求導(dǎo)與微分　146
5．2．2　符號(hào)求極限　148
5．2．3　符號(hào)積分　149
5．2．4　級(jí)數(shù)求和　149
5．2．5　泰勒級(jí)數(shù)　150
5．3　符號(hào)表達(dá)式的化簡(jiǎn)與替換　151
5．3．1　符號(hào)表達(dá)式的化簡(jiǎn)　151
5．3．2　符號(hào)表達(dá)式的替換　156
5．4　符號(hào)可變的精度計(jì)算　159
5．5　符號(hào)線性代數(shù)　161
5．5．1　基礎(chǔ)代數(shù)運(yùn)算　161
5．5．2　線性代數(shù)運(yùn)算　162
5．6　符號(hào)方程求解　164
5．6．1　求代數(shù)方程的符號(hào)解　164
5．6．2　求代數(shù)方程組的符號(hào)解　164
5．6．3　求微分方程的符號(hào)解　166
5．6．4　求微分方程組的符號(hào)解　168
5．7　符號(hào)積分變換　168
5．7．1　傅里葉變換及其反變換　168
5．7．2　拉普拉斯變換及其反變換　170
5．7．3　z變換及其反變換　171
第6章　MATLAB編程基礎(chǔ)　173
6．1　M文件　173
6．1．1　M文件編輯器　174
6．1．2　M文件的基本內(nèi)容　175
6．1．3　腳本式M文件　178
6．1．4　函數(shù)式M文件　178
6．2　流程控制　179
6．2．1　順序結(jié)構(gòu)　179
6．2．2　if語句　180
6．2．3　switch語句　181
6．2．4　for循環(huán)　182
6．2．5　while循環(huán)　183
6．2．6　continue命令　184
6．2．7　break命令　185
6．2．8　return命令　185
6．2．9　人機(jī)交互命令　186
6．3　函數(shù)的類型　188
6．3．1　主函數(shù)　188
6．3．2　子函數(shù)　188
6．3．3　私有函數(shù)　189
6．3．4　嵌套函數(shù)　190
6．3．5　重載函數(shù)　193
6．3．6　匿名函數(shù)　193
6．4　函數(shù)的變量　197
6．4．1　變量類型　197
6．4．2　變量的傳遞　199
6．5　函數(shù)句柄　201
6．5．1　函數(shù)句柄的創(chuàng)建　201
6．5．2　函數(shù)句柄的調(diào)用　202
6．5．3　函數(shù)句柄的操作　202
6．6　串演算函數(shù)　204
6．6．1　eval函數(shù)　204
6．6．2　feval函數(shù)　205
6．6．3　inline函數(shù)　205
6．7　內(nèi)存的使用　206
6．7．1　內(nèi)存管理函數(shù)　207
6．7．2　高效使用內(nèi)存的策略　207
6．7．3　解決“Out of Memory”
問題　209
6．8　程序調(diào)試和優(yōu)化　209
6．8．1　使用Debugger窗口調(diào)試　210
6．8．2　在命令窗口中調(diào)試　213
6．8．3　通過Profiler檢測(cè)性能　216
6．9　錯(cuò)誤處理　219
6．9．1　使用try…catch語句
捕捉錯(cuò)誤　219
6．9．2　處理錯(cuò)誤和從錯(cuò)誤中恢復(fù)　219
6．9．3　警告　221
第7章　數(shù)據(jù)可視化　224
7．1　繪圖的基本知識(shí)　224
7．1．1　離散數(shù)據(jù)和離散函數(shù)的
可視化　224
7．1．2　連續(xù)函數(shù)的可視化　225
7．1．3　可視化的一般步驟　226
7．2　二維圖形　226
7．2．1　基本繪圖函數(shù)　227
7．2．2　曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)
點(diǎn)型　229
7．2．3　坐標(biāo)、刻度和網(wǎng)格控制　231
7．2．4　圖形標(biāo)識(shí)　233
7．2．5　雙坐標(biāo)圖和子圖　236
7．2．6　雙軸對(duì)數(shù)圖形　238
7．2．7　特殊二維圖形　238
7．3　三維圖形　245
7．3．1　繪制三維曲線圖　246
7．3．2　繪制三維曲面圖　246
7．3．3　特殊三維圖形　248
7．4　三維圖形的高級(jí)控制　250
7．4．1　視點(diǎn)控制　251
7．4．2　顏色的使用　251
7．4．3　光照控制　252
第8章　圖像處理　253
8．1　圖像文件的操作　253
8．1．1　查詢圖像文件的信息　254
8．1．2　圖像文件的讀寫　255
8．1．3　圖像文件的顯示　256
8．1．4　圖像格式的轉(zhuǎn)換　257
8．2　圖像的幾何運(yùn)算　259
8．2．1　圖像的平移　259
8．2．2　圖像的鏡像變換　259
8．2．3　圖像的縮放　260
8．2．4　圖像的旋轉(zhuǎn)　261
8．2．5　圖像的剪切　262
8．3　圖像的正交變換　262
8．3．1　傅里葉變換　262
8．3．2　離散余弦變換　263
8．3．3　Radon變換　265
8．4　MATLAB圖像增強(qiáng)　266
8．4．1　像素值及其統(tǒng)計(jì)特性　266
8．4．2　對(duì)比度增強(qiáng)　268
8．4．3　直方圖均衡化　270
8．4．4　空域?yàn)V波增強(qiáng)　271
8．4．5　頻域增強(qiáng)　273
第9章　圖形用戶界面設(shè)計(jì)　275
9．1　句柄圖形對(duì)象　275
9．1．1　圖形對(duì)象　275
9．1．2　圖形對(duì)象句柄　276
9．1．3　圖形對(duì)象屬性的獲取和
設(shè)置　277
9．2　GUIDE簡(jiǎn)介　280
9．2．1　啟動(dòng)GUI　281
9．2．2　Layout編輯器　281
9．2．3　運(yùn)行GUI　282
9．3　創(chuàng)建GUI　282
9．3．1　GUI的布局　282
9．3．2　菜單的創(chuàng)建　283
9．3．3　控件　287
9．4　回調(diào)函數(shù)　291
9．4．1　變量的傳遞　291
9．4．2　函數(shù)編寫　292
9．5　GUI設(shè)計(jì)示例　294
第　10章 數(shù)據(jù)文件I/O　301
10．1　處理文件名稱　301
10．2　MATLAB支持的文件格式　302
10．3　導(dǎo)入向?qū)У氖褂谩?03
10．4　MAT文件的讀寫　304
10．4．1　MAT文件的寫入　304
10．4．2　MAT文件的讀取　306
10．5　Text文件的讀寫　306
10．5．1　Text文件的讀取　307
10．5．2　Text文件的寫入　309
10．6　Excel文件的讀寫　310
10．7　音頻/視頻文件操作　312
10．7．1　獲取音頻/視頻文件的
文件頭信息　312
10．7．2　音頻/視頻文件的導(dǎo)入與
導(dǎo)出　312
第　11章 MATLAB優(yōu)化問題應(yīng)用　314
11．1　MATLAB優(yōu)化工具箱　314
11．1．1　MATLAB求解器　314
11．1．2　極小值優(yōu)化　315
11．1．3　多目標(biāo)優(yōu)化　322
11．1．4　方程組求解　323
11．1．5　最小二乘及數(shù)據(jù)擬合　324
11．2　模式搜索法　325
11．3　模擬退火算法　327
11．3．1　模擬退火算法簡(jiǎn)介　327
11．3．2　模擬退火算法的應(yīng)用　327
11．3．3　關(guān)于計(jì)算結(jié)果的說明　329
11．4　遺傳算法　329
11．4．1　遺傳算法簡(jiǎn)介　329
11．4．2　遺傳算法的應(yīng)用　331
11．5　Optimization Tool簡(jiǎn)介　333
第　12章 信號(hào)處理　336
12．1　信號(hào)處理基本理論　336
12．1．1　信號(hào)的生成　336
12．1．2　數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)　340
12．2　IIR濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn)　342
12．2．1　IIR濾波器經(jīng)典設(shè)計(jì)　342
12．2．2　IIR濾波器直接設(shè)計(jì)法　349
12．2．3　廣義巴特沃思IIR濾波器
設(shè)計(jì)　350
12．3　FIR濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn)　351
12．3．1　FIR濾波器設(shè)計(jì)　352
12．3．2　fir1函數(shù)　352
12．3．3　fir2函數(shù)　354
第　13章 Simulink仿真　355
13．1　Simulink簡(jiǎn)介　355
13．1．1　Simulink功能與特點(diǎn)　355
13．1．2　Simulink的安裝與啟動(dòng)　356
13．2　Simulink基礎(chǔ)　358
13．2．1　Simulink模型的含義　358
13．2．2　Simulink模塊操作　358
13．2．3　Simulink信號(hào)線操作　362
13．2．4　Simulink對(duì)模型的注釋　363
13．2．5　Simulink中常用的
模型庫　363
13．2．6　Simulink仿真配置　366
13．3　Simulink動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真　370
13．3．1　簡(jiǎn)單系統(tǒng)的仿真分析　370
13．3．2　離散系統(tǒng)的仿真分析　372
13．3．3　連續(xù)系統(tǒng)的仿真分析　374
13．4　Simulink模型中的子系統(tǒng)　377
13．4．1　子系統(tǒng)的建立　377
13．4．2　子系統(tǒng)的封裝　378
13．5　Simulink中的S函數(shù)　383
13．5．1　S函數(shù)　383
13．5．2　S函數(shù)的作用和原理　383
13．5．3　用M文件創(chuàng)建S函數(shù)　384
第　14章 應(yīng)用程序接口　387
14．1　MATLAB應(yīng)用程序接口介紹　387
14．2　MATLAB調(diào)用C/C++　388
14．2．1　MATLAB MEX文件　388
14．2．2　C/C++ MEX文件的使用　391
14．3　在C/C++中調(diào)用MATLAB
引擎　397
14．3．1　MATLAB計(jì)算引擎概述　397
14．3．2　MATLAB計(jì)算引擎庫
函數(shù)　397
14．3．3　在C/C++中調(diào)用MATLAB
引擎的示例　399
14．4　MATLAB編譯器　404
14．4．1　MATLAB編譯器的安裝和
設(shè)置　405
14．4．2　MATLAB編譯器的使用　405
14．4．3　獨(dú)立應(yīng)用程序　407
第　15章 MATLAB基礎(chǔ)計(jì)算技巧　416
15．1　MATLAB數(shù)組創(chuàng)建與重構(gòu)技巧　416
15．2　MATLAB數(shù)據(jù)類型使用技巧　422
15．3　MATLAB數(shù)值計(jì)算技巧　424
15．4　MATLAB文件讀取操作技巧　426
15．5　MATLAB繪圖技巧　427
第　16章 MATLAB編程技巧　430
16．1　MATLAB編程風(fēng)格　430
16．1．1　命名規(guī)則　430
16．1．2　文件與程序結(jié)構(gòu)　432
16．1．3　基本語句　433
16．1．4　排版、注釋與文檔　436
16．2　MATLAB編程注意事項(xiàng)　439
16．3　內(nèi)存的使用　440
16．4　提高M(jìn)ATLAB運(yùn)行效率　441
16．4．1　提高運(yùn)行效率的基本
原則　441
16．4．2　提高運(yùn)行效率的示例　443
第　17章 MATLAB在數(shù)學(xué)建模中的
應(yīng)用　446
17．1　MATLAB蒙特卡羅模擬　446
17．1．1　蒙特卡羅方法簡(jiǎn)介　446
17．1．2　蒙特卡羅方法編程示例　447
17．2　MATLAB灰色系統(tǒng)的理論與
應(yīng)用　448
17．2．1　GM(1，1)預(yù)測(cè)模型簡(jiǎn)介　449
17．2．2　灰色預(yù)測(cè)計(jì)算示例　450
17．3　MATLAB模糊聚類分析　452
17．3．1　模糊聚類分析簡(jiǎn)介　452
17．3．2　模糊聚類分析應(yīng)用示例　453
17．4　MATLAB層次分析法的應(yīng)用　457
17．4．1　層次分析法簡(jiǎn)介　457
17．4．2　層次分析法的應(yīng)用　460
目　錄

第　1章 MATLAB概述　1
1．1　MATLAB簡(jiǎn)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　數(shù)據(jù)可視化　3
1．2．4　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的安裝與啟動(dòng)　5
1．3．1　MATLAB的安裝　5
1．3．2　MATLAB的啟動(dòng)　7
1．3．3　Desktop操作界面簡(jiǎn)介　8
1．4　Command Window運(yùn)行入門　9
1．4．1　命令行的使用　9
1．4．2　數(shù)值、變量和表達(dá)式　10
1．4．3　命令行的特殊輸入方法　12
1．4．4　Command Window的顯示
格式　14
1．4．5　Command Window的常用
快捷鍵與命令　14
1．5　Command History窗口　15
1．6　Current Folder窗口　17
1．7　Workspace和Variable Editor窗口　18
1．7．1　Workspace窗口　18
1．7．2　Variable Editor窗口　19
1．8　命令行輔助功能與Function
Browser　19
1．9　幫助系統(tǒng)　21
1．9．1　幫助瀏覽器　21
1．9．2　在Command Window中
查詢幫助　23
第　2章 矩陣和數(shù)組　25
2．1　矩陣的創(chuàng)建與合并　25
2．1．1　創(chuàng)建簡(jiǎn)單矩陣　25
2．1．2　創(chuàng)建特殊矩陣　27
2．1．3　矩陣的合并　27
2．2　矩陣的尋訪與賦值　28
2．2．1　矩陣的標(biāo)識(shí)　28
2．2．2　矩陣的尋訪　29
2．2．3　矩陣的賦值　30
2．3　進(jìn)行數(shù)組運(yùn)算的常用函數(shù)　30
2．3．1　函數(shù)數(shù)組運(yùn)算規(guī)則的定義　30
2．3．2　進(jìn)行數(shù)組運(yùn)算的常用函數(shù)　31
2．4　查詢矩陣信息　32
2．4．1　矩陣的形狀信息　32
2．4．2　矩陣的數(shù)據(jù)類型　32
2．4．3　矩陣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　33
2．5　數(shù)組運(yùn)算與矩陣運(yùn)算　33
2．6　矩陣的重構(gòu)　34
2．6．1　矩陣元素的擴(kuò)展與刪除　34
2．6．2　矩陣的重構(gòu)　35
2．7　稀疏矩陣　37
2．7．1　稀疏矩陣的存儲(chǔ)方式　37
2．7．2　稀疏矩陣的創(chuàng)建　38
2．7．3　稀疏矩陣的運(yùn)算　41
2．7．4　稀疏矩陣的交換與重新
排序　42
2．7．5　稀疏矩陣視圖　44
2．8　多維數(shù)組　44
2．8．1　多維數(shù)組的創(chuàng)建　44
2．8．2　多維數(shù)組的尋訪與重構(gòu)　47
2．9　多項(xiàng)式的表達(dá)式及其操作　50
2．9．1　多項(xiàng)式的表達(dá)式和創(chuàng)建
方法　50
2．9．2　多項(xiàng)式運(yùn)算函數(shù)　51
第3章　數(shù)據(jù)類型　53
3．1　數(shù)值型　53
3．2　邏輯型　53
3．2．1　邏輯型簡(jiǎn)介　53
3．2．2　返回邏輯結(jié)果的函數(shù)　54
3．2．3　運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)　56
3．3　字符和字符串　57
3．3．1　創(chuàng)建字符串　57
3．3．2　比較字符串　58
3．3．3　查找與替換字符串　59
3．3．4　類型轉(zhuǎn)換　60
3．3．5　字符串應(yīng)用函數(shù)小結(jié)　61
3．4　結(jié)構(gòu)數(shù)組　62
3．4．1　結(jié)構(gòu)數(shù)組的創(chuàng)建　63
3．4．2　結(jié)構(gòu)數(shù)組的尋訪　65
3．4．3　結(jié)構(gòu)數(shù)組域的基本操作　66
3．4．4　結(jié)構(gòu)數(shù)組的操作　67
3．5　元胞數(shù)組　69
3．5．1　元胞數(shù)組的創(chuàng)建　70
3．5．2　元胞數(shù)組的尋訪　71
3．5．3　元胞數(shù)組的基本操作　72
3．5．4　元胞數(shù)組的操作函數(shù)　72
3．6　Map容器　74
3．6．1　Map容器數(shù)據(jù)類型介紹　74
3．6．2　Map對(duì)象的創(chuàng)建　75
3．6．3　Map對(duì)象內(nèi)容的查看　76
3．6．4　Map對(duì)象的讀寫　77
3．6．5　Map對(duì)象中鍵和值的修改　79
3．6．6　映射其他數(shù)據(jù)類型　81
3．7　日期和時(shí)間　82
3．7．1　創(chuàng)建日期和時(shí)間數(shù)組　82
3．7．2　日期和時(shí)間元素　86
3．7．3　日期和時(shí)間的計(jì)算與繪圖　88
3．7．4　以日期和時(shí)間作為數(shù)值和
字符　92
3．8　類別數(shù)組　93
3．9　表　97
第4章　數(shù)值計(jì)算　106
4．1　因式分解　106
4．1．1　行列式、逆和秩　106
4．1．2　Cholesky因式分解　108
4．1．3　LU因式分解　109
4．1．4　QR因式分解　110
4．1．5　范數(shù)　111
4．2　矩陣特征值和奇異值　112
4．2．1　特征值和特征向量的求取　112
4．2．2　奇異值分解　114
4．3　概率和統(tǒng)計(jì)　115
4．3．1　基本分析函數(shù)　115
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)　125
4．4　數(shù)值求導(dǎo)與積分　126
4．4．1　導(dǎo)數(shù)與梯度　126
4．4．2　一元函數(shù)的數(shù)值積分　127
4．4．3　二重積分的數(shù)值計(jì)算　129
4．4．4　三重積分的數(shù)值計(jì)算　129
4．5　插值　130
4．5．1　一維數(shù)據(jù)插值　130
4．5．2　二維數(shù)據(jù)插值　131
4．5．3　多維插值　132
4．5．4　樣條插值　133
4．6　曲線擬合　134
4．6．1　最小二乘原理及其曲線
擬合算法　134
4．6．2　曲線擬合的實(shí)現(xiàn)　134
4．7　傅里葉分析　135
4．8　微分方程　137
4．8．1　常微分方程　137
4．8．2　偏微分方程　140
第5章　符號(hào)計(jì)算　143
5．1　符號(hào)變量、表達(dá)式及符號(hào)方程　143
5．1．1　符號(hào)變量與表達(dá)式的創(chuàng)建　143
5．1．2　符號(hào)計(jì)算中的運(yùn)算符和
基本函數(shù)　145
5．1．3　創(chuàng)建符號(hào)方程　146
5．2　符號(hào)微積分　146
5．2．1　符號(hào)求導(dǎo)與微分　146
5．2．2　符號(hào)求極限　148
5．2．3　符號(hào)積分　149
5．2．4　級(jí)數(shù)求和　149
5．2．5　泰勒級(jí)數(shù)　150
5．3　符號(hào)表達(dá)式的化簡(jiǎn)與替換　151
5．3．1　符號(hào)表達(dá)式的化簡(jiǎn)　151
5．3．2　符號(hào)表達(dá)式的替換　156
5．4　符號(hào)可變的精度計(jì)算　159
5．5　符號(hào)線性代數(shù)　161
5．5．1　基礎(chǔ)代數(shù)運(yùn)算　161
5．5．2　線性代數(shù)運(yùn)算　162
5．6　符號(hào)方程求解　164
5．6．1　求代數(shù)方程的符號(hào)解　164
5．6．2　求代數(shù)方程組的符號(hào)解　164
5．6．3　求微分方程的符號(hào)解　166
5．6．4　求微分方程組的符號(hào)解　168
5．7　符號(hào)積分變換　168
5．7．1　傅里葉變換及其反變換　168
5．7．2　拉普拉斯變換及其反變換　170
5．7．3　z變換及其反變換　171
第6章　MATLAB編程基礎(chǔ)　173
6．1　M文件　173
6．1．1　M文件編輯器　174
6．1．2　M文件的基本內(nèi)容　175
6．1．3　腳本式M文件　178
6．1．4　函數(shù)式M文件　178
6．2　流程控制　179
6．2．1　順序結(jié)構(gòu)　179
6．2．2　if語句　180
6．2．3　switch語句　181
6．2．4　for循環(huán)　182
6．2．5　while循環(huán)　183
6．2．6　continue命令　184
6．2．7　break命令　185
6．2．8　return命令　185
6．2．9　人機(jī)交互命令　186
6．3　函數(shù)的類型　188
6．3．1　主函數(shù)　188
6．3．2　子函數(shù)　188
6．3．3　私有函數(shù)　189
6．3．4　嵌套函數(shù)　190
6．3．5　重載函數(shù)　193
6．3．6　匿名函數(shù)　193
6．4　函數(shù)的變量　197
6．4．1　變量類型　197
6．4．2　變量的傳遞　199
6．5　函數(shù)句柄　201
6．5．1　函數(shù)句柄的創(chuàng)建　201
6．5．2　函數(shù)句柄的調(diào)用　202
6．5．3　函數(shù)句柄的操作　202
6．6　串演算函數(shù)　204
6．6．1　eval函數(shù)　204
6．6．2　feval函數(shù)　205
6．6．3　inline函數(shù)　205
6．7　內(nèi)存的使用　206
6．7．1　內(nèi)存管理函數(shù)　207
6．7．2　高效使用內(nèi)存的策略　207
6．7．3　解決“Out of Memory”
問題　209
6．8　程序調(diào)試和優(yōu)化　209
6．8．1　使用Debugger窗口調(diào)試　210
6．8．2　在命令窗口中調(diào)試　213
6．8．3　通過Profiler檢測(cè)性能　216
6．9　錯(cuò)誤處理　219
6．9．1　使用try…catch語句
捕捉錯(cuò)誤　219
6．9．2　處理錯(cuò)誤和從錯(cuò)誤中恢復(fù)　219
6．9．3　警告　221
第7章　數(shù)據(jù)可視化　224
7．1　繪圖的基本知識(shí)　224
7．1．1　離散數(shù)據(jù)和離散函數(shù)的
可視化　224
7．1．2　連續(xù)函數(shù)的可視化　225
7．1．3　可視化的一般步驟　226
7．2　二維圖形　226
7．2．1　基本繪圖函數(shù)　227
7．2．2　曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)
點(diǎn)型　229
7．2．3　坐標(biāo)、刻度和網(wǎng)格控制　231
7．2．4　圖形標(biāo)識(shí)　233
7．2．5　雙坐標(biāo)圖和子圖　236
7．2．6　雙軸對(duì)數(shù)圖形　238
7．2．7　特殊二維圖形　238
7．3　三維圖形　245
7．3．1　繪制三維曲線圖　246
7．3．2　繪制三維曲面圖　246
7．3．3　特殊三維圖形　248
7．4　三維圖形的高級(jí)控制　250
7．4．1　視點(diǎn)控制　251
7．4．2　顏色的使用　251
7．4．3　光照控制　252
第8章　圖像處理　253
8．1　圖像文件的操作　253
8．1．1　查詢圖像文件的信息　254
8．1．2　圖像文件的讀寫　255
8．1．3　圖像文件的顯示　256
8．1．4　圖像格式的轉(zhuǎn)換　257
8．2　圖像的幾何運(yùn)算　259
8．2．1　圖像的平移　259
8．2．2　圖像的鏡像變換　259
8．2．3　圖像的縮放　260
8．2．4　圖像的旋轉(zhuǎn)　261
8．2．5　圖像的剪切　262
8．3　圖像的正交變換　262
8．3．1　傅里葉變換　262
8．3．2　離散余弦變換　263
8．3．3　Radon變換　265
8．4　MATLAB圖像增強(qiáng)　266
8．4．1　像素值及其統(tǒng)計(jì)特性　266
8．4．2　對(duì)比度增強(qiáng)　268
8．4．3　直方圖均衡化　270
8．4．4　空域?yàn)V波增強(qiáng)　271
8．4．5　頻域增強(qiáng)　273
第9章　圖形用戶界面設(shè)計(jì)　275
9．1　句柄圖形對(duì)象　275
9．1．1　圖形對(duì)象　275
9．1．2　圖形對(duì)象句柄　276
9．1．3　圖形對(duì)象屬性的獲取和
設(shè)置　277
9．2　GUIDE簡(jiǎn)介　280
9．2．1　啟動(dòng)GUI　281
9．2．2　Layout編輯器　281
9．2．3　運(yùn)行GUI　282
9．3　創(chuàng)建GUI　282
9．3．1　GUI的布局　282
9．3．2　菜單的創(chuàng)建　283
9．3．3　控件　287
9．4　回調(diào)函數(shù)　291
9．4．1　變量的傳遞　291
9．4．2　函數(shù)編寫　292
9．5　GUI設(shè)計(jì)示例　294
第　10章 數(shù)據(jù)文件I/O　301
10．1　處理文件名稱　301
10．2　MATLAB支持的文件格式　302
10．3　導(dǎo)入向?qū)У氖褂谩?03
10．4　MAT文件的讀寫　304
10．4．1　MAT文件的寫入　304
10．4．2　MAT文件的讀取　306
10．5　Text文件的讀寫　306
10．5．1　Text文件的讀取　307
10．5．2　Text文件的寫入　309
10．6　Excel文件的讀寫　310
10．7　音頻/視頻文件操作　312
10．7．1　獲取音頻/視頻文件的
文件頭信息　312
10．7．2　音頻/視頻文件的導(dǎo)入與
導(dǎo)出　312
第　11章 MATLAB優(yōu)化問題應(yīng)用　314
11．1　MATLAB優(yōu)化工具箱　314
11．1．1　MATLAB求解器　314
11．1．2　極小值優(yōu)化　315
11．1．3　多目標(biāo)優(yōu)化　322
11．1．4　方程組求解　323
11．1．5　最小二乘及數(shù)據(jù)擬合　324
11．2　模式搜索法　325
11．3　模擬退火算法　327
11．3．1　模擬退火算法簡(jiǎn)介　327
11．3．2　模擬退火算法的應(yīng)用　327
11．3．3　關(guān)于計(jì)算結(jié)果的說明　329
11．4　遺傳算法　329
11．4．1　遺傳算法簡(jiǎn)介　329
11．4．2　遺傳算法的應(yīng)用　331
11．5　Optimization Tool簡(jiǎn)介　333
第　12章 信號(hào)處理　336
12．1　信號(hào)處理基本理論　336
12．1．1　信號(hào)的生成　336
12．1．2　數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)　340
12．2　IIR濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn)　342
12．2．1　IIR濾波器經(jīng)典設(shè)計(jì)　342
12．2．2　IIR濾波器直接設(shè)計(jì)法　349
12．2．3　廣義巴特沃思IIR濾波器
設(shè)計(jì)　350
12．3　FIR濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn)　351
12．3．1　FIR濾波器設(shè)計(jì)　352
12．3．2　fir1函數(shù)　352
12．3．3　fir2函數(shù)　354
第　13章 Simulink仿真　355
13．1　Simulink簡(jiǎn)介　355
13．1．1　Simulink功能與特點(diǎn)　355
13．1．2　Simulink的安裝與啟動(dòng)　356
13．2　Simulink基礎(chǔ)　358
13．2．1　Simulink模型的含義　358
13．2．2　Simulink模塊操作　358
13．2．3　Simulink信號(hào)線操作　362
13．2．4　Simulink對(duì)模型的注釋　363
13．2．5　Simulink中常用的
模型庫　363
13．2．6　Simulink仿真配置　366
13．3　Simulink動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真　370
13．3．1　簡(jiǎn)單系統(tǒng)的仿真分析　370
13．3．2　離散系統(tǒng)的仿真分析　372
13．3．3　連續(xù)系統(tǒng)的仿真分析　374
13．4　Simulink模型中的子系統(tǒng)　377
13．4．1　子系統(tǒng)的建立　377
13．4．2　子系統(tǒng)的封裝　378
13．5　Simulink中的S函數(shù)　383
13．5．1　S函數(shù)　383
13．5．2　S函數(shù)的作用和原理　383
13．5．3　用M文件創(chuàng)建S函數(shù)　384
第　14章 應(yīng)用程序接口　387
14．1　MATLAB應(yīng)用程序接口介紹　387
14．2　MATLAB調(diào)用C/C++　388
14．2．1　MATLAB MEX文件　388
14．2．2　C/C++ MEX文件的使用　391
14．3　在C/C++中調(diào)用MATLAB
引擎　397
14．3．1　MATLAB計(jì)算引擎概述　397
14．3．2　MATLAB計(jì)算引擎庫
函數(shù)　397
14．3．3　在C/C++中調(diào)用MATLAB
引擎的示例　399
14．4　MATLAB編譯器　404
14．4．1　MATLAB編譯器的安裝和
設(shè)置　405
14．4．2　MATLAB編譯器的使用　405
14．4．3　獨(dú)立應(yīng)用程序　407
第　15章 MATLAB基礎(chǔ)計(jì)算技巧　416
15．1　MATLAB數(shù)組創(chuàng)建與重構(gòu)技巧　416
15．2　MATLAB數(shù)據(jù)類型使用技巧　422
15．3　MATLAB數(shù)值計(jì)算技巧　424
15．4　MATLAB文件讀取操作技巧　426
15．5　MATLAB繪圖技巧　427
第　16章 MATLAB編程技巧　430
16．1　MATLAB編程風(fēng)格　430
16．1．1　命名規(guī)則　430
16．1．2　文件與程序結(jié)構(gòu)　432
16．1．3　基本語句　433
16．1．4　排版、注釋與文檔　436
16．2　MATLAB編程注意事項(xiàng)　439
16．3　內(nèi)存的使用　440
16．4　提高M(jìn)ATLAB運(yùn)行效率　441
16．4．1　提高運(yùn)行效率的基本
原則　441
16．4．2　提高運(yùn)行效率的示例　443
第　17章 MATLAB在數(shù)學(xué)建模中的
應(yīng)用　446
17．1　MATLAB蒙特卡羅模擬　446
17．1．1　蒙特卡羅方法簡(jiǎn)介　446
17．1．2　蒙特卡羅方法編程示例　447
17．2　MATLAB灰色系統(tǒng)的理論與
應(yīng)用　448
17．2．1　GM(1，1)預(yù)測(cè)模型簡(jiǎn)介　449
17．2．2　灰色預(yù)測(cè)計(jì)算示例　450
17．3　MATLAB模糊聚類分析　452
17．3．1　模糊聚類分析簡(jiǎn)介　452
17．3．2　模糊聚類分析應(yīng)用示例　453
17．4　MATLAB層次分析法的應(yīng)用　457
17．4．1　層次分析法簡(jiǎn)介　457
17．4．2　層次分析法的應(yīng)用　460