MATLAB從入門到精通

前言

MATLAB是當今最優(yōu)秀的科技應用軟件之一，具有強大的科學計算能力、可視化功能、開放式可擴展環(huán)境，所附帶的工具箱支持30多個領(lǐng)域的計算、仿真等應用，因此，在許多科學領(lǐng)域中MATLAB成為計算機輔助設計和分析、算法研究及應用開發(fā)的基本工具和首選平臺。同時，MATL 具有其他高級語言難以比擬的一些優(yōu)點——編寫簡單、效率高、易學易懂，因此，MATLAB語言也被通俗地稱為演算紙式的科學算法語言。MATLAB在信號處理、通信、自動控制及科學計算等領(lǐng)域中被廣泛應用，被認為是最能夠提高工作效率，改善設計手段的工具軟件。

內(nèi)容概要

　　本書以MATLAB 7.x軟件為基礎(chǔ)，系統(tǒng)講解了MATLAB基本環(huán)境和操作方法；分章闡述了矩陣計算、數(shù)值計算、符號計算、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析、M文件編寫、Simulink仿真、句柄圖形、圖形用戶界面、文件讀寫、MATLAB編譯器、應用程序接口等內(nèi)容；并結(jié)合相關(guān)的函數(shù)或命令，精心編寫了一些具體的示例，充分說明了具體函數(shù)和命令的使用方法?！　”緯鶐У墓獗P提供全部示例的源代碼，可幫助讀者更好地理解書中的內(nèi)容并更快地掌握MATLAB的使用方法?！　”緯鴥?nèi)容充實、篇幅緊湊，既可作為高校學生系統(tǒng)學習MATLAB的書籍，也可以作為廣大科研和工程技術(shù)人員在工作中使用MATLAB的參考書。

書籍目錄

第1章　MATLAB 7.x概述　　1.1　MATLAB簡介　　　1.1.1　MATLAB的發(fā)展　　　1.1.2　MATLAB的主要特點　　1.2　MATLAB 7.x的安裝　　1.3　MATLAB 7.x的運行環(huán)境　　　1.3.1　MATLAB 7.x的啟動　　　1.3.2　MATLAB 7.x工作環(huán)境　　　1.3.3　命令窗口（Command Window）　　　1.3.4　歷史命令（History Command）窗口　　　1.3.5　目錄和文件管理　　　1.3.6　搜索路徑管理　　　1.3.7　工作空間和數(shù)組編輯器　　　1.3.8　工作空間數(shù)據(jù)的保存　　1.4　MATLAB 7.x的幫助系統(tǒng)　　　1.4.1　命令行幫助查詢　　　1.4.2　演示幫助查看　　1.4.3　內(nèi)容幫助瀏覽　　1.4.4　索引方式查詢幫助文件　　　1.4.5　查詢幫助文件　　1.5　本章小結(jié)　第2章　MATLAB基礎(chǔ)知識　2.1　MATLAB計算的介紹　　2.1.1　簡單的計算示例　　2.1.2　基本的數(shù)學運算符號　　2.1.3　命令行中的常用標點　　2.1.4　命令窗口中的常用操作和編輯命令　　2.1.5　命令窗口的顯示　2.2　數(shù)值、變量和表達式　2.3　數(shù)值數(shù)據(jù)類型　　2.3.1　整數(shù)　　2.3.2　浮點數(shù)　　2.3.3　整型浮點數(shù)間的操作函數(shù)　　2.3.4　復數(shù)　　2.3.5　常見的數(shù)學函數(shù)　2.4　數(shù)組　　2.4.1　一維數(shù)組的創(chuàng)建　　2.4.2　多維數(shù)組創(chuàng)建　　2.4.3　數(shù)組的運算　　2.4.4　常用的標準數(shù)組　　2.4.5　低維數(shù)組的尋址和搜索　　2.4.6　低維數(shù)組的處理函數(shù)　　2.4.7　高維數(shù)組的處理和運算　2.5　單元數(shù)組和結(jié)構(gòu)體　　2.5.1　單元數(shù)組的創(chuàng)建和操作　　2.5.2　單元數(shù)組函數(shù)　　2.5.3　結(jié)構(gòu)體創(chuàng)建　　2.5.4　結(jié)構(gòu)體函數(shù)　　2.6　字符串　　　2.6.1　字符串創(chuàng)建和簡單操作　　　2.6.2　正則表達式搜索字符串　　2.7　關(guān)系和邏輯運算　　2.7.1　關(guān)系運算符　　　2.7.2　邏輯運算符　　2.7.3　關(guān)系和邏輯函數(shù)　　2.8　本章小結(jié)　第3章　矩陣運算　　3.1　矩陣函數(shù)和特殊矩陣　　　3.1.1　常見的矩陣處理函數(shù)　　　3.1.2　特殊矩陣　　　3.1.3　稀疏矩陣　　3.2　矩陣分析　　　3.2.1　范數(shù)分析　　　　3.2.2　條件數(shù)分析　　　3.2.3　矩陣的行列式　　3.3　線性方程組　　　3.3.1　恰定方程組　　　3.3.2　欠定方程組　　　3.3.3　超定方程組　　3.4　矩陣分解　　　3.4.1　Cholesky分解　　3.4.2　不完全Cholesky分解　　　3.4.3　LU分解　　　3.4.4　不完全LU分解　　　3.4.5　QR分解　　　3.4.6　奇異值分解　　3.5　特征值分析　　　3.5.1　特征值和特征向量　　　3.5.2　稀疏矩陣的特征值和特征向量　　　3.5.3　特征值的條件數(shù)　　　3.5.4　特征值的復數(shù)問題　　3.6　本章小結(jié)　第4章　MATLAB 7.x編程基礎(chǔ)　　4.1　M文件編輯器　　　4.1.1　打開M文件編輯器　　　4.1.2　M文件編輯器的設置　　4.1.3　M文件編輯器的打印屬性設置　　4.2　M腳本文件的編寫　　4.3　流程控制　　　4.3.1　for循環(huán)結(jié)構(gòu)　　　4.3.2　while循環(huán)結(jié)構(gòu)　　　4.3.3　if判斷結(jié)構(gòu)　　　4.3.4　switch分支選擇結(jié)構(gòu)　　4.3.5　try-catch結(jié)構(gòu)　4.4　控制命令　　4.4.1　continue命令　　4.4.2　break命令　　4.4.3　return命令　　4.4.4　input命令　　4.4.5　keyboard命令　　4.4.6　error和warning命令　4.5　程序的向量化概念　　4.5.1　程序的向量化　　4.5.2　向量化和循環(huán)結(jié)構(gòu)的對比　　4.5.3　邏輯數(shù)組和向量化　4.6　M函數(shù)文件　　4.6.1　函數(shù)文件的創(chuàng)建　　4.6.2　偽碼文件　　4.6.3　輸入輸出參數(shù)　　4.6.4　任意個數(shù)輸入輸出參數(shù)　　4.6.5　函數(shù)句柄和匿名函數(shù)　4.7　程序的調(diào)試和剖析　　4.7.1　程序調(diào)試的常見錯誤　　4.7.2　直接調(diào)試方法　　4.7.3　通過工具調(diào)試　　4.7.4　M文件剖析　4.8　本章小結(jié)　第5章　數(shù)據(jù)可視化　　5.1　圖形繪制示例　　5.2　二維圖形繪制　　　5.2.1　plot函數(shù)　　　5.2.2　線型、標記和顏色　　　5.2.3　圖形坐標軸設置　　　5.2.4　多個圖形疊繪及多個圖形窗口　　　　5.2.5　子圖繪制　　　5.2.6　交互式繪圖和屏幕刷新　　　5.2.7　plotyy函數(shù)繪制雙坐標軸　　5.2.8　easy繪圖命令　5.3　三維圖形繪制　　　5.3.1　曲線圖繪制　　　5.3.2　網(wǎng)格圖繪制　　　5.3.3　曲面圖的繪制　　5.3.4　繪制等值線圖　　5.4　四維圖形可視化　　　5.4.1　slice切片命令　　5.4.2　其他slice函數(shù)　　　5.4.3　等值面圖繪制　5.5　復數(shù)變量圖形繪制　　5.6　特殊圖形繪制　　　5.6.1　area區(qū)域繪圖　　5.6.2　pie餅圖繪制　　5.6.3　直方圖和梯形圖　　　5.6.4　矢量分布圖繪制　　5.6.5　誤差線圖形繪制　　5.6.6　離散數(shù)據(jù)繪制　　　5.6.7　偽色彩圖繪制　　　5.6.8　極坐標圖形繪制　5.7　圖形的打印輸出　5.8　本章小結(jié)第6章　數(shù)據(jù)分析　6.1　數(shù)據(jù)插值　　　6.1.1　一維插值　　　6.1.2　二維插值　　　6.1.3　樣條插值　　6.2　曲線擬合　　6.3　圖形界面曲線擬合　　　6.3.1　曲線擬合示例　　　6.3.2　擬合殘差圖形繪制　　6.3.3　數(shù)據(jù)預測　　6.4　傅里葉分析　　　6.4.1　離散傅里葉變換　　6.4.2　傅里葉變換相關(guān)的常用函數(shù)　　　6.4.3　傅里葉級數(shù)　　　6.4.4　使用FFT進行插值　6.5　優(yōu)化問題　　6.5.1　非線性無約束優(yōu)化　　　6.5.2　約束條件下的非線性優(yōu)化　　　6.5.3　最小最大值的優(yōu)化問題　　　6.5.4　線性規(guī)劃求解　　6.6　常微分方程　　　6.6.1　常微分方程介紹　　　6.6.2　常微分方程求解　　　6.6.3　加權(quán)常微分方程　　　6.6.4　延遲微分方程　　　6.6.5　常微分方程的邊界問題　　6.7　函數(shù)的零點問題　　　6.7.1　一元函數(shù)的零點　　　6.7.2　多元函數(shù)的零點　　6.8　數(shù)值積分　　　6.8.1　一元函數(shù)的數(shù)值積分　　　6.8.2　多重數(shù)值積分　　6.9　概率論和數(shù)理統(tǒng)計　　　6.9.1　概率分布　　　6.9.2　數(shù)據(jù)分布分析　　　6.9.3　假設檢驗　　6.10　本章小結(jié)　第7章　符號計算　　7.1　符號對象和符號表達式　　　7.1.1　符號對象的創(chuàng)建命令　　　7.1.2　符號對象的創(chuàng)建示例　　　7.1.3　符號計算中的運算符和函數(shù)　　　7.1.4　符號對象的類別識別命令　　7.1.5　符號表達式中的變量確定　　7.1.6　符號精度計算　7.2　符號表達式操作　7.3　符號表達式的替換　7.4　符號函數(shù)的操作　　7.4.1　反函數(shù)操作　　7.4.2　復合函數(shù)操作　　7.5　符號微積分　　7.5.1　級數(shù)求和　　7.5.2　符號極限　　7.5.3　符號微分　　7.5.4　符號積分　　7.6　符號積分變換　　　7.6.1　傅里葉變換及其反變換　　　7.6.2　拉普拉斯變換及其反變換　　　7.6.3　Z變換及其反變換　　7.7　符號代數(shù)方程求解　　7.8　符號微分方程求解　　7.9　利用Maple進行符號計算　　　7.9.1　Maple函數(shù)的使用　　　7.9.2　Maple經(jīng)典函數(shù)的調(diào)用　　　7.9.3　Maple庫函數(shù)的幫助　　7.10　符號分析可視化　　　7.10.1　funtool分析界面　　　7.10.2　taylortool分析界面　　7.11　本章小結(jié)　第8章　Simulink仿真系統(tǒng)　　8.1　Simulink基礎(chǔ)知識　　　8.1.1　Simulink的啟動　　　8.1.2　Simulink創(chuàng)建仿真示例　　　8.1.3　模塊庫瀏覽器　　　　8.1.4　Simulink模型窗口　　　8.1.5　模型窗口的菜單欄　　8.2　Simulink模型操作　　　8.2.1　Simulink模型的原理　　　8.2.2　模塊的操作　　　8.2.3　信號線的操作　　8.3　Simulink信號　　　8.3.1　常見的信號　　　8.3.2　復數(shù)信號　　　8.3.3　虛擬信號和信號總線　　　8.3.4　創(chuàng)建信號組　　　8.3.5　自定義信號源　8.4　常用的Sink模塊　8.5　Simulink仿真系統(tǒng)的設置　　8.5.1　解算器（Solver）的設置　　　8.5.2　仿真數(shù)據(jù)的輸入輸出設置　　8.5.3　仿真診斷設置　8.6　線性連續(xù)系統(tǒng)建?！　?.6.1　使用積分模塊　　8.6.2　使用積分器求解微分方程　　8.6.3　傳遞函數(shù)進行仿真　　8.6.4　狀態(tài)空間方法進行系統(tǒng)仿真　8.7　非線性連續(xù)系統(tǒng)建模　　8.7.1　非線性仿真系統(tǒng)建模簡介　　8.7.2　任意非線性函數(shù)的仿真　8.8　封裝子系統(tǒng)創(chuàng)建和受控執(zhí)行　　8.8.1　使用模塊組合子系統(tǒng)　　8.8.2　通過子系統(tǒng)模塊創(chuàng)建子系統(tǒng)　　8.8.3　封裝子系統(tǒng)　　8.8.4　使能控制子系統(tǒng)　　8.8.5　觸發(fā)控制子系統(tǒng)　8.9　離散時間系統(tǒng)和混合系統(tǒng)　8.10　命令方式運行Simulink　8.11　本章小結(jié)第9章　句柄圖形　9.1　句柄圖形體系　　9.1.1　圖形對象　　9.1.2　句柄對象　　9.1.3　對象屬性　　9.1.4　圖形對象句柄創(chuàng)建示例　9.2　圖形對象創(chuàng)建　　9.2.1　創(chuàng)建圖形對象　　9.2.2　訪問圖形對象句柄　　9.2.3　使用句柄操作圖形對象　9.3　圖形對象設置　　9.3.1　用set命令設置屬性　　9.3.2　圖形的默認屬性　　9.3.3　句柄圖形的通用屬性　9.4　高級繪圖對象　　9.4.1　Nextplot屬性　　9.4.2　Newplot命令　　9.4.3　高級繪圖命令　9.5　坐標軸對象　　9.5.1　坐標軸的幾何屬性　　9.5.2　坐標軸的刻度屬性　　9.5.3　坐標軸的照相機屬性　　9.5.4　坐標軸的尺度、方向?qū)傩浴?.6　本章小結(jié)第10章　圖形用戶界面　10.1　圖形用戶界面介紹　10.2　圖形用戶界面控件　　10.2.1　圖形用戶界面控件的創(chuàng)建　　10.2.2　鼠標動作執(zhí)行　　10.2.3　事件隊列的執(zhí)行順序　　10.2.4　回調(diào)函數(shù)的編寫　10.3　對話框?qū)ο蟆?0.4　界面菜單　10.5　編寫M文件　10.6　圖形界面創(chuàng)建工具GUIDE　　10.6.1　GUIDE的啟動　　10.6.2　創(chuàng)建圖形用戶界面對象　　10.6.3　設置組件的屬性　　10.6.4　編寫回調(diào)函數(shù)　　10.6.5　圖形用戶界面的執(zhí)行　　10.6.6　GUIDE創(chuàng)建的工具　　10.6.7　創(chuàng)建帶UIcontrol控件的圖形界面　　10.6.8　創(chuàng)建帶菜單和坐標軸的圖形界面　10.7　本章小結(jié)第11章　文件讀取I/O　11.1　工作空間數(shù)據(jù)讀取　　11.2　數(shù)據(jù)文件的導入和導出　　11.3　底層文件讀取I/O　　11.4　文件名稱處理　　11.5　處理二進制文件　　　11.5.1　讀取M文件　　　11.5.2　讀取文本文件　　　11.5.3　寫入文本文件　　11.6　處理文本文件　　　11.6.1　使用csvread讀取文本文件　　　11.6.2　使用dlmread讀入數(shù)據(jù)　　　11.6.3　使用textread讀入文件　　　11.6.4　使用textscan讀入數(shù)據(jù)　　　11.6.5　使用csvwrite輸出文本數(shù)據(jù)　　　11.6.6　使用dlmwrite輸出數(shù)據(jù)　　11.7　圖像文件讀入和輸出　　　11.7.1　圖像文件讀入　　　11.7.2　圖像文件輸出　　11.8　本章小結(jié)　第12章　MATLAB 7.x的編譯器　　12.1　編譯器概述　　12.2　編譯器的安裝和配置　　　12.2.1　安裝前提　　　12.2.2　編譯器的安裝　　　12.2.3　配置編譯器　　12.3　編譯過程　　　12.3.1　安裝MCR　　　12.3.2　MCR編譯過程　　12.4　編譯命令　　12.5　編譯生成獨立運行程序　　　12.5.1　編譯M文件　　　12.5.2　M文件和C文件的混合編譯　　　12.5.3　編譯圖形繪制M文件　　12.6　調(diào)用M文件中的函數(shù)接口　　12.7　編譯生成共享庫函數(shù)　　12.8　本章小結(jié)　第13章　應用程序接口　　13.1　C語言MEX文件　　　13.1.1　MEX文件的數(shù)據(jù)　　　13.1.2　C-MEX文件的調(diào)用　　　13.1.3　創(chuàng)建MEX文件　　13.2　FORTRAN語言的MEX文件　　　13.2.1　FORTRAN-MEX函數(shù)的調(diào)用　　　13.2.2　MEX函數(shù)　　13.3　MAT文件　　　13.3.1　MAT函數(shù)　　　13.3.2　C語言創(chuàng)建MAT文件　　　13.3.3　FORTRAN語言創(chuàng)建MAT文件　　13.4　MATLAB的引擎技術(shù)　　　13.4.1　MATLAB引擎技術(shù)介紹　　　13.4.2　創(chuàng)建使用引擎技術(shù)程序　　13.5　Java語言接口　　　13.5.1　MATLAB中的Java接口　　　13.5.2　Java接口程序應用　　13.6　本章小結(jié)　參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章　MATLAB 7.x概述1.1　MATLAB簡介時至今日，MATLAB已經(jīng)發(fā)展為綜合高性能的數(shù)值計算軟件。現(xiàn)在的MATLAB，已經(jīng)將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一起，提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，廣泛地應用于科學計算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設計工作，而且利用MATLAB產(chǎn)品的開放式結(jié)構(gòu)，用戶和讀者可以非常容易地對MATLAB的功能進行擴充，從而在不斷深化對問題認識的同時，不斷完善MATLAB產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競爭能力。1.1.1 MAITLAB的發(fā)展從近幾年開始，MathWorks公司每年進行兩次MATLAB產(chǎn)品發(fā)布，時間分別在每年的3月和9月，而且，每一次發(fā)布都會包含所有的產(chǎn)品模塊，如產(chǎn)品的new feature、bug fixes和新產(chǎn)品模塊的推出。在R2008a中（MATLAB 7.6，Simulink 7.1），主要更新了10個產(chǎn)品模塊，增加了多達350個新特性，增加了對64位Windows的支持，并新推出了.net工具箱。作為和Mathematica、Maple并列的三大數(shù)學軟件之一，其強項就是其強大的矩陣計算以及仿真能力。每次MathWorks發(fā)布MATLAB的同時，也會發(fā)布仿真工具Simulink。在歐美國家，很多大公司在將產(chǎn)品投入實際使用之前都會進行仿真試驗，他們所主要使用的仿真軟件就是Simulink。MATLAB提供了自己的編譯器，全面兼容C++以及FORTRAN兩大語言。因此，MATLAB成為工程師、科研工作者手上最好的語言、最好的工具和環(huán)境。MATLAB Compiler是一種編譯工具，它能夠?qū)⑹褂肕ATLAB提供的編程語言——M語言編寫的函數(shù)文件編譯生成為函數(shù)庫、可執(zhí)行文件、COM組件等，擴展了MATLAB功能，使MATLAB能夠與其他高級編程語言，如C/C++，進行混合編寫，取長補短，提高程序的運行效率，豐富程序開發(fā)的手段。

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