MATLAB基礎與應用教程

前言

MATLAB（MATrix LABoratory）是MathWorks公司于1984年開發(fā)的科學與工程計算軟件。它以矩陣運算為基礎，將高性能的數(shù)值計算和符號計算功能、強大的繪圖功能、動態(tài)系統(tǒng)仿真功能以及為數(shù)眾多的應用工具箱集成在一起，是頗具特色和影響的科學計算軟件，在科學研究以及工程設計領域有著十分廣泛的應用。在高等院校，無論是在課程教學，還是在課程設計、畢業(yè)設計等培養(yǎng)環(huán)節(jié)中，應用MATLAB已十分普遍。許多高等院校將MATLAB語言列入培養(yǎng)方案，納入計算機教育課程體系，開設了相應的課程。本書是編者在教學實際需要的基礎上，根據(jù)教學改革的實踐經(jīng)驗，結(jié)合技術發(fā)展趨勢，經(jīng)過系統(tǒng)總結(jié)后編寫而成的。本書具有以下特點。（1）反映了MATLAB技術的發(fā)展和最新的應用成果。近年來，MATLAB版本不斷更新，功能不斷完善。2008年，MathWorks公司推出了MAllLAB撮新的版本R2008b（MATLAB 7．7）。該版本集成了最新的：MATLAB 7．7編譯器、Simulink 7.2仿真軟件以及很多工具箱，增加了很多新的功能和特性，內(nèi)容相當豐富。本書以MATLAB 7．7版為基礎，全面介紹。MATL,AB的各種功能與應用。在MKILAB版本不斷更新的同時，MATLAB的應用領域也得到不斷拓展。本書介紹了MATLAB一些學科方面的應用工具箱和應用案例，能起到引導、示范的作用。（2）體現(xiàn)基本原理，突出應用特色。本書在介紹MATLAB基本功能的同時，介紹具體的實現(xiàn)原理，但最終以應用為目的，體現(xiàn)了突出基本原理是為了更好地應用，使應用更富有規(guī)律的理念。本書讓讀者在理解算法原理的基礎上使用MATLAB的功能，使教材既成為教學內(nèi)容的載體，也成為思維方法和認知過程的載體。例如，在介紹數(shù)值計算功能時，盡可能介紹相關的算法背景，使學生能得到基本數(shù)值計算方法的訓練，這對培養(yǎng)倉撕能力是很有必要的。

內(nèi)容概要

　　本書以MATLAB 7.7版本為基礎，結(jié)合高等學校課堂教學和工程科學計算應用的需要，從實用角度出發(fā)，通過大量的算法實現(xiàn)和典型應用實例，系統(tǒng)地介紹MATLAB的各種功能與應用。全書共分12章，內(nèi)容包括MATLAB基礎知識MATLAB程序設計、圖形繪制、線性代數(shù)中的數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理與多項式計算、數(shù)值微積分與常微分方程求解、符號計算、圖形句柄、圖形用戶界面設計、Simulink仿真環(huán)境、MATLAB應用接口，以及MATLAB在各學科中的應用?！　”緯勺鳛楦叩仍盒＠砉た茖I(yè)本科生和研究生的教材，也可供廣大科技工作者閱讀參考。

書籍目錄

第1章 MATLAB基礎知識1.1 MATLAB的發(fā)展與主要功能1.1.1 MATLAB的發(fā)展1.1.2 MATLAB的主要功能1.2 MATLAB的集成開發(fā)環(huán)境1.2.1 MATLAB操作界面1.2.2 MATLAB的搜索路徑1.3 MATLAB的幫助功能1.3.1 幫助界面1.3.2 幫助命令1.3.3 演示系統(tǒng)1.4 MATLAB的變量和數(shù)據(jù)操作1.4.1 變量與賦值1.4.2 變量的管理1.4.3 數(shù)據(jù)的輸出格式1.5 MATLAB矩陣及其基本運算1.5.1 矩陣的生成1.5.2 冒號表達式1.5.3 矩陣的拆分1.5.4 算術運算1.5.5 關系運算1.5.6 邏輯運算1.6 字符串思考與實驗第2章 MATLAB程序設計2.1 M文件2.1.1 M文件的建立與打開2.1.2 M文件的分類2.2 程序控制結(jié)構2.2.1 順序結(jié)構2.2.2 選擇結(jié)構2.2.3 循環(huán)結(jié)構2.3 函數(shù)文件2.3.1 函數(shù)文件的基本結(jié)構2.3.2 函數(shù)調(diào)用2.3.3 函數(shù)參數(shù)的可調(diào)性2.3.4 全局變量與局部變量2.4 程序調(diào)試2.4.1 程序調(diào)試概述2.4.2 MATLAB調(diào)試菜單2.5 程序性能分析與優(yōu)化2.5.1 程序性能分析2.5.2 程序優(yōu)化思考與實驗第3章 圖形繪制3.1 二維曲線的繪制3.1.1 繪制二維曲線3.1.2 設置曲線樣式3.1.3 圖形標注與坐標控制3.1.4 對函數(shù)自適應采樣的繪圖函數(shù)3.1.5 多圖形顯示3.1.6 其他坐標系3.1.7 其他二維圖形3.2 三維圖形的繪制3.2.1 三維曲線3.2.2 三維曲面3.2.3 其他三維圖形3.3 圖形修飾處理3.3.1 視點處理3.3.2 色彩處理3.3.3 光照處理3-3.4 圖形的裁剪處理3.4 隱函數(shù)繪圖3.5 圖像處理與動畫制作3.5.1 圖像處理3.5.2 動畫制作思考與實驗第4章 線性代數(shù)中的數(shù)值計算4.1 特殊矩陣的生成4.1.1 通用的特殊矩陣4.1.2 面向特定應用的特殊矩陣4.2 矩陣分析4.2.1 矩陣結(jié)構變換4.2.2 矩陣求值4.2.3 矩陣的特征值與特征向量4.3 線性方程組求解4.3.1 矩陣求逆及線性代數(shù)方程組求解4.3.2 利用左除運算符求解線性方程組4.4 矩陣分解4.4.1 矩陣的LU分解4.4.2 矩陣的QR分解4.4.3 矩陣的Cholesky分解4.5 超越函數(shù)運算4.6 稀疏矩陣的處理4.6.1 矩陣存儲方式4.6.2 矩陣的稀疏存儲方式4.6.3 稀疏矩陣應用舉例思考與實驗第5章 數(shù)據(jù)處理與多項式計算5.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理5.1.1 最大值和最小值5.1.2 求和與求積5.1.3 平均值和中值5.1.4 累加和與累乘積5.1.5 標準方差與相關系數(shù)5.1.6 排序5.2 數(shù)據(jù)插值5.2.1 一維數(shù)據(jù)插值5.2.2 維數(shù)據(jù)插值5.3 曲線擬合5.4 離散傅立葉變換5.4.1 離散傅立葉變換算法概述5.4.2 離散傅立葉變換的實現(xiàn)5.5 多項式計算5.5.1 多項式的四則運算5.5.2 多項式的導函數(shù)5.5.3 多項式的求值5.5.4 多項式求根5.6 非線性方程數(shù)值求解5.6.1 單變量非線性方程求解5.6.2 非線性方程組的求解思考與實驗第6章 數(shù)值微積分與常微分方程求解6.1 數(shù)值微分6.1.1 數(shù)值差分與差商6.1.2 數(shù)值微分的實現(xiàn)6.2 數(shù)值積分6.2.1 數(shù)值積分的原理6.2.2 定積分的數(shù)值求解實現(xiàn)6.2.3 多重定積分的數(shù)值求解實現(xiàn)6.3 常微分方程的數(shù)值求解6.3.1 龍格.庫塔法簡介6.3.2 常微分方程數(shù)值求解的實現(xiàn)思考與實驗第7章 符號計算7.1 符號對象及其運算7.1.1 建立符號對象：7.1.2 符號表達式運算7.1.3 符號表達式中變量的確定7.1.4 符號矩陣7.2 符號微積分7.2.1 符號極限7.2.2 符號導數(shù)7.2.3 符號積分7.3 級數(shù)7.3.1 級數(shù)符號求和7.3.2 函數(shù)的泰勒級數(shù)7.4 符號方程求解7.4.1 符號代數(shù)方程求解7.4.2 符號常微分方程求解思考與實驗第8章 圖形句柄8.1 圖形對象及其句柄8.1.1 圖形對象8.1.2 圖形對象句柄8.1.3 圖形對象屙眭8.2 圖形窗口對象與坐標軸8.2.1 圖形窗口對象8.2.2 坐標軸8.3 核心圖形對象8.3.1 曲線對象8.3.2 曲面對象8.3.3 文本對象8.3.4 其他核心對象思考與實驗第9章 圖形用戶界面設計9.1 用戶界面對象9.1.1 用戶界面對象概述9.1.2 控件的公共屬性9.1.3 回調(diào)函數(shù)9.1.4 GUI的設計方式9.2 圖形用戶界面設計工具9.2.1 圖形用戶界面設計窗口9.2.2 對象屬性查看器9.2.3 菜單編輯器9.2.4.位置調(diào)整工具9.2.5 對象瀏覽器9.2.6 Tab順序編輯器9.2.7 GLYIDE設計示例9.3 GUI編程9.3.1 建立控件對象9.3.2 建立用戶菜單9.3.3 建立快捷菜單思考與實驗第10章 Simulink仿真環(huán)境10.1 初識Simulink——一個簡單的仿真實例10_2仿真模型的建立10.2.1 Simulink的基本模塊10.2.2 模塊操作10.2.3 模塊的連接10.2.4 模塊的參數(shù)和屬性設置10.3 系統(tǒng)的仿真與分析10.3.1 設置仿真參數(shù)10.3.2 仿真結(jié)果分析10.3.3 系統(tǒng)仿真實例10.4 子系統(tǒng)與封裝10.4.1 子系統(tǒng)的建立10.4.2 子系統(tǒng)的條件執(zhí)行10.4.3 子系統(tǒng)的封裝10.5 S函數(shù)的設計與應用10.5.1 用MATL_AB語言編寫S函數(shù)10.5.2 S函數(shù)的應用思考與實驗第11章 MATLAB應用接口11.1 MATLAB與Word和Excel的混合使用11.1.1 Notebook的使用11.1.2 SpreadsheetLink的使用11.2 MATLAB數(shù)據(jù)接口11.2.1 文件輸入／{俞出操作11.2.2 MAT文件與應用11.2.3 多媒體文件的讀寫11.3 MATLAB編譯器11.3.1 MATL,AB編譯器的配置與使用11.3.2 MATLABBuilder的使用11.4 MATLAB與其他語青的接口l1.4.1 MEX文件11.4.2 MATLAB引擎思考與實驗第12章 MATLAB的學科應用12.1 MATLAB在優(yōu)化問題中的應用12.1.1 優(yōu)化模型與優(yōu)化工具12.1.2 應用實例12.2 MATLAB在控制系統(tǒng)中的應用12.2.1 控制系統(tǒng)工具箱12.2.2 應用實例12.3 MATLAB在信號處理中的應用12.3.1 信號處理工具箱與Simulink模塊集12.3.2 應用實例12.4 MATAB在數(shù)字圖像處理中的應用12.4.1 圖像處理工具箱12.4.2 應用實例12.5 MATLAB在經(jīng)濟和金融領域中的應用12.5.1 經(jīng)濟和金融領域的工具箱12.5.2 應用實例思考與實驗參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章MATLAB基礎知識1.2 MATLAB的集成開發(fā)環(huán)境MATLAB采用流行的圖形用戶操作界面，集命令的輸入、執(zhí)行、修改、調(diào)試于一體，操作非常直觀和方便。在使用MATLAB之前，首先要安裝MATLAB系統(tǒng)。其安裝過程非常簡單，只要執(zhí)行安裝盤上的setup.exe文件來啟動安裝過程，然后按照系統(tǒng)提示進行操作即可。安裝完成后，就可以使用MATLAB了。1.2.1 MATLAB操作界面在Windows桌面，單擊任務欄上的“開始”按鈕，選擇“所有程序”菜單項，然后選擇“MATLAB”程序組中的“MATLAB R2008b”程序選項，就可啟動MATLAB系統(tǒng)。啟動MATLAB后，將進入MATLAB 7.7集成開發(fā)環(huán)境，如圖1.2所示。MATLAB 7.7集成開發(fā)環(huán)境包括多個窗口。除MATLAB主窗口外，還有命令窗口（Command Window）、工作空間（Workspace）窗口、命令歷史（Command History）窗口和當前目錄（Current Directory）窗口。這些窗口都可以內(nèi)嵌在MATLAB主窗口中，組成MATLAB的工作界面。此外，在MATLAB主窗口的左下角，還有一個Start按鈕。

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《MATLAB基礎與應用教程》可作為高等院校理工科專業(yè)本科生和研究生的教材，也可供廣大科技工作者閱讀參考。強調(diào)算法原理，突出應用實踐循序漸進，深入淺出，便于教與學內(nèi)容豐富，提供實驗、課件、實例源代碼《MATLAB基礎與應用教程》以MATLAB 7.7版本為基礎，結(jié)合高等學校課堂教學和工程科學計算應用的需要，從實用角度出發(fā)，通過大量的算法實現(xiàn)和典型應用實例，系統(tǒng)地介紹MATLAB的各種功能與應用。全書共分1 2章，內(nèi)容包括MATLAB基礎知識、MATLAB程序設計、圖形繪制、線性代數(shù)中的數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理與多項式計算、數(shù)值微積分與常微分方程求解、符號計算、圖形句柄、圖形用戶界面設計、Slmulink仿真環(huán)境、MATLAB應用接13，以及MATLAB在各學科中的應用《MATLAB基礎與應用教程》可作為高等院校理工科專業(yè)本科生和研究生的教材，也可供廣大科技工作者閱讀參考。

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