MATLAB從入門到精通

前言

MATLAB是MathWorks公司開發(fā)的用于概念設(shè)計(jì)、算法開發(fā)、建模仿真、實(shí)時實(shí)現(xiàn)的集成環(huán)境。自問世以來，其完整的專業(yè)體系和先進(jìn)的設(shè)計(jì)開發(fā)思路使得MATLAB在眾多領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用空間。特別是在MATLAB的主要應(yīng)用方面，即科學(xué)計(jì)算、建模仿真和信息工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)上，已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)的首選設(shè)計(jì)工具，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)工程、圖像信號處理、語言信號處理、信號分析、電信、時間序列分析、控制論和系統(tǒng)論等各個領(lǐng)域。 本書內(nèi)容是基于MATLABR2009a版本編寫的。雖然MATLAB每次版本的更新對于一般用戶來說沒有太大的區(qū)別，但是每次更新會增加更多的功能，界面、函數(shù)、操作等內(nèi)容都會令使用者感到更加方便，所以建議讀者，尤其是初學(xué)者使用新版本，當(dāng)然最好參考與之配套的基于最新版本的書籍。 本書內(nèi)容 本書包含了最新的MATLAB功能，分章闡述了數(shù)據(jù)類型、數(shù)值計(jì)算、符號計(jì)算、編程基礎(chǔ)、可視化、Simulink、應(yīng)用程序接口等內(nèi)容，結(jié)合案例詳細(xì)講解了MATLAB語言的使用。尤其在矩陣和數(shù)組、數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)類型、編程基礎(chǔ)等方面，本書將編程過程中所能夠用到的內(nèi)容盡量地做出比其他書籍更為全面的介紹。這是編者在總結(jié)了多種同類書籍內(nèi)容并結(jié)合多年的MATLAB使用經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行撰寫的，希望能夠幫助讀者更好地打下MATLAB應(yīng)用的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 本書特點(diǎn) 實(shí)用是本書的最大特點(diǎn)。本書還用了較多的篇幅專門來講解實(shí)用的MATLAB編程技巧與數(shù)學(xué)建模應(yīng)用等。這些技巧包括數(shù)組的創(chuàng)建與重構(gòu)、數(shù)據(jù)類型的使用、數(shù)值計(jì)算、文件讀寫、編程風(fēng)格、內(nèi)存的使用、運(yùn)行效率的提高等內(nèi)容。相信讀者通過閱讀這些內(nèi)容能夠更加深入地理解 MATLAB的內(nèi)涵。 ·軟件版本采用當(dāng)前最新的MATLAB R2009a版本。在知識點(diǎn)講解過程中穿插了新功能的介紹與應(yīng)用。 ·知識全面、系統(tǒng)，科學(xué)安排內(nèi)容層次架構(gòu)，由淺人深，循序漸進(jìn)，適合讀者的學(xué)習(xí)規(guī)律。 ·理論與實(shí)踐應(yīng)用緊密結(jié)合?；A(chǔ)理論知識穿插在知識點(diǎn)的講述中，言簡意賅、目標(biāo)明確，目的是使讀者知其然，亦知其所以然，達(dá)到學(xué)以致用的目的。 ·知識點(diǎn)+針對每個知識點(diǎn)的小實(shí)例十綜合實(shí)例的講述方式，可以使讀者快速地學(xué)習(xí)掌握MATLAB R2009a軟件操作及應(yīng)用該知識點(diǎn)解決工程實(shí)踐中的問題。綜合實(shí)例部分，深入細(xì)致剖析工程應(yīng)用的流程、細(xì)節(jié)、難點(diǎn)、技巧，可以起到融會貫通的作用。 ·常見問題解答與技巧集萃。針對初學(xué)者學(xué)習(xí)過程中容易遇到的問題，本書在最后安排了“常見問題解答與技巧集萃”部分，將零星點(diǎn)滴的經(jīng)驗(yàn)、技巧、難點(diǎn)一一分析，最大程度地貼近和滿足讀者的需要。 ·本書附有包括所有實(shí)例操作的視頻光盤，將給讀者的學(xué)習(xí)帶來更大的方便，效果會更好。 本書由胡曉冬、董辰輝主編，參與編寫的還有郝旭寧、李建鵬、趙偉茗、劉欽、于志偉、張永崗、周世賓、姚志偉、曹文平、張應(yīng)遷、張洪才、邱洪鋼、張青蓮、陸紹強(qiáng)、汪海波。

內(nèi)容概要

　　本書以MATLAB R2009a軟件為基礎(chǔ)，系統(tǒng)講解了MATLAB基本環(huán)境和操作方法。本書介紹了最新的MATLAB功能，并分章闡述了數(shù)據(jù)類型、數(shù)值計(jì)算、符號計(jì)算、編程基礎(chǔ)、可視化、Simulink、應(yīng)用程序接口等內(nèi)容，結(jié)合案例詳細(xì)講解了MATLAB語言的使用。本書還專門講解了實(shí)用的MATLAB編程技巧與數(shù)學(xué)建模應(yīng)用等?！　”緯鶐У墓獗P是讀者學(xué)習(xí)MATLAB的好幫手，提供了全部示例的源程序，另外配有知識點(diǎn)和例題的視頻教程，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)容豐富、貼近實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，可作為高校學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)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。

作者簡介

董辰輝，擅長MATLAB的應(yīng)用及各種優(yōu)化和預(yù)測模型，遺傳算法、模擬退火、蟻群、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等職能算法，以及常見領(lǐng)域的應(yīng)用。參與的項(xiàng)目：長江水質(zhì)預(yù)測，艾滋病傳染模型分析，六自由度焊接機(jī)器人臂路徑優(yōu)化、指令設(shè)計(jì)與避障分析，激光加工過程的數(shù)值模擬等。MATLAB論壇版主。曾7次參加國際、國內(nèi)MATLAB競賽且全部獲獎。

書籍目錄

第1章　MATLAB概述　　1.1　MATLAB簡介　　1.2　MATLAB主要功能　　　1.2.1　開發(fā)算法和應(yīng)用程序　　　1.2.2　分析和訪問數(shù)據(jù)　　　1.2.3　實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化　　　1.2.4　進(jìn)行數(shù)值計(jì)算　　　1.2.5　發(fā)布結(jié)果和部署應(yīng)用程序　　1.3　MATLAB安裝與啟動　　　1.3.1　MATLAB的安裝　　　1.3.2　MATLAB的啟動與退出　　　1.3.3　Desktop操作界面簡介　　1.4　Command Window運(yùn)行入門　　　1.4.1　命令行的使用　　　1.4.2　數(shù)值、變量和表達(dá)式　　　1.4.3　命令行的特殊輸入方法　　　1.4.4　命令窗口的顯示格式　　　1.4.5　命令窗口常用快捷鍵與命令　　1.5　Command History窗口　　1.6　Current Directory窗口　　1.7　Workspace Browser和Variable Editor窗口　　　1.7.1　Workspace Browser窗口　　　1.7.2　Variable Editor窗口　　1.8　命令行輔助功能與Function Browser　　1.9　Help　　　1.9.1　Help Browser　　　1.9.2　命令窗口查詢幫助　第2章　矩陣和數(shù)組　　2.1　矩陣的創(chuàng)建與組合　　　2.1.1　創(chuàng)建簡單矩陣　　　2.1.2　創(chuàng)建特殊矩陣　　　2.1.3　矩陣的合并　　2.2　矩陣的尋訪與賦值　　　2.2.1　矩陣的標(biāo)識　　　2.2.2　矩陣的尋訪　　　2.2.3　矩陣的賦值　　2.3　進(jìn)行數(shù)組運(yùn)算的常用函數(shù)　　　2.3.1　函數(shù)數(shù)組運(yùn)算規(guī)則的定義　　　2.3.2　進(jìn)行數(shù)組運(yùn)算的常用函數(shù)　　2.4　查詢矩陣信息　　　2.4.1　矩陣的形狀信息　　　2.4.2　矩陣的數(shù)據(jù)類型　　　2.4.3　矩陣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　　2.5　數(shù)組運(yùn)算與矩陣運(yùn)算　　2.6　矩陣的重構(gòu)　　　2.6.1　矩陣元素的擴(kuò)展與刪除　　　2.6.2　矩陣的重構(gòu)　　2.7　稀疏矩陣　　　2.7.1　稀疏矩陣的存儲方式　　　2.7.2　稀疏矩陣的創(chuàng)建　　　2.7.3　稀疏矩陣的運(yùn)算　　　2.7.4　稀疏矩陣的交換與重新排序　　　2.7.5　稀疏矩陣視圖　　2.8　多維數(shù)組　　　2.8.1　多維數(shù)組的創(chuàng)建　　　2.8.2　多維數(shù)組的尋訪與重構(gòu)　　2.9　多項(xiàng)式的表達(dá)式及其操作　　　2.9.1　多項(xiàng)式的表達(dá)式和創(chuàng)建　　　2.9.2　多項(xiàng)式運(yùn)算函數(shù)　第3章　數(shù)據(jù)類型　　3.1　數(shù)值型　　3.2　邏輯型　　　3.2.1　邏輯型簡介　　　3.2.2　返回邏輯結(jié)果的函數(shù)　　　3.2.3　運(yùn)算符的優(yōu)先級　　3.3　字符和字符串　　　3.3.1　創(chuàng)建字符串　　　3.3.2　字符串比較　　　3.3.3　字符串查找與替換　　　3.3.4　類型轉(zhuǎn)換　　　3.3.5　字符串應(yīng)用函數(shù)小結(jié)　　3.4　structure數(shù)組　　　3.4.1　structure數(shù)組的創(chuàng)建　　　3.4.2　structure數(shù)組的尋訪　　　3.4.3　structure數(shù)組域的基本操作　　　3.4.4　structure數(shù)組的操作　　3.5　cell數(shù)組　　　3.5.1　cell數(shù)組的創(chuàng)建　　　3.5.2　cell數(shù)組的尋訪　　　3.5.3　cell數(shù)組的基本操作　　　3.5.4　cell數(shù)組操作函數(shù)　　3.6　Map容器　　　3.6.1　Map數(shù)據(jù)類型介紹　　　3.6.2　Map對象的創(chuàng)建　　　3.6.3　查看Map的內(nèi)容　　　3.6.4　Map的讀寫　　　3.6.5　Map中key和value的修改　　　3.6.6　映射其他數(shù)據(jù)類型　第4章　數(shù)值計(jì)算　第5章　符號計(jì)算　第6章　MATLAB編程基礎(chǔ)第7章　數(shù)據(jù)可視化　第8章　圖像處理第9章　圖形用戶界面(GUI)設(shè)計(jì)　第10章　數(shù)據(jù)文件I/O第11章　MATLAB優(yōu)化問題應(yīng)用第12章　信號處理　第13章　Simulink仿真第14章　應(yīng)用程序接口　第15章　MATLAB基礎(chǔ)計(jì)算技巧第16章　MATLAB編程技巧　第17章　MATLAB在數(shù)學(xué)建模中的應(yīng)用　

章節(jié)摘錄

插圖：雖然MATLAB是以一種科學(xué)軟件的面目出現(xiàn)，但它更像是一種語言，通過工程人員比較容易理解和學(xué)習(xí)的方式，借助積木般的構(gòu)建和解決問題的方式，將目前工程和科學(xué)界重要的問題通過軟件制作成工具包。最基礎(chǔ)的兩個部分是MATLAB和SIMULINK，但最強(qiáng)大的部分卻是它的工具箱，每一代的MATLAB都會增加一些工具箱，而且很多科學(xué)家還在不斷地完善這些工具箱，一些愛好者也會在新聞組中發(fā)布自己的工具箱。例如在MATLAB 7.0.1 版本中，SimMechanics就提供了很好的解決機(jī)械仿真的工具箱，而此前如果要實(shí)現(xiàn)這個功能，就需要使用更專業(yè)的軟件或者通過更專業(yè)的編程才能完成。1.2 MATLAB主要功能目前，MATLAB產(chǎn)品族有如下一些應(yīng)用領(lǐng)域。·技術(shù)計(jì)算。數(shù)學(xué)計(jì)算、分析、可視化和算法開發(fā)?！た刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)?？刂葡到y(tǒng)基于模型的設(shè)計(jì)，包括嵌入式系統(tǒng)仿真、快速原型及代碼生成等?！ば盘柼幚砗屯ㄐ拧Ｐ盘柼幚砗屯ㄐ畔到y(tǒng)基于模型的設(shè)計(jì)，包括仿真、代碼生成和驗(yàn)證等?！D像處理。圖像采集、分析、可視化和算法開發(fā)。·測試和測量。測試和測量應(yīng)用中硬件連接性和數(shù)據(jù)分析?！び?jì)算生物學(xué)。生物數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的分析、可視化與仿真。·計(jì)算金融。金融建模、分析及應(yīng)用程序開發(fā)。下面對MATLAB各主要功能進(jìn)行介紹。1.2.1 開發(fā)算法和應(yīng)用程序MATLAB提供了一種高級語言和開發(fā)工具，使用戶可以迅速地開發(fā)并分析算法和應(yīng)用程序。1.MATLAB語言MATLAB語言支持向量和矩陣運(yùn)算，這些運(yùn)算是解決工程和科學(xué)問題的基礎(chǔ)，可以使開發(fā)和運(yùn)行的速度非?？?。使用MATLAB語言，編程和開發(fā)算法的速度較使用傳統(tǒng)語言大大提高了，這是因?yàn)闊o須執(zhí)行諸如聲明變量、指定數(shù)據(jù)類型以及分配內(nèi)存等低級管理任務(wù)。在很多情況下MATLAB無須使用“for”循環(huán)，因此，一行MATLAB代碼經(jīng)常等效于幾行C或C++代碼。同時，MATLAB還提供了傳統(tǒng)編程語言的所有功能，包括算法運(yùn)算符、流控制、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型、面向?qū)ο缶幊蹋∣OP）以及調(diào)試功能等。為快速進(jìn)行大量的矩陣和向量計(jì)算，MATLAB使用了處理器經(jīng)過優(yōu)化的庫。對于通用的標(biāo)量計(jì)算，MATLAB使用其JIT（即時）編譯技術(shù)生成機(jī)器代碼命令，這一技術(shù)可用于大多數(shù)平臺，它提供了可與傳統(tǒng)編程語言相媲美的執(zhí)行速度。

編輯推薦

《MATLAB從入門到精通》：上海軟件行業(yè)協(xié)會秘書長楊根興，江蘇省軟件行業(yè)協(xié)會副會長徐雷鼎力推薦。217個實(shí)例程序文件，幾十個疑難解答及實(shí)戰(zhàn)技巧，330分鐘的視頻講解(見光盤)。

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