MATLAB程序設(shè)計基礎(chǔ)教程

內(nèi)容概要

　　《高等學(xué)校電子信息類專業(yè)十二五規(guī)劃教材：MATLAB程序設(shè)計基礎(chǔ)教程》以MATLAB R2010a為基礎(chǔ)，較全面、系統(tǒng)地介紹了MATLAB的理論和應(yīng)用，內(nèi)容 包括MATLAB的基本知識和基本程序設(shè)計、數(shù)值分析、科學(xué)計算、符號運(yùn)算和 圖形繪制等。本書理論充實(shí)，實(shí)例豐富，編排適當(dāng)，圖文并 茂。本書可作為電子信息類專業(yè)的本科、專 科和高職教材，也可供需要學(xué)習(xí)MATLAB語言的讀者、其他專業(yè)（如軟件專業(yè)） 的學(xué)生以及有關(guān) 專業(yè)技術(shù)人員使用。

書籍目錄

第1章MATLAB基礎(chǔ) 1.1MATLAB概論 1.1.1MATLAB概述 1.1.2MATLAB用戶界面 1.1.3MATLAB基本用法 1.1.4MATLAB工具箱 1.2MATLAB的基本特性 1.2.1數(shù)字運(yùn)算 1.2.2關(guān)系運(yùn)算 1.2.3邏輯運(yùn)算 1.2.4標(biāo)量關(guān)系表達(dá)式的避繞式操作 1.2.5運(yùn)算符的優(yōu)先級 1.2.6關(guān)系與邏輯函數(shù) 1.2.7標(biāo)點(diǎn)符號的使用 1.2.8常用的操作命令和快捷鍵 1.2.9簡單的計算器使用法 1.2.10MATLAB支持的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)類型 1.3數(shù)據(jù)類型 1.3.1整數(shù) 1.3.2浮點(diǎn)數(shù)與精度函數(shù) 1.3.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)類型操作函數(shù) 1.3.4變量和常量 1.3.5邏輯數(shù)據(jù) 1.4復(fù)數(shù) 1.4.1復(fù)數(shù)的創(chuàng)建 1.4.2復(fù)數(shù)運(yùn)算 1.4.3歐拉恒等式的轉(zhuǎn)換 思考與練習(xí) 第2章向量、數(shù)組和矩陣 2.1向量、數(shù)組與矩陣的創(chuàng)建 2.1.1向量的創(chuàng)建 2.1.2向量的轉(zhuǎn)置與操作 2.1.3向量的點(diǎn)乘、叉乘和混合積 2.1.4二維數(shù)組與多維數(shù)組 2.1.5矩陣的創(chuàng)建方法 2.2向量、數(shù)組和矩陣的尋址與賦值 2.2.1向量的尋址與賦值 2.2.2矩陣（數(shù)組）的下標(biāo)索引 2.2.3矩陣元素的賦值 2.3標(biāo)準(zhǔn)矩陣與特殊矩陣 2.3.1標(biāo)準(zhǔn)矩陣 2.3.2特殊矩陣 2.4基本的四則運(yùn)算 2.4.1向量、數(shù)組與數(shù)的四則運(yùn)算 2.4.2向量、數(shù)組之間的四則運(yùn)算 2.4.3矩陣加減運(yùn)算 2.4.4矩陣的乘法 2.4.5矩陣的除法 2.5向量、數(shù)組和矩陣的其他運(yùn)算 2.5.1乘方、開方運(yùn)算 2.5.2指數(shù)、對數(shù)運(yùn)算 2.5.3funm（）函數(shù)求估值 2.5.4求極小值與極大值 2.5.5mean（）函數(shù)求平均值 2.5.6求和、求累加和 2.5.7求積、求累加積 2.5.8矩陣的SVD算法 2.6矩陣的特征參數(shù)運(yùn)算 2.6.1矩陣的秩與rank（）函數(shù) 2.6.2矩陣的轉(zhuǎn)置 2.6.3矩陣的逆與跡 2.6.4矩陣的特征值、特征向量與eig（）函數(shù) 2.6.5矩陣的范圍空間與null空間 2.6.6矩陣的行列式與det（）函數(shù) 2.7矩陣的操作 2.7.1矩陣的變維 2.7.2矩陣的抽取 2.7.3repmat（）函數(shù)與矩陣的復(fù)制 2.7.4矩陣元素的反褶與變向 2.8單元數(shù)組 2.8.1生成單元數(shù)組 2.8.2單元數(shù)組的賦值 2.8.3單元數(shù)組的內(nèi)容顯示 2.8.4單元數(shù)組的內(nèi)容獲取 2.8.5單元數(shù)組元素的刪除 2.8.6單元數(shù)組的變維處理 2.9結(jié)構(gòu)體 2.9.1結(jié)構(gòu)體的生成 2.9.2成員變量的操作 思考與練習(xí) 第3章MATLAB程序設(shè)計 3.1概述 3.1.1MATLAB程序設(shè)計方法 3.1.2MATLAB程序結(jié)構(gòu) 3.2循環(huán)程序 3.2.1for循環(huán) 3.2.2while循環(huán) 3.2.3break語句 3.2.4continue語句 3.2.5end語句 3.3分支結(jié)構(gòu) 3.3.1條件轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu) 3.3.2switch開關(guān)結(jié)構(gòu) 3.3.3try—catch試探結(jié)構(gòu) 3.4人機(jī)交互語句 3.4.1echo命令 3.4.2用戶輸入提示命令input 3.4.3等待用戶反應(yīng)命令pause 3.5程序的常見錯誤處理 3.5.1錯誤的產(chǎn)生 3.5.2NaNs錯誤、除數(shù)為0的處理 3.5.3關(guān)系運(yùn)算符容易出現(xiàn)的錯誤 思考與練習(xí) 第4章M腳本與M函數(shù) 4.1使用M文件編程 4.1.1M文件的結(jié)構(gòu) 4.1.2M文件的建立、運(yùn)行與命名規(guī)則 4.1.3程序的調(diào)試 4.1.4程序錯誤的檢測和處理 4.1.5程序的分析與優(yōu)化 4.2M函數(shù) 4.2.1函數(shù)M文件 4.2.2函數(shù)M文件的結(jié)構(gòu)、規(guī)則和屬性 4.2.3函數(shù)變量 4.2.4函數(shù)的分類 4.2.5內(nèi)聯(lián)函數(shù)與匿名函數(shù) 4.3函數(shù)的調(diào)用與函數(shù)句柄 4.3.1函數(shù)參數(shù)與函數(shù)的調(diào)用 4.3.2函數(shù)句柄 4.4函數(shù)編程的實(shí)例 4.4.1函數(shù)編程 4.4.2類的建立與函數(shù)重載 思考與練習(xí) 第5章圖形繪制 5.1繪制二維圖 5.1.1繪N—維線性圖 5.1.2stem（）繪制離散圖形 5.1.3對數(shù)圖 5.1.4polar（）繪制極坐標(biāo)圖 5.2常用圖形的繪制 5.2.1繪制直線、矩形、圓和橢圓 5.2.2繪制偏差條圖形 5.2.3繪制直方圖與其正態(tài)分布曲線 5.2.4填充圖與面積圖 5.3三維圖形繪制 5.3.1plot3（）函數(shù) 5.3.2mesh（）和surf（）函數(shù) 5.3.3meshgrid（）函數(shù) 5.3.4meshc（）和meshz（）函數(shù) 5.3.5sphere（）函數(shù) 5.3.6彗星圖 5.4繪圖控制 5.4.1圖形窗口的創(chuàng)建、控制與 figure命令 5.4.2圖形保持與多重線繪制 5.4.3子圖控制與subplot（）函數(shù) 5.4.4圖形的注釋和標(biāo)記 5.4.5線型和顏色的控制 5.4.6坐標(biāo)軸控制 5.5圖形的高級控制 5.5.1colormap（）函數(shù)與顏色映像 5.5.2光照控制 5.5.3視點(diǎn)控制和圖形的旋轉(zhuǎn) 5.5.4使用繪圖工具繪制 5.6特殊圖形的繪制 5.6.1使用bar（）函數(shù)繪制柱狀圖 5.6.2使用stairs（）繪制階梯圖形 5.6.3方向和速度矢量圖形 5.6.4等值線的繪制 5.6.5餅形圖 思考與練習(xí) 第6章MATLAB字符串與文件操作 6.1字符串與字符串矩陣 6.1.1字符串的生成 6.1.2字符串矩陣 6.2字符串運(yùn)算 6.2.1abs（）函數(shù)取數(shù)組的絕對值 6.2.2字符串逆轉(zhuǎn)換與setstr（）函數(shù) 6.2.3字符的加法運(yùn)算 6.3字符串操作 6.3.1字符串尋址、編址與子字符串 6.3.2字符串轉(zhuǎn)置 6.3.3字符串的連接 6.4字符串顯示、打印與格式轉(zhuǎn)換 6.4.1disp（）函數(shù) 6.4.2fprintf（）函數(shù) 6.4.3sprinff（）函數(shù) 6.5字符串轉(zhuǎn)換 6.5.1數(shù)字轉(zhuǎn)換成字符串 6.5.2字符串轉(zhuǎn)換成數(shù)字 6.5.3字符的大小寫轉(zhuǎn)換 6.6字符串的搜索與替換 6.6.1strtok（）函數(shù) 6.6.2strfind（）和findstr（）函數(shù) 6.6.3字符串的替換 6.7字符串的比較與判斷 6.7.1字符串的比較 6.7.2字符串判斷 6.8字符串執(zhí)行與宏 6.8.1val（）函數(shù)與字符串求值 6.8.2feval（）函數(shù) 6.9文件操作 6.9.1文件、數(shù)據(jù)的存儲 6.9.2數(shù)據(jù)導(dǎo)入 6.9.3文件的打開 6.9.4文本文件的讀，寫 6.9.5低層文件I／O操作 6.9.6串口設(shè)備文件操作 思考與練習(xí) 第7章數(shù)值計算與分析 7.1MATLAB多項(xiàng)式 7.1.1概述 7.1.2多項(xiàng)式與根 7.1.3卷積運(yùn)算與多項(xiàng)式乘法 7.1.4反卷積運(yùn)算與多項(xiàng)式除法 7.1.5多項(xiàng)式加法 7.1.6多項(xiàng)式求導(dǎo)數(shù) 7.2有理多項(xiàng)式的運(yùn)算 7.2.1使用residue（）函數(shù)展開部分分式 7.2.2residue（）函數(shù)的逆運(yùn)算 7.2.3polyder（）函數(shù)對有理多項(xiàng)式的求導(dǎo) 7.3多項(xiàng)式估值與擬合 7.3.1多項(xiàng)式擬合的估值與polyval（）函數(shù) 7.3.2曲線擬合與polynt（）函數(shù) 7.4數(shù)據(jù)插值 7.4.1一維插值與interpl（）函數(shù) 7.4.2二維插值與interp2（）函數(shù) 7.4.3抽樣插值與interp（）函數(shù) 7.4.4三次樣條與spline（）函數(shù) 7.5數(shù)值分析 7.5.1求極值 7.5.2求零點(diǎn) 7.5.3數(shù)值積分 7.5.4數(shù)值微分 7.5.5等差數(shù)列的求和、求累加和 7.5.6數(shù)列求積、求累加積 7.5.7factorial（）函數(shù)與階乘 7.5.8取整函數(shù) 7.6代數(shù)方程組求解 7.6.1恰定方程組的解 7.6.2超定方程組的解 7.6.3欠定方程組的解 7.6.4普通線性方程組的求解與linsolve（）函數(shù) 7.7微分方程的數(shù)值解 7.7.1微分方程的數(shù)值解法 7.7.2MATLAB求解微分方程的數(shù)值解 思考與練習(xí) 第8章符號運(yùn)算 8.1符號對象 8.1.1符號運(yùn)算的特點(diǎn) 8.1.2符號變量及符號變量確定原則 8.1.3建立符號表達(dá)式和求值 8.1.4符號階躍函數(shù)與沖激函數(shù) 8.2數(shù)值與符號變量的相互轉(zhuǎn)換 8.2.1符號轉(zhuǎn)換為數(shù)值 8.2.2數(shù)值轉(zhuǎn)換為符號 8.2.3poly2sym（）函數(shù)與多項(xiàng)式的符號表達(dá)式 8.3符號矩陣與運(yùn)算 8.3.1符號矩陣的生成 8.3.2符號矩陣的索引和修改 8.3.3符號矩陣的四則運(yùn)算 8.4符號表達(dá)式的化簡 8.4.1合并多項(xiàng)式 8.4.2展開多項(xiàng)式 8.4.3轉(zhuǎn)換多項(xiàng)式 8.4.4簡化多項(xiàng)式 8.4.5因式分解與factor（）函數(shù) 8.4.6分式通分 8.4.7符號替換 8.5符號微積分 8.5.1符號表達(dá)式求極限 8.5.2符號導(dǎo)數(shù)、微分和偏微分 8.5.3多元函數(shù)的導(dǎo)數(shù)與jacobian（）函數(shù) 8.5.4計算不定積分、定積分 8.6符號級數(shù)與求和 8.6.1 symsum（）函數(shù)與級數(shù)的求和 8.6.2泰勒級數(shù)與taylor（）函數(shù) 8.6.3傅里葉級數(shù) 8.7符號矩陣的代數(shù)運(yùn)算 8.7.1符號矩陣的代數(shù)運(yùn)算 8.7.2符號矩陣的特征值、奇異值分解 8.8符號方程與求解 8.8.1創(chuàng)建符號方程 8.8.2符號代數(shù)方程求解 8.8.3非線性代數(shù)方程組的符號解法 8.8.4常微分方程的解析解 8.8.5復(fù)合函數(shù)方程 8.8.6反函數(shù)方程 8.9符號積分變換 8.9.1符號傅里葉變換 8.9.2符號拉普拉斯變換 8.9.3符號2變換 8.10符號函數(shù)圖形繪制 8.10.1符號函數(shù)二維繪圖函數(shù)ezplot（） 8.10.2符號函數(shù)三維繪圖函數(shù)ezplot3（） 8.10.3符號函數(shù)曲面網(wǎng)格圖及表面圖的繪制 8.10.4等值線的繪制 思考與練習(xí) 第9章句柄圖形與GUI設(shè)計 9.1句柄圖形對象 9.1.1圖形對象屬性的獲取和設(shè)置 9.1.2圖形對象句柄的訪問 9.1.3圖形對象的復(fù)制與刪除 9.2GUI的設(shè)計 9.2.1啟動GUI開發(fā)環(huán)境 9.2.2GUI的可選控件和模板 9.2.3GUI窗口的布局與Layout編輯器 9.2.4GUI控件的屬性控制 9.3編寫響應(yīng)函數(shù) 9.3.1響應(yīng)函數(shù)的定義及類型 9.3.2響應(yīng)函數(shù)的語法、參數(shù)與關(guān)聯(lián) 9.3.3初始化響應(yīng)函數(shù) 9.3.4添加響應(yīng)函數(shù) 9.3.5運(yùn)行GUI 9.3.6創(chuàng)建菜單欄 9.3.7創(chuàng)建右鍵彈出式菜單 9.3.8創(chuàng)建工具條 9.4編程創(chuàng)建GUI 9.4.1定義GUI 9.4.2創(chuàng)建GUI主界面 9.4.3添加控件 9.4.4設(shè)置GUI可視 9.4.5初始化GUI 9.4.6彈出菜單的響應(yīng)程序 9.4.7按鈕的響應(yīng)程序 9.4.8控件與Callbacks函數(shù)關(guān)聯(lián) 9.5標(biāo)準(zhǔn)對話框 9.5.1輸入對話框inputdlg（） 9.5.2打開文件 9.5.3保存文件 9.5.4其他對話框 9.5.5uicontrol（）函數(shù)與GUI控件對象 9.6菜單設(shè)計 9.6.1標(biāo)準(zhǔn)主菜單與自定義菜單 9.6.2工具條菜單與uitoolbar（）函數(shù) 思考與練習(xí) 部分習(xí)題參考答案

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   4.函數(shù)體 函數(shù)體為M文件的主要部分，是函數(shù)的執(zhí)行代碼。 除上面的H1行和幫助文本外，為了易于理解，可以在書寫代碼時添加注釋語句。這些注釋語句在編譯程序時會被忽略，因此不會影響編譯速度和程序運(yùn)行速度，但是能夠增加程序的可讀性。 5.函數(shù)的工作空間 （1）函數(shù)有它們自己的專用工作空間，與MATLAB的工作空間是分開的。函數(shù)內(nèi)變量與MATLAB工作空間之間唯一的聯(lián)系是函數(shù)的輸入和輸出變量。如果函數(shù)任一輸入變量值發(fā)生變化，其變化僅在函數(shù)內(nèi)出現(xiàn)，不影響MATLAB工作空間的變量。函數(shù)內(nèi)所創(chuàng)建的變量只駐留在函數(shù)的工作空間，而且只在函數(shù)執(zhí)行期間臨時存在，以后就消失。因此，從一個調(diào)用到下一個調(diào)用，在函數(shù)工作空間變量存儲信息是不可能的。 （2）如果一個預(yù)定盼變量（如pi）在MATLAB工作空間被重新定義，它不會延伸到函數(shù)的工作空間。逆向有同樣的屬性，即函數(shù)內(nèi)的重新定義變量不會延伸到MATLAB的工作空間中。 （3）當(dāng)調(diào)用一個函數(shù)時，輸入變量不會拷貝到函數(shù)的工作空間，但它們的值在函數(shù)內(nèi)可讀。然而，只要改變輸入變量內(nèi)的任何值，數(shù)組就可拷貝到函數(shù)工作空間。進(jìn)而，按缺省，如果輸出變量與輸入變量相同，例如，如果函數(shù)是x=fun（x，y，z）中的x，那么就將它拷貝到函數(shù)的工作空間。因此，為了節(jié)約存儲和增加速度，最好是從大數(shù)組中抽取元素，然后對它們作修正，而不是使整個數(shù)組拷貝到函數(shù)的工作空間。 4.2.3函數(shù)變量 MATLAB的變量有輸入變量、輸出變量和函數(shù)內(nèi)使用的變量之分，還可分為局部變量、全局變量、永久變量。 輸入變量相當(dāng)于函數(shù)的入口數(shù)據(jù)，也是一個函數(shù)操作的主要對象，從某種意義上來說，函數(shù)的功能就是對輸入變量進(jìn)行一定的操作，從而實(shí)現(xiàn)一定的功能。函數(shù)的輸入變量為局部變量，函數(shù)對輸入變量的一切操作和修改如果不依靠輸出變量的話，將不會影響工作區(qū)間中該變量的值。 1.局部變量 在M函數(shù)文件中，所有變量默認(rèn)為局部變量。因此，在一個函數(shù)文件中的變量與MATLAB工作區(qū)中的同名變量是完全不同的變量，它們存在內(nèi)存的不同位置。 每個函數(shù)都有自己的局部變量，這些變量存儲在該函數(shù)獨(dú)立的工作區(qū)中，與其他函數(shù)的變量及主工作區(qū)中的變量分開存儲。當(dāng)函數(shù)調(diào)用結(jié)束時，這些變量隨之刪除，不保存在內(nèi)存中。并且，除了函數(shù)返回值，該函數(shù)不改變工作區(qū)中其他變量的值。 腳本文件沒有獨(dú)立的工作區(qū)，當(dāng)通過命令窗口調(diào)用腳本文件時，腳本文件分享主工作區(qū)，當(dāng)函數(shù)調(diào)用腳本文件時，腳本文件分享主調(diào)函數(shù)的工作區(qū)。需要注意的是，如果腳本中改變了工作區(qū)中變量的值，則在腳本文件調(diào)用結(jié)束后，該變量的值發(fā)生改變。

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