MATLAB從入門(mén)到精通（第2版）

第1章　MATLAB 7.x概述　1
1.1　MATLAB簡(jiǎn)介　1
1.1.1　MATLAB的發(fā)展　1
1.1.2　MATLAB的主要特點(diǎn)　2
1.2　MATLAB 7.x的安裝　3
1.3　MATLAB 7.x的運(yùn)行環(huán)境　7
1.3.1　MATLAB 7.x的啟動(dòng)　7
1.3.2　MATLAB 7.x的工作環(huán)境　8
1.3.3　命令窗口(Command Window)　9
1.3.4　歷史命令(History Command)窗口　11
1.3.5　目錄和文件管理　14
1.3.6　搜索路徑管理　17
1.3.7　工作空間和數(shù)組編輯器　18
1.3.8　工作空間數(shù)據(jù)的保存　20
1.4　MATLAB 7.x的幫助系統(tǒng)　22
1.4.1　命令行幫助查詢(xún)　22
1.4.2　演示幫助查看　24
1.4.3　內(nèi)容幫助瀏覽　25
1.4.4　索引方式查詢(xún)幫助文件　26
1.4.5　查詢(xún)幫助文件　26
1.5　本章小結(jié)　27第2章　MATLAB基礎(chǔ)知識(shí)　28
2.1　MATLAB計(jì)算的介紹　28
2.1.1　簡(jiǎn)單的計(jì)算示例　28
2.1.2　基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算符號(hào)　30
2.1.3　命令行中的常用標(biāo)點(diǎn)　31
2.1.4　命令窗口中的常用操作和編輯命令　31
2.1.5　命令窗口的顯示　33
2.2　數(shù)值、變量和表達(dá)式　35
2.3　數(shù)值數(shù)據(jù)類(lèi)型　36
2.3.1　整數(shù)　36
2.3.2　浮點(diǎn)數(shù)　39
2.3.3　整型浮點(diǎn)數(shù)間的操作函數(shù)　40
2.3.4　復(fù)數(shù)　41
2.3.5　常見(jiàn)的數(shù)學(xué)函數(shù)　43
2.4　數(shù)組　45
2.4.1　一維數(shù)組的創(chuàng)建　46
2.4.2　多維數(shù)組的創(chuàng)建　48
2.4.3　數(shù)組的運(yùn)算　51
2.4.4　常用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組　53
2.4.5　低維數(shù)組的尋址和搜索　54
2.4.6　低維數(shù)組的處理函數(shù)　58
2.4.7　高維數(shù)組的處理和運(yùn)算　61
2.5　單元數(shù)組和結(jié)構(gòu)體　63
2.5.1　單元數(shù)組的創(chuàng)建和操作　63
2.5.2　單元數(shù)組函數(shù)　66
2.5.3　結(jié)構(gòu)體創(chuàng)建　68
2.5.4　結(jié)構(gòu)體函數(shù)　69
2.6　字符串　71
2.6.1　字符串創(chuàng)建和簡(jiǎn)單操作　71
2.6.2　正則表達(dá)式搜索字符串　74
2.7　關(guān)系和邏輯運(yùn)算　76
2.7.1　關(guān)系運(yùn)算符　76
2.7.2　邏輯運(yùn)算符　77
2.7.3　關(guān)系和邏輯函數(shù)　78
2.8　本章小結(jié)　80第3章　矩陣運(yùn)算　81
3.1　矩陣函數(shù)和特殊矩陣　81
3.1.1　常見(jiàn)的矩陣處理函數(shù)　81
3.1.2　特殊矩陣　83
3.1.3　稀疏矩陣　83
3.2　矩陣分析　86
3.2.1　范數(shù)分析　87
3.2.2　條件數(shù)分析　89
3.2.3　矩陣的行列式　90
3.3　線性方程組　92
3.3.1　恰定方程組　92
3.3.2　欠定方程組　94
3.3.3　超定方程組　95
3.4　矩陣分解　96
3.4.1　Cholesky分解　97
3.4.2　不完全Cholesky分解　98
3.4.3　LU分解　100
3.4.4　不完全LU分解　101
3.4.5　QR分解　103
3.4.6　奇異值分解　106
3.5　特征值分析　108
3.5.1　特征值和特征向量　109
3.5.2　稀疏矩陣的特征值和特征向量　111
3.5.3　特征值的條件數(shù)　112
3.5.4　特征值的復(fù)數(shù)問(wèn)題　113
3.6　本章小結(jié)　114第4章　MATLAB 7.x編程基礎(chǔ)　115
4.1　M文件編輯器　115
4.1.1　打開(kāi)M文件編輯器　115
4.1.2　M文件編輯器的設(shè)置　117
4.1.3　M文件編輯器的打印屬性設(shè)置　117
4.2　M腳本文件的編寫(xiě)　118
4.3　流程控制　120
4.3.1　for循環(huán)結(jié)構(gòu)　120
4.3.2　while循環(huán)結(jié)構(gòu)　121
4.3.3　if判斷結(jié)構(gòu)　122
4.3.4　switch分支選擇結(jié)構(gòu)　123
4.3.5　try-catch結(jié)構(gòu)　124
4.4　控制命令　126
4.4.1　continue命令　126
4.4.2　break命令　126
4.4.3　return命令　127
4.4.4　input命令　128
4.4.5　keyboard命令　128
4.4.6　error和warning命令　129
4.5　程序的向量化概念　129
4.5.1　程序的向量化　130
4.5.2　向量化和循環(huán)結(jié)構(gòu)的對(duì)比　131
4.5.3　邏輯數(shù)組和向量化　132
4.6　M函數(shù)文件　134
4.6.1　函數(shù)文件的創(chuàng)建　134
4.6.2　偽碼文件　135
4.6.3　輸入輸出參數(shù)　136
4.6.4　任意個(gè)數(shù)輸入輸出參數(shù)　137
4.6.5　函數(shù)句柄和匿名函數(shù)　140
4.7　程序的調(diào)試和剖析　143
4.7.1　程序調(diào)試的常見(jiàn)錯(cuò)誤　143
4.7.2　直接調(diào)試方法　143
4.7.3　通過(guò)工具調(diào)試　144
4.7.4　M文件剖析　146
4.8　本章小結(jié)　149第5章　數(shù)據(jù)可視化　150
5.1　圖形繪制示例　150
5.2　二維圖形繪制　152
5.2.1　plot函數(shù)　152
5.2.2　線型、標(biāo)記和顏色　155
5.2.3　圖形坐標(biāo)軸設(shè)置　156
5.2.4　多個(gè)圖形疊繪及多個(gè)圖形窗口　159
5.2.5　子圖繪制　161
5.2.6　交互式繪圖和屏幕刷新　162
5.2.7　plotyy函數(shù)繪制雙坐標(biāo)軸　164
5.2.8　easy繪圖命令　166
5.3　三維圖形繪制　168
5.3.1　曲線圖繪制　168
5.3.2　網(wǎng)格圖繪制　169
5.3.3　曲面圖的繪制　172
5.3.4　繪制等值線圖　175
5.4　四維圖形可視化　177
5.4.1　slice切片命令　177
5.4.2　其他slice函數(shù)　178
5.4.3　等值面圖繪制　179
5.5　復(fù)數(shù)變量圖形繪制　182
5.6　特殊圖形繪制　183
5.6.1　area區(qū)域繪圖　184
5.6.2　pie餅圖繪制　185
5.6.3　直方圖和梯形圖　185
5.6.4　矢量分布圖繪制　187
5.6.5　誤差線圖形繪制　188
5.6.6　離散數(shù)據(jù)繪制　189
5.6.7　偽色彩圖繪制　190
5.6.8　極坐標(biāo)圖形繪制　191
5.7　圖形的打印輸出　192
5.8　本章小結(jié)　194第6章　數(shù)據(jù)分析　195
6.1　數(shù)據(jù)插值　195
6.1.1　一維插值　195
6.1.2　二維插值　199
6.1.3　樣條插值　201
6.2　曲線擬合　203
6.3　圖形界面曲線擬合　204
6.3.1　曲線擬合示例　204
6.3.2　擬合殘差圖形繪制　205
6.3.3　數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)　207
6.4　傅里葉分析　208
6.4.1　離散傅里葉變換　208
6.4.2　傅里葉變換相關(guān)的常用函數(shù)　211
6.4.3　傅里葉級(jí)數(shù)　212
6.4.4　使用FFT進(jìn)行插值　215
6.5　優(yōu)化問(wèn)題　217
6.5.1　非線性無(wú)約束優(yōu)化　217
6.5.2　約束條件下的非線性?xún)?yōu)化　220
6.5.3　最小最大值的優(yōu)化問(wèn)題　221
6.5.4　線性規(guī)劃求解　223
6.6　常微分方程　224
6.6.1　常微分方程介紹　224
6.6.2　常微分方程求解　225
6.6.3　加權(quán)常微分方程　229
6.6.4　延遲微分方程　231
6.6.5　常微分方程的邊界問(wèn)題　232
6.7　函數(shù)的零點(diǎn)問(wèn)題　234
6.7.1　一元函數(shù)的零點(diǎn)　234
6.7.2　多元函數(shù)的零點(diǎn)　235
6.8　數(shù)值積分　236
6.8.1　一元函數(shù)的數(shù)值積分　237
6.8.2　多重?cái)?shù)值積分　238
6.9　概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)　239
6.9.1　概率分布　239
6.9.2　數(shù)據(jù)分布分析　241
6.9.3　假設(shè)檢驗(yàn)　242
6.10　本章小結(jié)　245第7章　符號(hào)計(jì)算　246
7.1　符號(hào)對(duì)象和符號(hào)表達(dá)式　246
7.1.1　符號(hào)對(duì)象的創(chuàng)建命令　246
7.1.2　符號(hào)對(duì)象的創(chuàng)建示例　247
7.1.3　符號(hào)計(jì)算中的運(yùn)算符和函數(shù)　248
7.1.4　符號(hào)對(duì)象的類(lèi)別識(shí)別命令　248
7.1.5　符號(hào)表達(dá)式中的變量確定　249
7.1.6　符號(hào)精度計(jì)算　250
7.2　符號(hào)表達(dá)式的操作　250
7.3　符號(hào)表達(dá)式的替換　252
7.4　符號(hào)函數(shù)的操作　253
7.4.1　反函數(shù)操作　253
7.4.2　復(fù)合函數(shù)操作　254
7.5　符號(hào)微積分　255
7.5.1　級(jí)數(shù)求和　255
7.5.2　符號(hào)極限　255
7.5.3　符號(hào)微分　256
7.5.4　符號(hào)積分　258
7.6　符號(hào)積分變換　259
7.6.1　傅里葉變換及其反變換　259
7.6.2　拉普拉斯變換及其反變換　260
7.6.3　Z變換及其反變換　261
7.7　符號(hào)代數(shù)方程求解　262
7.8　符號(hào)微分方程求解　263
7.9　利用Maple進(jìn)行符號(hào)計(jì)算　265
7.9.1　Maple函數(shù)的使用　265
7.9.2　Maple經(jīng)典函數(shù)的調(diào)用　266
7.9.3　Maple庫(kù)函數(shù)的幫助　268
7.10　符號(hào)分析可視化　270
7.10.1　funtool分析界面　270
7.10.2　taylortool分析界面　271
7.11　本章小結(jié)　272第8章　Simulink仿真系統(tǒng)　273
8.1　Simulink基礎(chǔ)知識(shí)　273
8.1.1　Simulink的啟動(dòng)　273
8.1.2　Simulink創(chuàng)建仿真示例　274
8.1.3　模塊庫(kù)瀏覽器　278
8.1.4　Simulink模型窗口　279
8.1.5　模型窗口的菜單欄　280
8.2　Simulink模型操作　283
8.2.1　Simulink模型的原理　283
8.2.2　模塊的操作　284
8.2.3　信號(hào)線的操作　286
8.3　Simulink信號(hào)　287
8.3.1　常見(jiàn)信號(hào)　287
8.3.2　復(fù)數(shù)信號(hào)　288
8.3.3　虛擬信號(hào)和信號(hào)總線　289
8.3.4　創(chuàng)建信號(hào)組　291
8.3.5　自定義信號(hào)源　294
8.4　常用的Sink模塊　295
8.5　Simulink仿真系統(tǒng)的設(shè)置　298
8.5.1　解算器(Solver)的設(shè)置　299
8.5.2　仿真數(shù)據(jù)的輸入輸出設(shè)置　300
8.5.3　仿真診斷設(shè)置　301
8.6　線性連續(xù)系統(tǒng)建?！?03
8.6.1　使用積分模塊　303
8.6.2　使用積分器求解微分方程　305
8.6.3　傳遞函數(shù)進(jìn)行仿真　306
8.6.4　狀態(tài)空間方法進(jìn)行系統(tǒng)仿真　308
8.7　非線性連續(xù)系統(tǒng)建?！?09
8.7.1　非線性仿真系統(tǒng)建模簡(jiǎn)介　309
8.7.2　任意非線性函數(shù)的仿真　312
8.8　封裝子系統(tǒng)創(chuàng)建和受控執(zhí)行　315
8.8.1　使用模塊組合子系統(tǒng)　315
8.8.2　通過(guò)子系統(tǒng)模塊創(chuàng)建子系統(tǒng)　316
8.8.3　封裝子系統(tǒng)　318
8.8.4　使能控制子系統(tǒng)　320
8.8.5　觸發(fā)控制子系統(tǒng)　321
8.9　離散時(shí)間系統(tǒng)和混合系統(tǒng)　322
8.10　命令方式運(yùn)行Simulink　324
8.11　本章小結(jié)　325第9章　句柄圖形　326
9.1　句柄圖形體系　326
9.1.1　圖形對(duì)象　326
9.1.2　句柄對(duì)象　327
9.1.3　對(duì)象屬性　328
9.1.4　圖形對(duì)象句柄創(chuàng)建示例　328
9.2　圖形對(duì)象創(chuàng)建　329
9.2.1　創(chuàng)建圖形對(duì)象　329
9.2.2　訪問(wèn)圖形對(duì)象句柄　331
9.2.3　使用句柄操作圖形對(duì)象　333
9.3　圖形對(duì)象設(shè)置　334
9.3.1　用set命令設(shè)置屬性　334
9.3.2　圖形的默認(rèn)屬性　337
9.3.3　句柄圖形的通用屬性　338
9.4　高級(jí)繪圖對(duì)象　339
9.4.1　Nextplot屬性　339
9.4.2　Newplot命令　340
9.4.3　高級(jí)繪圖命令　340
9.5　坐標(biāo)軸對(duì)象　341
9.5.1　坐標(biāo)軸的幾何屬性　342
9.5.2　坐標(biāo)軸的刻度屬性　343
9.5.3　坐標(biāo)軸的照相機(jī)屬性　344
9.5.4　坐標(biāo)軸的尺度、方向?qū)傩浴?46
9.6　本章小結(jié)　346第10章　圖形用戶(hù)界面　347
10.1　圖形用戶(hù)界面介紹　347
10.2　圖形用戶(hù)界面控件　349
10.2.1　圖形用戶(hù)界面控件的創(chuàng)建　349
10.2.2　鼠標(biāo)動(dòng)作執(zhí)行　353
10.2.3　事件隊(duì)列的執(zhí)行順序　355
10.2.4　回調(diào)函數(shù)的編寫(xiě)　355
10.3　對(duì)話框?qū)ο蟆?60
10.4　界面菜單　364
10.5　編寫(xiě)M文件　368
10.6　圖形界面創(chuàng)建工具GUIDE　370
10.6.1　GUIDE的啟動(dòng)　370
10.6.2　創(chuàng)建圖形用戶(hù)界面對(duì)象　372
10.6.3　設(shè)置組件的屬性　375
10.6.4　編寫(xiě)回調(diào)函數(shù)　377
10.6.5　圖形用戶(hù)界面的執(zhí)行　379
10.6.6　GUIDE創(chuàng)建的工具　379
10.6.7　創(chuàng)建帶UIcontrol控件的圖形界面　381
10.6.8　創(chuàng)建帶菜單和坐標(biāo)軸的圖形界面　384
10.7　本章小結(jié)　388第11章　文件讀取I/O　389
11.1　工作空間數(shù)據(jù)讀取　389
11.2　數(shù)據(jù)文件的導(dǎo)入和導(dǎo)出　391
11.3　底層文件讀取I/O　393
11.4　文件名稱(chēng)處理　395
11.5　處理二進(jìn)制文件　397
11.5.1　讀取M文件　397
11.5.2　讀取文本文件　399
11.5.3　寫(xiě)入文本文件　401
11.6　處理文本文件　402
11.6.1　使用csvread讀取文本文件　402
11.6.2　使用dlmread讀入數(shù)據(jù)　403
11.6.3　使用textread讀入文件　405
11.6.4　使用textscan讀入數(shù)據(jù)　407
11.6.5　使用csvwrite輸出文本數(shù)據(jù)　408
11.6.6　使用dlmwrite輸出數(shù)據(jù)　409
11.7　圖像文件讀入和輸出　410
11.7.1　圖像文件讀入　410
11.7.2　圖像文件輸出　412
11.8　本章小結(jié)　413第12章　MATLAB 7.x的編譯器　414
12.1　編譯器概述　414
12.2　編譯器的安裝和配置　415
12.2.1　安裝前提　415
12.2.2　編譯器的安裝　415
12.2.3　配置編譯器　415
12.3　編譯過(guò)程　420
12.3.1　安裝MCR　421
12.3.2　MCR編譯過(guò)程　422
12.4　編譯命令　423
12.5　編譯生成獨(dú)立運(yùn)行程序　425
12.5.1　編譯M文件　425
12.5.2　M文件和C文件的混合編譯　428
12.5.3　編譯圖形繪制M文件　430
12.6　調(diào)用M文件中的函數(shù)接口　434
12.7　編譯生成共享庫(kù)函數(shù)　438
12.8　本章小結(jié)　446第13章　應(yīng)用程序接口　447
13.1　C語(yǔ)言MEX文件　447
13.1.1　MEX文件的數(shù)據(jù)　447
13.1.2　C-MEX文件的調(diào)用　448
13.1.3　創(chuàng)建MEX文件　451
13.2　FORTRAN語(yǔ)言的MEX文件　454
13.2.1　FORTRAN-MEX函數(shù)的調(diào)用　454
13.2.2　MEX函數(shù)　456
13.3　MAT文件　458
13.3.1　MAT函數(shù)　458
13.3.2　C語(yǔ)言創(chuàng)建MAT文件　459
13.3.3　FORTRAN語(yǔ)言創(chuàng)建MAT文件　462
13.4　MATLAB的引擎技術(shù)　465
13.4.1　MATLAB引擎技術(shù)簡(jiǎn)介　466
13.4.2　創(chuàng)建使用引擎技術(shù)程序　467
13.5　Java語(yǔ)言接口　471
13.5.1　MATLAB中的Java接口　471
13.5.2　Java接口程序應(yīng)用　477
13.6　本章小結(jié)　484參考文獻(xiàn)　486