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第1章 MATLAB概述1

1.1 MATLAB简介1

1.2 MATLAB主要功能2

1.2.1 开发算法和应用程序2

1.2.2 分析和访问数据3

1.2.3 数据可视化3

1.2.4 数值计算4

1.2.5 发布结果和部署应用程序5

1.3 MATLAB的安装与启动5

1.3.1 MATLAB的安装5

1.3.2 MATLAB的启动7

1.3.3 Desktop操作界面简介8

1.4 Command Window运行入门9

1.4.1 命令行的使用9

1.4.2 数值、变量和表达式10

1.4.3 命令行的特殊输入方法12

1.4.4 Command Window的显示格式14

1.4.5 Command Window的常用快捷键与命令14

1.5 Command History窗口15

1.6 Current Folder窗口17

1.7 Workspace和VariableEditor窗口18

1.7.1 Workspace窗口18

1.7.2 Variable Editor窗口19

1.8 命令行辅助功能与Function Browser19

1.9 帮助系统21

1.9.1 帮助浏览器21

1.9.2 在Command Window中查询帮助23

第2章 矩阵和数组25

2.1 矩阵的创建与合并25

2.1.1 创建简单矩阵25

2.1.2 创建特殊矩阵27

2.1.3 矩阵的合并27

2.2 矩阵的寻访与赋值28

2.2.1 矩阵的标识28

2.2.2 矩阵的寻访29

2.2.3 矩阵的赋值30

2.3 进行数组运算的常用函数30

2.3.1 函数数组运算规则的定义30

2.3.2 进行数组运算的常用函数31

2.4 查询矩阵信息32

2.4.1 矩阵的形状信息32

2.4.2 矩阵的数据类型32

2.4.3 矩阵的数据结构33

2.5 数组运算与矩阵运算33

2.6 矩阵的重构34

2.6.1 矩阵元素的扩展与删除34

2.6.2 矩阵的重构35

2.7 稀疏矩阵37

2.7.1 稀疏矩阵的存储方式37

2.7.2 稀疏矩阵的创建38

2.7.3 稀疏矩阵的运算41

2.7.4 稀疏矩阵的交换与重新排序42

2.7.5 稀疏矩阵视图44

2.8 多维数组44

2.8.1 多维数组的创建44

2.8.2 多维数组的寻访与重构47

2.9 多项式的表达式及其操作50

2.9.1 多项式的表达式和创建方法50

2.9.2 多项式运算函数51

第3章 数据类型53

3.1 数值型53

3.2 逻辑型53

3.2.1 逻辑型简介53

3.2.2 返回逻辑结果的函数54

3.2.3 运算符的优先级56

3.3 字符和字符串57

3.3.1 创建字符串57

3.3.2 比较字符串58

3.3.3 查找与替换字符串59

3.3.4 类型转换60

3.3.5 字符串应用函数小结61

3.4 结构数组62

3.4.1 结构数组的创建63

3.4.2 结构数组的寻访65

3.4.3 结构数组域的基本操作66

3.4.4 结构数组的操作67

3.5 元胞数组69

3.5.1 元胞数组的创建70

3.5.2 元胞数组的寻访71

3.5.3 元胞数组的基本操作72

3.5.4 元胞数组的操作函数72

3.6 Map容器74

3.6.1 Map容器数据类型介绍74

3.6.2 Map对象的创建75

3.6.3 Map对象内容的查看76

3.6.4 Map对象的读写77

3.6.5 Map 对象中键和值的修改79

3.6.6 映射其他数据类型81

3.7 日期和时间82

3.7.1 创建日期和时间数组82

3.7.2 日期和时间元素86

3.7.3 日期和时间的计算与绘图88

3.7.4 以日期和时间作为数值和字符92

3.8 类别数组93

3.9 表97

第4章 数值计算106

4.1 因式分解106

4.1.1 行列式、逆和秩106

4.1.2 Cholesky因式分解108

4.1.3 LU因式分解109

4.1.4 QR因式分解110

4.1.5 范数111

4.2 矩阵特征值和奇异值112

4.2.1 特征值和特征向量的求取112

4.2.2 奇异值分解114

4.3 概率和统计115

4.3.1 基本分析函数115

4.3.2 概率函数、分布函数、逆分布函数和随机数125

4.4 数值求导与积分126

4.4.1 导数与梯度126

4.4.2 一元函数的数值积分127

4.4.3 二重积分的数值计算129

4.4.4 三重积分的数值计算129

4.5 插值130

4.5.1 一维数据插值130

4.5.2 二维数据插值131

4.5.3 多维插值132

4.5.4 样条插值133

4.6 曲线拟合134

4.6.1 最小二乘原理及其曲线拟合算法134

4.6.2 曲线拟合的实现134

4.7 傅里叶分析135

4.8 微分方程137

4.8.1 常微分方程137

4.8.2 偏微分方程140

第5章 符号计算143

5.1 符号变量、表达式及符号方程143

5.1.1 符号变量与表达式的创建143

5.1.2 符号计算中的运算符和基本函数145

5.1.3 创建符号方程146

5.2 符号微积分146

5.2.1 符号求导与微分146

5.2.2 符号求极限148

5.2.3 符号积分149

5.2.4 级数求和149

5.2.5 泰勒级数150

5.3 符号表达式的化简与替换151

5.3.1 符号表达式的化简151

5.3.2 符号表达式的替换156

5.4 符号可变的精度计算159

5.5 符号线性代数161

5.5.1 基础代数运算161

5.5.2 线性代数运算162

5.6 符号方程求解164

5.6.1 求代数方程的符号解164

5.6.2 求代数方程组的符号解164

5.6.3 求微分方程的符号解166

5.6.4 求微分方程组的符号解168

5.7 符号积分变换168

5.7.1 傅里叶变换及其反变换168

5.7.2 拉普拉斯变换及其反变换170

5.7.3 z变换及其反变换171

第6章 MATLAB编程基础173

6.1 M文件173

6.1.1 M文件编辑器174

6.1.2 M文件的基本内容175

6.1.3 脚本式M文件178

6.1.4 函数式M文件178

6.2 流程控制179

6.2.1 顺序结构179

6.2.2 if语句180

6.2.3 switch语句181

6.2.4 for循环182

6.2.5 while循环183

6.2.6 continue命令184

6.2.7 break命令185

6.2.8 return命令185

6.2.9 人机交互命令186

6.3 函数的类型188

6.3.1 主函数188

6.3.2 子函数188

6.3.3 私有函数189

6.3.4 嵌套函数190

6.3.5 重载函数193

6.3.6 匿名函数193

6.4 函数的变量197

6.4.1 变量类型197

6.4.2 变量的传递199

6.5 函数句柄201

6.5.1 函数句柄的创建201

6.5.2 函数句柄的调用202

6.5.3 函数句柄的操作202

6.6 串演算函数204

6.6.1 eval函数204

6.6.2 feval函数205

6.6.3 inline函数205

6.7 内存的使用206

6.7.1 内存管理函数207

6.7.2 高效使用内存的策略207

6.7.3 解决“Out of Memory”问题209

6.8 程序调试和优化209

6.8.1 使用Debugger窗口调试210

6.8.2 在命令窗口中调试213

6.8.3 通过Profiler检测性能216

6.9 错误处理219

6.9.1 使用try…catch语句捕捉错误219

6.9.2 处理错误和从错误中恢复219

6.9.3 警告221

第7章 数据可视化224

7.1 绘图的基本知识224

7.1.1 离散数据和离散函数的可视化224

7.1.2 连续函数的可视化225

7.1 .3 可视化的一般步骤226

7.2 二维图形226

7.2.1 基本绘图函数227

7.2.2 曲线的色彩、线型和数据点型229

7.2.3 坐标、刻度和网格控制231

7.2.4 图形标识233

7.2.5 双坐标图和子图236

7.2.6 双轴对数图形238

7.2.7 特殊二维图形238

7.3 三维图形245

7.3.1 绘制三维曲线图246

7.3.2 绘制三维曲面图246

7.3.3 特殊三维图形248

7.4 三维图形的高级控制250

7.4.1 视点控制251

7.4.2 颜色的使用251

7.4.3 光照控制252

第8章 图像处理253

8.1 图像文件的操作253

8.1.1 查询图像文件的信息254

8.1.2 图像文件的读写255

8.1.3 图像文件的显示256

8.1.4 图像格式的转换257

8.2 图像的几何运算259

8.2.1 图像的平移259

8.2.2 图像的镜像变换259

8.2.3 图像的缩放260

8.2.4 图像的旋转261

8.2.5 图像的剪切262

8.3 图像的正交变换262

8.3.1 傅里叶变换262

8.3.2 离散余弦变换263

8.3.3 Radon变换265

8.4 MATLAB图像增强266

8.4.1 像素值及其统计特性266

8.4.2 对比度增强268

8.4.3 直方图均衡化270

8.4.4 空域滤波增强271

8.4.5 频域增强273

第9章 图形用户界面设计275

9.1 句柄图形对象275

9.1.1 图形对象275

9.1.2 图形对象句柄276

9.1.3 图形对象属性的获取和设置277

9.2 GUIDE简介280

9.2.1 启动GUI281

9.2.2 Layout编辑器281

9.2.3 运行GUI282

9.3 创建GUI282

9.3.1 GUI的布局282

9.3.2 菜单的创建283

9.3.3 控件287

9.4 回调函数291

9.4.1 变量的传递291

9.4.2 函数编写292

9.5 GUI设计示例294

第10章 数据文件I/O301

10.1 处理文件名称301

10.2 MATLAB支持的文件格式302

10.3 导入向导的使用303

10.4 MAT文件的读写304

10.4.1 MAT文件的写入304

10.4.2 MAT文件的读取306

10.5 Text文件的读写306

10.5.1 Text文件的读取307

10.5.2 Text文件的写入309

10.6 Excel文件的读写310

10.7 音频／视频文件操作312

10.7.1 获取音频／视频文件的文件头信息312

10.7.2 音频／视频文件的导入与导出312

第11章 MATLAB优化问题应用314

11.1 MATLAB优化工具箱314

11.1.1 MATLAB求解器314

11.1.2 极小值优化315

11.1.3 多目标优化322

11.1.4 方程组求解323

11.1.5 最小二乘及数据拟合324

11.2 模式搜索法325

11.3 模拟退火算法327

11.3.1 模拟退火算法简介327

11.3.2 模拟退火算法的应用327

11.3.3 关于计算结果的说明329

11.4 遗传算法329

11.4.1 遗传算法简介329

11.4.2 遗传算法的应用331

11.5 Optimization Tool简介333

第12章 信号处理336

12.1 信号处理基本理论336

12.1.1 信号的生成336

12.1.2 数字滤波器结构340

12.2 IIR滤波器的MATLAB实现342

12.2.1 IIR滤波器经典设计342

12.2.2 IIR滤波器直接设计法349

12.2.3 广义巴特沃思IIR滤波器设计350

12.3 FIR滤波器的MATLAB实现351

12.3.1 FIR滤波器设计352

12.3.2 firl函数352

12.3.3 fir2函数354

第13章 Simulink仿真355

13.1 Simulink简介355

13.1.1 Simulink功能与特点355

13.1.2 Simulink的安装与启动356

13.2 Simulink基础358

13.2.1 Simulink模型的含义358

13.2.2 Simulink模块操作358

13.2.3 Simulink信号线操作362

13.2.4 Simulink对模型的注释363

13.2.5 Simulink中常用的模型库363

13.2.6 Simulink仿真配置366

13.3 Simulink动态系统仿真370

13.3.1 简单系统的仿真分析370

13.3.2 离散系统的仿真分析372

13.3.3 连续系统的仿真分析374

13.4 Simulink模型中的子系统377

13.4.1 子系统的建立377

13.4.2 子系统的封装378

13.5 Simulink中的S函数383

13.5.1 S函数383

13.5.2 S函数的作用和原理383

13.5.3 用M文件创建S函数384

第14章 应用程序接口387

14.1 MATLAB应用程序接口介绍387

14.2 MATLAB调用C/C＋＋388

14.2.1 MATLAB MEX文件388

14.2.2 C/C＋＋MEX文件的使用391

14.3 在C/C＋＋中调用MATLAB引擎397

14.3.1 MATLAB计算引擎概述397

14.3.2 MATLAB计算引擎库函数397

14.3.3 在C/C＋＋中调用MATLAB引擎的示例399

14.4 MATLAB编译器404

14.4.1 MATLAB编译器的安装和设置405

14.4.2 MATLAB编译器的使用405

14.4.3 独立应用程序407

第15章 MATLAB基础计算技巧416

15.1 MATLAB数组创建与重构技巧416

15.2 MATLAB数据类型使用技巧422

15.3 MATLAB数值计算技巧424

15.4 MATLAB文件读取操作技巧426

15.5 MATLAB绘图技巧427

第16章 MATLAB编程技巧430

16.1 MATLAB编程风格430

16.1.1 命名规则430

16.1.2 文件与程序结构432

16.1.3 基本语句433

16.1.4 排版、注释与文档436

16.2 MATLAB编程注意事项439

16.3 内存的使用440

16.4 提高MATLAB运行效率441

16.4.1 提高运行效率的基本原则441

16.4.2 提高运行效率的示例443

第17章 MATLAB在数学建模中的应用446

17.1 MATLAB蒙特卡罗模拟446

17.1.1 蒙特卡罗方法简介446

17.1.2 蒙特卡罗方法编程示例447

17.2 MATLAB灰色系统的理论与应用448

17.2.1 GM（1，1）预测模型简介449

17.2.2 灰色预测计算示例450

17.3 MATLAB模糊聚类分析452

17.3.1 模糊聚类分析简介452

17.3.2 模糊聚类分析应用示例453

17.4 MATLAB层次分析法的应用457

17.4.1 层次分析法简介457

17.4.2 层次分析法的应用460