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第Ⅰ篇 基础知识3

第1章 认识MATLAB3

1.1 MATLAB到底有多厉害3

1.2 MATLAB概述3

1.2.1 MATLAB的语言特点及应用领域3

1.2.2 MathWorks公司及其产品概述4

1.2.3 MATLAB的语言特点5

1.2.4 MATLAB的组成5

1.2.5 MATLAB R2016b新增功能6

1.3 MATLAB的行业应用7

1.4 初次使用MATLAB8

1.4.1 直接使用MATLAB命令8

1.4.2 一个简单的MATLAB程序10

第2章 MATLAB基础14

2.1 MATLAB R2016b的安装与启动14

2.1.1 对计算机配置的要求14

2.1.2 安装MATLAB14

2.1.3 启动和退出MATLAB17

2.1.4 卸载MATLAB18

2.2 MATLAB R2016b的目录结构18

2.3 MATLAB R2016b的工作界面18

2.3.1 菜单工具栏19

2.3.2 命令行窗口20

2.3.3 工作区21

2.3.4 命令历史记录窗口22

2.4 MATLAB R2016b的帮助系统22

2.4.1 使用帮助浏览器窗口22

2.4.2 使用帮助命令23

2.4.3 演示帮助24

2.5 疑难解答24

第Ⅱ篇 语法基础27

第3章 MATLAB的基本使用27

3.1 MATLAB的通用命令27

3.2 MATLAB的文件管理28

3.2.1 当前文件夹浏览器和路径管理器28

3.2.2 搜索路径及其设置29

3.3 MATLAB表达式中的变量和关键字30

3.3.1 变量30

3.3.2 关键字30

3.4 MATLAB的数据类型31

3.4.1 数值31

3.4.2 逻辑型数值34

3.4.3 字符串35

3.4.4 单元数组35

3.4.5 结构体35

3.4.6 日期和时间37

3.5 MATLAB的运算符和基本运算38

3.5.1 算术运算符38

3.5.2 关系运算符39

3.5.3 逻辑运算符39

3.5.4 运算符优先级40

3.6 MATLAB的标点符号40

3.7 MATLAB的脚本文件42

3.8 疑难解答42

第4章 MATLAB编程基础44

4.1 M文件44

4.1.1 概述44

4.1.2 函数变量45

4.1.3 函数参数45

4.1.4 函数句柄48

4.1.5 函数类型49

4.2 MATLAB的程序控制结构51

4.2.1 条件控制语句51

4.2.2 循环控制语句53

4.2.3 误差控制语句54

4.2.4 其他流程控制语句55

4.3 文件操作57

4.3.1 文件的打开与关闭58

4.3.2 文件I/O59

4.4 MATLAB程序优化62

4.4.1 通过Profiler进行程序运行分析62

4.4.2 通过tic函数和toc函数进行程序运行分析64

4.4.3 程序优化的常用方法64

4.5 程序调试65

4.5.1 直接调试法66

4.5.2 利用调试工具进行的调试法66

4.6 疑难解答67

第5章 MATLAB的数组与矩阵操作67

5.1 数组（矩阵）的生成及初等运算70

5.1.1 数组（矩阵）的生成70

5.1.2 冒号表达式71

5.2 基本的数组操作71

5.2.1 数组元素的寻址71

5.2.2 数组元素的查找72

5.2.3 数组元素的排序72

5.2.4 矩阵转置73

5.2.5 矩阵重排73

5.2.6 矩阵的拆分74

5.2.7 矩阵的连接76

5.2.8 矩阵变换77

5.3 数组的运算78

5.3.1 数值运算78

5.3.2 逻辑运算78

5.3.3 关系运算79

5.3.4 向量的点积、叉积、混合积79

5.3.5 范数80

5.4 数组的保存和载入81

5.5 矩阵运算81

5.5.1 基本运算81

5.5.2 点运算85

5.6 矩阵分析86

5.6.1 常用矩阵86

5.6.2 矩阵的特征参数89

5.7 稀疏矩阵92

5.7.1 稀疏矩阵的生成92

5.7.2 转换成满矩阵93

5.7.3 对非零元素进行操作93

5.7.4 特殊的稀疏矩阵94

5.8 疑难解答95

第6章 常用数学函数98

6.1 初等数学函数98

6.1.1 三角函数98

6.1.2 指数和对数函数99

6.1.3 复数处理函数100

6.1.4 离散函数101

6.2 特殊数学函数103

6.3 综合应用105

6.4 疑难解答106

第7章 符号运算108

7.1 符号变量、符号表达式和符号方程的生成108

7.1.1 使用sym函数生成符号变量和符号表达式108

7.1.2 使用syms函数定义符号变量和符号表达式109

7.1.3 符号方程的生成109

7.2 符号变量的基本操作109

7.2.1 Findsym函数：寻找符号变量109

7.2.2 符号运算的精度确定110

7.3 符号表达式的基本操作111

7.3.1 四则运算111

7.3.2 符号多项式的因式分解与展开111

7.3.3 提取有理式的分子和分母113

7.3.4 符号表达式的化简113

7.3.5 符号表达式的替换114

7.3.6 反函数的求解114

7.3.7 复合函数115

7.4 符号矩阵的生成和运算116

7.4.1 符号矩阵的生成116

7.4.2 符号矩阵的运算117

7.5 符号微积分118

7.5.1 符号极限118

7.5.2 符号微分119

7.5.3 符号积分120

7.6 符号积分变换121

7.6.1 Fourier变换及其逆变换121

7.6.2 Laplace变换及其逆变换122

7.6.3 z变换及其逆变换123

7.7 符号方程的求解125

7.7.1 代数方程求解125

7.7.2 微分方程求解126

7.8 综合应用127

7.9 疑难解答128

第8章 数值运算130

8.1 多项式计算130

8.1.1 多项式的表示130

8.1.2 多项式的运算130

8.2 极限运算133

8.3 线性方程组求解133

8.3.1 利用左除运算求解线性方程组133

8.3.2 利用矩阵求逆求解线性方程组134

8.3.3 利用矩阵分解求解线性方程组135

8.4 非线性方程组求解138

8.4.1 单变量非线性方程的求解138

8.4.2 非线性方程组的求解138

8.5 数值积分与微分139

8.5.1 数值微分139

8.5.2 数值积分141

8.6 综合应用144

8.7 疑难解答145

第9章 数据分析150

9.1 插值与拟合150

9.1.1 插值150

9.1.2 拟合151

9.2 最优化计算152

9.2.1 优化问题的求解过程152

9.2.2 线性规划154

9.2.3 非线性规划157

9.2.4 最小二值问题163

9.3 概率统计与分析166

9.3.1 统计量操作166

9.3.2 统计分析167

9.3.3 概率密度与分布169

9.4 小波分析170

9.4.1 小波分析基础170

9.4.2 去噪与压缩175

9.5 综合应用180

9.6 疑难解答182

第10章 图形句柄184

10.1 句柄对象184

10.2 对象属性185

10.3 图形句柄创建实例186

10.4 综合应用191

10.5 疑难解答192

第Ⅲ篇 数据可视化197

第11章 二维数据可视化197

11.1 图形绘制基础197

11.1.1 离散数据及离散函数197

11.1.2 连续函数197

11.1.3 图形绘制的基本步骤198

11.1.4 图形绘制示例198

11.2 二维图形绘制199

11.2.1 plot指令199

11.2.2 格栅202

11.2.3 文字说明203

11.2.4 线型、标记和颜色204

11.2.5 坐标轴设置205

11.2.6 图形叠绘208

11.2.7 子图绘制208

11.2.8 交互式绘图209

11.2.9 双坐标轴绘图210

11.2.10 fplot绘图指令211

11.2.11 ezplot绘图指令212

11.2.12 特殊坐标轴绘图213

11.3 二维特殊图形函数215

11.3.1 柱状图215

11.3.2 面积图216

11.3.3 实心图217

11.3.4 向量图218

11.3.5 饼图219

11.3.6 直方图220

11.4 疑难解答220

第12章 三维数据可视化222

12.1 三维图形绘制222

12.1.1 曲线图绘制222

12.1.2 三维网线图绘制223

12.1.3 曲面图的绘制225

12.2 三维隐函数绘图226

12.3 三维图形的修饰处理228

12.3.1 三维图形的视点处理228

12.3.2 色彩处理229

12.3.3 光照处理230

12.4 疑难解答231

第Ⅳ篇 编程设计235

第13章 图形用户界面设计235

13.1 使用GUIDE创建GUI235

13.1.1 GUIDE编辑界面简介235

13.1.2 菜单设计实例236

13.1.3 包含控件的GUI设计实例237

13.1.4 M文件和FIG文件241

13.2 GUI编程241

13.3 实例解析243

13.3.1 实例1：peaks函数的轮廓图绘制243

13.3.2 实例2：用控件控制图形的属性246

13.3.3 实例3：TeapotdemoGUI的制作过程剖析251

13.4 疑难解答254

第14章 Simulink仿真基础256

14.1 Simulink简介256

14.2 一个简单的Simulink仿真示例256

14.3 Simulink的基本模块259

14.3.1 Simulink的基本模块及其功能259

14.3.2 常用模块的参数和属性设置261

14.4 Simulink的基本操作264

14.4.1 Simulink的文件操作264

14.4.2 模块的操作264

14.4.3 信号线的操作265

14.4.4 给模型添加文本注释266

14.5 复杂系统的仿真266

14.5.1 仿真的设置267

14.5.2 连续系统仿真示例269

14.5.3 离散系统仿真示例270

14.6 子系统与封装272

14.6.1 建立子系统272

14.6.2 子系统的封装273

14.7 疑难解答276

第15章 文件读取I/O280

15.1 文件夹的管理280

15.1.1 当前文件夹管理280

15.1.2 创建文件夹280

15.1.3 删除文件夹280

15.1.4 复制或移动文件夹281

15.2 打开和关闭文件281

15.2.1 打开文件281

15.2.2 关闭文件281

15.3 工作区文件—MAT文件282

15.3.1 输出数据到MAT文件282

15.3.2 读取MAT文件—load函数283

15.4 读／写二进制文件284

15.4.1 写二进制文件285

15.4.2 读二进制文件286

15.5 格式化读写文件286

15.5.1 格式化读取286

15.5.2 格式化写入287

15.6 文件内的位置控制288

15.7 综合应用289

15.8 疑难解答290

第16章 MATLAB编译器292

16.1 MATLAB编译器概述292

16.2 编译器的安装与配置292

16.2.1 编译器的安装292

16.2.2 编译器的配置292

16.3 编译命令mcc293

16.4 编译生成独立运行程序293

16.4.1 编译M文件294

16.4.2 编译图形绘制M文件294

16.4.3 由含feval指令的M文件生成EXE文件296

16.5 综合应用297

16.6 疑难解答298

第17章 外部接口应用300

17.1 接口概述300

17.1.1 MEX文件介绍300

17.1.2 MAT文件介绍300

17.1.3 MATLAB计算引擎介绍300

17.2 基于C/C+++语言的MEX文件应用301

17.2.1 MEX文件结构301

17.2.2 创建C/C++++MEX文件302

17.2.3 调试C/C++++语言MEX程序文件303

17.3 基于C/C+++语言的MAT文件应用303

17.3.1 使用C/C++++语言读取和创建MAT文件的过程303

17.3.2 使用C/C++++语言读取MAT文件示例304

17.3.3 使用C/C++++语言创建MAT文件示例306

17.4 基于C/C+++语言的计算引擎应用310

17.4.1 MATLAB引擎库函数310

17.4.2 创建MATLAB引擎调用源程序311

17.5 MATLAB中Java语言的调用315

17.5.1 Java接口使用315

17.5.2 Java接口编程应用示例316

17.6 综合应用317

17.7 疑难解答320

第Ⅴ篇 综合实战323

第18章 MATLAB在信号与系统中的应用323

18.1 典型连续时间信号描述及运算323

18.1.1 典型连续信号波形的绘制323

18.1.2 连续时间信号的运算325

18.2 线性系统时域分析326

18.2.1 连续时间信号卷积326

18.2.2 线性系统时域分析328

18.3 连续系统频域分析330

18.4 连续时间系统S域零极点分析332

18.4.1 零极点分布与系统稳定性332

18.4.2 零极点分布与系统冲激响应时域特性333

18.4.3 由连续系统零极点分布分析系统的频率特性335

18.5 综合应用337

18.6 疑难解答338

第19章 MATLAB在数字信号处理中的应用338

19.1 离散时间信号的MATLAB实现342

19.1.1 正弦序列342

19.1.2 指数序列342

19.1.3 单位抽样序列344

19.1.4 单位阶跃序列345

19.2 基于MATLAB的快速Fourier变换346

19.2.1 快速Fourier变换的用法346

19.2.2 运用FFT进行简单滤波348

19.3 IIR数字滤波器的设计349

19.3.1 模拟原型滤波器349

19.3.2 频率变换350

19.3.3 滤波器最小阶数选择351

19.3.4 模拟滤波器到数字滤波器的转换352

19.3.5 完全工具函数设计IIR滤波器354

19.4 IIR滤波器直接设计356

19.5 FIR滤波器设计357

19.5.1 运用窗函数设计数字滤波器357

19.5.2 标准型FIR滤波器359

19.5.3 多频带FIR滤波器360

19.6 综合应用361

19.7 疑难解答362

第20章 MATLAB在通信原理中的应用362

20.1 幅度调制364

20.1.1 BASK调制364

20.1.2 MASK调制365

20.1.3 QAM调制366

20.2 相位调制367

20.2.1 PSK调制367

20.2.2 OQPSK调制368

20.3 频率调制369

20.3.1 BFSK调制370

20.3.2 MFSK调制371

20.3.3 CPM调制372

20.4 数字信号的解调376

20.4.1 BASK解调376

20.4.2 QAM解调377

20.4.3 BPSK解调378

20.4.4 BFSK解调380

20.5 综合应用381

20.6 疑难解答383

第21章 MATLAB在图像处理领域的应用383

21.1 图像表达与显示386

21.1.1 图像类型及存储方式386

21.1.2 图像转换386

21.1.3 读／写图像文件386

21.1.4 图像显示387

21.1.5 彩色图像表示模式387

21.1.6 常用的彩色图像处理函数387

21.2 图像运算389

21.2.1 直方图389

21.2.2 直方图均衡389

21.2.3 灰度线性变换390

21.2.4 灰度非线性变换391

21.3 图像变换392

21.3.1 图像缩放392

21.3.2 图像旋转393

21.4 图像分析与增强393

21.4.1 线性空域滤波394

21.4.2 非线性空域滤波394

21.5 图像区域处理395

21.5.1 最大类间方差法396

21.5.2 常用的彩色图像处理函数396

21.6 综合应用398

21.7 疑难解答400

第22章 MATLAB在金融领域的应用400

22.1 数据读取402

22.2 绘制线型图402

22.3 绘制K线图403

22.4 绘制移动平均线404

22.5 绘制布林带406

22.6 综合应用408

22.7 疑难解答409