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第1章 MATLAB R2012A概述1

1.1 MATLAB R2012a简介2

1.1.1 MathWorks及其产品概述2

1.1.2 MATLAB的发展历史2

1.1.3 MATLAB与其他数学软件3

1.1.4 MATLAB的主要特点4

1.1.5 MATLAB的系统组成4

1.1.6 MATLAB工具箱简介5

1.1.7 MATLAB R2012a新特性6

1.2 MATLAB R2012a的安装与卸载7

1.2.1 系统要求7

1.2.2 安装过程7

1.2.3 MATLAB的卸载10

1.3 MATLAB R2012a的目录结构10

1.4 MATLAB R2012a的工作环境11

1.4.1 Start按钮11

1.4.2 菜单栏12

1.4.3 工具栏16

1.4.4 命令窗口（Command Window）17

1.4.5 工作空间（Workspace）18

1.4.6 命令历史窗口（Command History）19

1.5 MATLAB R2012a的通用命令20

1.6 MATLAB R2012a的文件管理21

1.6.1 当前目录浏览器和路径管理器21

1.6.2 搜索路径及其设置21

1.7 MATLAB R2012a的帮助系统23

1.7.1 纯文本帮助23

1.7.2 演示（Demos）帮助24

1.7.3 帮助导航浏览器26

1.8 MATLAB使用初步27

1.9 本章小结28

第2章 MATLAB基础知识29

2.1 数据类型30

2.1.1 数值类型30

2.1.2 逻辑类型34

2.1.3 字符和字符串36

2.1.4 函数句柄39

2.1.5 结构体类型41

2.1.6 单元数组类型44

2.1.7 单元数组类型（cell）45

2.1.8 map容器类型48

2.2 基本矩阵操作52

2.2.1 矩阵和数组的概念及其区别52

2.2.2 矩阵的构造53

2.2.3 矩阵大小及结构的改变57

2.2.4 矩阵下标引用58

2.2.5 矩阵信息的获取61

2.2.6 矩阵的保存和加载65

2.3 运算符71

2.3.1 算术运算符71

2.3.2 关系运算符73

2.3.3 逻辑运算符74

2.3.4 运算优先级75

2.4 字符串处理函数76

2.4.1 字符串的构造76

2.4.2 字符串比较函数77

2.4.3 字符串查找和替换函数78

2.4.4 字符串——数值转换79

2.5 本章小结80

第3章 数组与矩阵81

3.1 数组运算82

3.1.1 数组的创建和操作82

3.1.2 数组的常见运算85

3.2 矩阵操作89

3.2.1 创建矩阵89

3.2.2 改变矩阵大小94

3.2.3 重构矩阵96

3.3 矩阵元素的运算96

3.3.1 矩阵加减运算96

3.3.2 矩阵乘法运算98

3.3.3 矩阵的除法运算99

3.3.4 矩阵的幂运算100

3.3.5 矩阵元素的查找100

3.3.6 矩阵元素的排序101

3.3.7 矩阵元素的求和102

3.3.8 矩阵元素的求积102

3.3.9 矩阵元素的差分103

3.4 矩阵运算104

3.4.1 矩阵分析104

3.4.2 矩阵分解110

3.4.3 特征值和特征向量116

3.5 稀疏矩阵118

3.5.1 稀疏矩阵的存储方式119

3.5.2 稀疏矩阵的生成119

3.5.3 稀疏矩阵的运算124

3.6 本章小结124

第4章 MATLAB编程基础125

4.1 M文件编辑器126

4.2 变量128

4.2.1 变量的命名128

4.2.2 变量的类型129

4.2.3 MATLAB默认的特殊变量129

4.2.4 关键字130

4.3 MATLAB的控制流130

4.3.1 顺序结构130

4.3.2 if-else-end分支结构131

4.3.3 switch-case133

4.3.4 try-catch结构135

4.3.5 for循环结构136

4.3.6 while循环结构137

4.4 控制程序流的其他常用指令139

4.4.1 return指令139

4.4.2 input和keyboard指令139

4.4.3 yesinput指令139

4.4.4 pause指令140

4.4.5 continue指令140

4.4.6 break指令140

4.4.7 error和warning指令141

4.5 脚本和函数141

4.5.1 脚本141

4.5.2 函数142

4.5.3 M文件的一般结构144

4.5.4 匿名函数、子函数、私有函数与私有目录146

4.5.6 重载函数148

4.5.7 eval、feval函数和内联函数148

4.5.8 内联函数151

4.5.9 向量化和预分配154

4.5.10 函数的函数154

4.5.11 P码文件155

4.6 M文件中变量的检测与传递157

4.6.1 输入／输出变量检测指令157

4.6.2 “可变数量”输入／输出变量157

4.6.3 跨空间变量传递159

4.7 MATLAB程序的调试162

4.7.1 程序调试的基本概念162

4.7.2 直接调试法163

4.7.3 使用调试函数进行调试163

4.7.4 工具调试法167

4.7.5 程序的性能优化技术168

4.8 小结170

第5章 数据可视化171

5.1 图形绘制172

5.1.1 离散数据及离散函数172

5.1.2 连续函数173

5.1.3 图形绘制示例174

5.1.4 图形绘制的基本步骤175

5.2 二维图形绘制175

5.2.1 plot指令176

5.2.2 格栅182

5.2.3 文字说明182

5.2.4 线型、标记和颜色185

5.2.5 坐标轴设置188

5.2.6 图形迭绘189

5.2.7 子图绘制190

5.2.7 交互式绘图191

5.2.8 双坐标轴绘制192

5.2.9 fiplot绘图指令193

5.2.10 explot绘图指令195

5.2.11 特殊坐标轴绘图195

5.2.12 二维特殊图形函数197

5.3 三维图形绘制202

5.3.1 曲线图绘制202

5.3.2 网格图绘制203

5.3.3 曲面图的绘制204

5.3.4 光照模型205

5.3.5 绘制等值线图206

5.4 四维图形可视化207

5.4.1 用颜色描述第四维207

5.4.2 其他函数208

5.5 本章小结209

第6章 数据分析211

6.1 多项式及其函数212

6.1.1 多项式的表达式和创建212

6.1.2 多项式求根213

6.1.3 多项式的四则运算214

6.1.4 多项式的导数、积分与估值216

6.1.5 多项式运算函数及操作指令217

6.1.6 有理多项式218

6.2 数据插值219

6.2.1 一维插值220

6.2.2 二维插值223

6.3 函数的极限224

6.3.1 极限的概念224

6.3.2 求极限的函数224

6.4 函数数值积分226

6.4.1 数值积分问题的数学表述227

6.4.2 一元函数的数值积分227

6.4.3 多重数值积分229

6.5 本章小结230

第7章 符号数学计算231

7.1 MATLAB符号计算概述232

7.2 符号对象和符号表达式232

7.2.1 符号对象的创建命令232

7.2.2 符号对象的创建示例233

7.2.3 符号计算中的运算符和函数236

7.2.4 符号对象的类别识别函数240

7.2.5 符号表达式中的变量确定242

7.2.6 符号精度计算242

7.3 符号表达式操作244

7.3.1 符号表达式显示244

7.3.2 符号表达式合并244

7.3.3 符号表达式展开245

7.3.4 符号表达式嵌套246

7.3.5 符号表达式分解247

7.3.6 符号表达式化简247

7.4 符号表达式替换249

7.4.1 subs替换函数249

7.4.2 subexpr替换函数250

7.5 符号函数的操作251

7.5.1 复合函数操作251

7.5.2 反函数操作252

7.6 符号微积分253

7.6.1 符号表达式的极限253

7.6.2 符号表达式的微分254

7.6.3 符号表达式的积分256

7.6.4 符号表达式的级数求和257

7.6.5 符号表达式的泰勒级数257

7.7 符号积分变换258

7.7.1 傅里叶变换及其反变换258

7.7.2 拉普拉斯变换及其反变换259

7.7.3 Z变换及其反变换260

7.8 符号代数方程求解261

7.9 符号微分方程求解264

7.10 符号分析可视化266

7.10.1 funtool分析界面266

7.10.2 taylortool分析界面269

7.11 本章小结270

第8章 概率统计271

8.1 产生随机变量272

8.1.1 二项分布的随机数据的产生272

8.1.2 正态分布的随机数据的产生272

8.1.3 常见分布的随机数产生273

8.2 概率密度计算274

8.2.1 通用函数概率密度值274

8.2.2 专用函数概率密度值276

8.3 累积概率分布277

8.3.1 通用函数累积概率值277

8.3.2 专用函数累积概率值278

8.4 统计特征279

8.4.1 平均值、中值279

8.4.2 数据比较280

8.4.3 期望281

8.4.4 方差和标准差281

8.4.5 协方差与相关系数281

8.5 统计作图283

8.5.1 正整数频率表283

8.5.2 累积分布函数图形283

8.5.3 最小二乘拟合直线284

8.5.4 绘制正态分布概率图形285

8.5.5 样本数据的盒图286

8.5.6 参考线绘制286

8.5.7 样本概率图形288

8.5.8 正态拟合直方图289

8.6 本章小结290

第9章 偏微分方程工具箱291

9.1 偏微分方程（PDE）工具箱介绍292

9.1.1 偏微分方程常见类型介绍292

9.1.2 偏微分方程工具箱简介298

9.2 求解偏微分方程示例300

9.2.1 求解椭圆方程300

9.2.2 求解抛物线方程304

9.2.3 求解双曲线方程308

9.2.4 求解特征值方程313

9.3 本章小结316

第10章 优化工具箱317

10.1 优化工具箱及最优化问题介绍318

10.1.1 优化工具箱常用函数318

10.1.2 最优化问题321

10.2 线性规划324

10.2.1 线性规划函数324

10.2.2 线性规划问题的应用326

10.3 无约束非线性规划334

10.3.1 基本数学原理介绍334

10.3.2 无约束非线性规划函数335

10.3.3 无约束非线性规划问题应用339

10.4 二次规划339

10.4.1 二次规划函数quadprog339

10.4.2 二次规划问题应用341

10.5 有约束最小化342

10.5.1 有约束最小化函数fmincon342

10.5.2 有约束最小化应用346

10.6 目标规划346

10.6.1 目标规划函数fgoalattain346

10.6.2 目标规划应用350

10.7 最大最小化353

10.7.1 最大最小化函数fminimax353

10.7.2 最大最小化应用355

10.8 本章小结356

第11章 图像处理工具箱359

11.1 MATLAB图像处理基础知识360

11.1.1 MATLAB图像表达方式360

11.1.2 MATLAB支持的图像文件格式361

11.1.3 MATLAB图像类型362

11.1.4 MATLAB图像类型转换365

11.1.5 MATLAB图像数据读／写367

11.2 图像显示368

11.2.1 标准图像显示技术368

11.2.2 特殊图像显示技术370

11.3 图像运算373

11.3.1 代数运算373

11.3.2 空间变换375

11.3.3 图像配准378

11.4 图像数据变换379

11.4.1 二维傅立叶变换379

11.4.2 离散余弦变换384

11.4.3 其他变换386

11.5 图像分析与增强388

11.5.1 像素值及统计388

11.5.2 图像分析392

11.5.3 图像调整395

11.5.4 图像平滑398

11.6 图像区域处理400

11.6.1 区域设置401

11.6.2 区域滤波402

11.6.3 区域填充403

11.7 形态学操作403

11.7.1 图像膨胀403

11.7.2 图像腐蚀404

11.7.3 形态学重建405

11.8 颜色处理406

11.8.1 显示颜色406

11.8.2 减少颜色406

11.8.3 转换颜色407

11.9 本章小结408

第12章 信号处理工具箱409

12.1 MATLAB信号处理基础知识410

12.1.1 连续信号及其实现410

12.1.2 离散信号及其实现410

12.1.3 离散信号基本运算414

12.1.4 离散系统概念417

12.1.5 Z变换定义与性质418

12.1.6 离散傅立叶变换418

12.2 统计信号处理419

12.2.1 相关性与协方差419

12.2.2 频谱分析421

12.2.3 窗函数422

12.2.3 功率谱估计425

12.2.4 现代谱估计426

12.2.5 时频分析427

12.2.6 特殊变换方法428

12.2.7 重新采样431

12.3 IIR滤波器432

12.3.1 IIR滤波器优势432

12.3.2 经典滤波器设计过程432

12.3.3 经典法IIR滤波器设计432

12.2.4 直接法IIR滤波器设计439

12.4 FIR滤波器440

12.4.1 窗函数法FIR滤波器设计441

12.4.2 约束最小二乘法FIR滤波器设计442

12.4.3 其他设计方法443

12.5 参数建模444

12.5.1 时域建模444

12.5.2 频域建模446

12.6 特殊波形发生函数447

12.6.1 频率扫描余弦函数447

12.6.2 Sinc函数448

12.6.3 高斯震荡正弦脉冲448

12.6.4 三角脉冲449

12.6.5 三角波450

12.6.6 方形脉冲451

12.6.7 方波451

12.6.8 脉冲序列452

12.6.9 压控振荡波453

12.7 GUI工具454

12.7.1 信号处理综合工具454

12.7.2 波形查看器455

12.7.3 谱分析查看器455

12.7.4 滤波器可视化工具456

12.7.5 滤波器设计与分析工具456

12.7.6 滤波处理工具457

12.8 本章小结458

第13章 小波分析工具箱459

13.1 小波分析460

13.1.1 小波分析概述460

13.1.2 小波变换461

13.1.3 多分辨分析464

13.1.4 小波包分析468

13.1.5 几种常用的小波472

13.1.6 小波应用演示示例474

13.2 小波工具箱介绍476

13.2.1 小波工具箱的启动476

13.2.2 一维连续小波分析工具477

13.2.3 一维离散小波分析工具482

13.3 小波分析在图像处理中的应用488

13.3.1 基于小波变换的图像局部压缩488

13.3.2 二维小波变换的图像压缩490

13.3.3 图像压缩中阈值的确定与作用命令493

13.3.4 基于小波包变换的图像压缩495

13.3.5 小波变换用于图像去噪496

13.3.6 小波分析用于图像增强500

13.3.7 图像钝化与锐化501

13.3.8 小波分析用于图像融合504

13.3.9 小波分析用于图像分解505

13.4 本章小节508

第14章 Simulink仿真基础509

14.1 Simulink概述510

14.1.1 Simulink的基本概念510

14.1.2 Simulink的工作环境与启动512

14.1.3 Simulink模型的特点516

14.1.4 Simulink模块的组成518

14.1.5 Simulink中的数据类型519

14.1.6 Simulink中的模块和模块库523

14.1.7 Simulink常用工具528

14.1.8 Simulink的实例演示529

14.2 Simulink模型创建531

14.2.1 Simulink模块的基本操作531

14.2.2 模型和模型文件535

14.2.3 创建模型的基本步骤和技巧537

14.3 过零检测和代数环540

14.3.1 过零检测540

14.3.2 代数环542

第15章 Simulink仿真应用545

15.1 子系统的创建和封装546

15.1.1 子系统介绍546

15.1.2 创建子系统548

15.1.3 封装子系统549

15.2 仿真模型的分析553

15.2.1 模型状态的确定553

15.2.2 线性化的数学描述554

15.2.3 平衡点的分析556

15.2.4 微分方程的求解算法557

15.3 运行仿真558

15.3.1 启动仿真558

15.3.2 仿真的配置561

15.3.3 优化仿真过程565

15.4 模型调试568

15.4.1 Simulink调试器568

15.4.2 命令行调试及设置断点569

15.5 S函数的编写570

15.5.1 S函数概念及其工作原理571

15.5.2 S函数的书写572

15.5.3 S函数应用示例575

15.6 Simulink实例应用577

15.7 本章小结582

第16章 句柄图形对象583

16.1 句柄图形对象体系584

16.1.1 句柄图形组织584

16.1.2 句柄图形对象类型简介585

16.2 句柄图形对象操作585

16.2.1 创建对象585

16.2.2 访问对象句柄588

16.2.3 复制和删除对象589

16.2.4 控制图形输出591

16.2.5 保存句柄595

16.3 对象属性设置595

16.3.1 设置属性596

16.3.2 设置默认属性597

16.3.3 通用属性600

16.4 Figure对象600

16.4.1 Figure对象介绍600

16.4.2 Figure对象操作602

16.5 Axes对象602

16.5.1 坐标轴介绍602

16.5.2 标签与外观603

16.5.3 位置603

16.5.4 一图多轴604

16.5.5 坐标轴控制607

16.5.6 线条颜色控制609

16.5.7 绘图操作610

16.6 Core对象611

16.6.1 Core对象介绍611

16.6.2 Core对象创建示例612

16.7 Plot对象612

16.7.1 Plot对象介绍612

16.7.2 Plot对象创建示例613

16.7.3 连接变量613

16.8 Group对象614

16.8.1 Group对象介绍614

16.8.2 创建Group对象614

16.8.3 对象变换615

16.9 Annotation对象616

16.9.1 Annotation对象介绍616

16.9.2 Annotation对象使用示例616

16.10 本章小结617

第17章 图形用户界面619

17.1 图形用户界面介绍620

17.2 图形用户界面控件620

17.2.1 图形用户界面控件的创建621

17.2.2 鼠标动作执行623

17.2.3 事件队列的执行顺序625

17.2.4 回调函数的编写626

17.3 对话框对象628

17.3.1 公共对话框629

17.3.2 一般对话框632

17.4 界面菜单638

17.4.1 菜单建立638

17.4.2 菜单属性639

17.5 编写M文件640

17.5.1 脚本式M文件641

17.5.2 函数式M文件642

17.6 图形界面创建工具GUIDE644

17.6.1 利用创建工具GUIDE进行GUI设计644

17.6.2 GUIDE创建的工具651

17.6.3 创建带UIcontrol控件的图形界面653

17.6.4 创建带菜单和坐标轴的图形界面654

17.7 本章小结658

第18章 文件读取I/O659

18.1 文件夹的管理660

18.1.1 当前文件夹管理660

18.1.2 创建文件夹663

18.1.3 删除文件夹664

18.1.4 复制或移动文件夹665

18.2 打开和关闭文件669

18.2.1 打开文件669

18.2.2 关闭文件671

18.3 工作空间数据-MAT文件672

18.3.1 输出数据到MAT文件672

18.3.2 读取MAT文件-load函数673

18.3.3 查看MAT文件的变量674

18.4 读／写二进制文件675

18.4.1 写二进制文件675

18.4.2 读二进制文件677

18.5 读／写文本文件680

18.5.1 写文本文件680

18.5.2 读文本文件681

18.5.3 其他读／写文本文件的函数684

18.6 文件内的位置控制690

18.7 导入数据693

18.8 管理音频文件695

18.8.1 获取音频文件信息695

18.8.2 读取音频文件696

18.8.3 播放和录音699

18.8.4 写入音频文件701

18.9 管理音频视频文件703

18.9.1 获取视频文件信息703

18.9.2 读取和播放视频文件704

18.9.3 写入视频文件707

18.10 图像文件708

18.10.1 常用视频处理函数708

18.10.2 管理图像文件708

18.10.3 读取和显示图像文件710

18.10.4 写入图像文件711

18.11 本章小结712

第19章 MATLAB编译器713

19.1 MATLAB Compiler（编译器）概述714

19.2 编译器的安装和配置715

19.2.1 编译器的安装715

19.2.2 编译器的配置715

19.3 编译过程716

19.3.1 安装MCR716

19.3.2 MCR编译过程718

19.4 编译命令mcc718

19.5 编译生成独立运行程序720

19.5.1 编译M文件720

19.5.2 编译图形绘制M文件723

19.5.3 由含feval指令的M文件生成EXE文件723

19.5.4 编译GUI文件725

19.6 本章小结726

第20章 外部接口应用介绍727

20.1 接口概述728

20.1.1 MEX文件介绍728

20.1.2 MAT文件介绍728

20.1.3 MATLAB计算引擎介绍729

20.1.4 编译器介绍729

20.2 基于C/C＋＋的MEX文件应用729

20.2.1 MEX文件结构729

20.2.2 创建C/C+++MEX文件731

20.2.3 调试C/C+++语言MEX程序文件735

20.3 基于C/C＋＋的MAT文件应用736

20.3.1 使用C/C+++创建MAT文件过程736

20.3.2 使用C/C+++创建MAT文件示例737

20.3.3 使用C/C+++读取MAT文件示例739

20.4 基于C/C＋＋的计算引擎应用741

20.4.1 MATLAB引擎库函数741

20.4.2 创建MATLAB引擎调用源程序742

20.5 MATLAB中Java的调用744

20.5.1 Java接口使用745

20.5.2 Java接口编程应用示例748

20.6 本章小结749