《MATLAB宝典》
介绍MATLAB的最稳定版本,兼容性高,适合多个流行版本,内容全面,详细,囊括科学计算、程序设计、CUI界面设计、系统仿真和工具箱等,实例讲解详细,结合作者丰富的工程应用经验,实用性强,全书由浅入深.架构合理,适合初学者上手,背景知识讲解精炼扼要,方便读者查阅。《MATLAB宝典》MATLAB是Math works推出的高性能数值计算和可视化软件,在通信、工程、科学等领域有广泛应用。学习MATLAB技术,应该从基础人手,循序渐进。要使用MATLAB开发出复杂的系统,必须首先对MATLAB基本指令和功能应用有全面了解。《MATLAB宝典》以零基础为起点,配合典型具体的实例,详细讲解,引导读者一步步了解MATLAB的功能。《MATLAB宝典》上市4年以来多次印刷,长期雄踞MATLABL图书销售排行榜前列。目录第1部分 MATLAB基础知识第1章 MATLAB概述1.1 MATLAB7简介1.2 MATLAB7的安装1.3 MATLAB7的工作环境1.3.1 操作界面简介1.3.2 运行命令窗口1.3.3 命令窗口的显示方式1.3.4 数值结果的显示方式1.3.5 命令窗口的标点符号1.3.6 输入变量1.3.7 处理复数1.3.8 命令窗口的控制命令1.3.9 使用历史窗口1.3.10 使用实录命令1.3.11 当前目录浏览器和路径管理1.3.12 设置当前目录1.3.13 MATLAB的搜索路径1.3.14 工作空间浏览器和数组编辑器1.3.15 变量的编辑命令1.3.16 数组编辑器1.3.17 存取数据文件1.4 MATLAB7的帮助系统1.4.1 纯文本帮助1.4.2 演示(demo)帮助1.4.3 帮助导航/浏览器1.4.4 Contents帮助文件目录窗口1.4.5 Index帮助文件索引窗口1.4.6 Search帮助文件搜索窗口1.5 小结第2章 数组2.1 创建数值数组2.1.1 一维数组的创建方法2.1.2 二维数组的创建方法2.1.3 使用下标创建三维数组2.1.4 使用低维数组创建三维数组2.1.5 使用创建函数创建三维数组2.1.6 创建低维标准数组2.1.7 创建高维标准数组2.2 操作数值数组2.2.1 选取低维数组的对角元素2.2.2 低维数组的形式转换2.2.3 选取三角矩阵2.2.4 Kronecker乘法2.2.5 高维数组的对称交换2.2.6 高维数组的维序号移动2.2.7 高维数组的广义共轭转置2.2.8 高维数组的降维操作2.3 小结第3章 矩阵和架构3.1 稀疏矩阵3.1.1 稀疏矩阵的存储方式3.1.2 创建稀疏矩阵——使用sparse命令3.1.3 创建稀疏矩阵——使用spdiags命令3.1.4 查看稀疏矩阵的信息3.1.5 稀疏矩阵的图形化信息3.2 字符串数组3.2.1 创建字符串数组——直接输入法3.2.2 创建字符串数组——使用ASCII码3.2.3 创建字符串数组——使用函数3.2.4 处理字符串数组的空格3.2.5 读取字符串数组的信息3.3 构架数组3.3.1 创建单构架数组——使用直接法3.3.2 创建二维构架数组3.3.3 创建三维构架数组3.3.4 使用命令创建构架数组3.3.5 访问构架数组的数据3.3.6 设置构架数组的域属性3.4 小结第4章 矩阵分析4.1 矩阵计算4.1.1 进行范数分析——使用norm函数4.1.2 进行范数分析——使用normest函数4.1.3 条件数分析4.1.4 数值矩阵的行列式4.1.5 符号矩阵的行列式4.1.6 矩阵的化零矩阵4.2 线性方程组4.2.1 非奇异线性方程组4.2.2 奇异线性方程组4.2.3 欠定线性方程组4.2.4 超定线性方程组4.3 矩阵分解4.3.1 Cholesky分解4.3.2 使用Cholesky分解求解方程组4.3.3 不完全Cholesky分解4.3.4 LU分解4.3.5 不完全LU分解4.3.6 QR分解4.3.7 操作QR分解结果4.3.8 奇异值分解4.4 特征值分析4.4.1 特征值和特征向量4.4.2 稀疏矩阵的特征值和特征向量4.4.3 特征值问题的条件数4.4.4 特征值的复数问题4.5 小结第2部分 数据分析第5章 函数分析和数值运算5.1 函数的零点5.1.1 一元函数的零点5.1.2 多元函数的零点5.2 数值积分5.2.1 一元函数的数值积分5.2.2 使用Simulink求解数值积分5.2.3 求解瑕积分5.2.4 矩形区域的多重数值积分5.2.5 变量区域的多重数值积分5.3 概率论和数理统计5.3.1 双变量的概率分布5.3.2 不同概率分布5.3.3 数据分布分析5.3.4 假设检验5.4 小结第6章 高级数值运算6.1 插值6.1.1 一维插值6.1.2 人口数量预测——一维插值实例6.1.3 二维插值6.1.4 绘制二元函数图形——二维插值实例6.1.5 样条插值6.1.6 牛顿插值6.1.7 多项式插值——牛顿插值实例6.1.8 Chebyshev多项式插值6.1.9 多项式插值——Chebyshev多项式插值实例6.2 曲线拟合6.2.1 多项式拟合6.2.2 加权最小方差拟合6.2.3 数据拟合——适用加权最小方差WLS方法6.3 曲线拟合图形界面6.3.1 曲线拟合6.3.2 绘制拟合残差图形6.3.3 进行数据预测6.4 傅里叶分析6.4.1 离散傅里叶变换6.4.2 FFT和DFT6.4.3 DFT的物理含义6.4.4 使用DFS进行插值6.5 小结第7章 优化7.1 常见优化问题7.1.1 无约束非线性优化7.1.2 求解二元函数的最小值——无约束非线性优化7.1.3 非线性最小方差7.1.4 计算函数的非线性最小方差7.1.5 有约束的非线性优化7.1.6 计算多元函数的极值——有约束的非线性优化7.1.7 最小最大值的优化问题7.1.8 优化对比7.1.9 线性规划7.1.10 二次规划7.1.11 使用遗传算法求解二次规划7.2 使用遗传算法求解优化7.2.1 分析目标函数7.2.2 优化求解7.2.3 添加结果的可视性7.2.4 设置算法的属性7.2.5 设置“种群”属性7.2.6 设置“中止”属性7.3 优化“Banana”函数——优化方法对比7.3.1 分析目标函数7.3.2 BFGS优化法求解7.3.3 DFP优化法求解7.3.4 “无约束非线性”优化求解7.3.5 “最小方差”优化求解7.4 绘制帐篷——复杂的二次规划7.4.1 设置约束条件7.4.2 定义目标函数7.4.3 进行优化求解7.4.4 绘制优化求解的结果7.5 小结第8章 常微分方程8.1 显性常微分方程8.1.1 刚性和非刚性方程组8.1.2 设置允许误差属性8.1.3 设置输出参数属性8.1.4 设置解法器其他属性8.2 加权常微分方程8.3 延迟微分方程8.4 常微分方程的边界问题8.4.1 MATLAB求解边界问题——bvp4c命令8.4.2 求解带边界的常微分方程8.5 小结第9章 符号计算9.1 符号对象和符号表达式9.1.1 创建符号对象——使用sym命令9.1.2 创建符号对象——使用syms命令9.1.3 符号计算的运算符和函数9.1.4 识别对象9.1.5 确定符号表达式中的变量9.2 符号精度计算9.3 操作符号表达式9.3.1 合并表达式——collect函数9.3.2 展开表达式——expand函数9.3.3 因式分解——factor函数9.3.4 嵌套表达式——homer函数9.3.5 计算最小分母公因式——numden函数9.3.6 简化表达式——simplify函数9.3.7 最简化表达式——simple函数9.3.8 按书写方式显示表达式——pretty函数9.4 替换符号表达式9.4.1 替换重复字符串——subexpr函数9.4.2 替换特定符号——subs函数9.5 符号函数9.5.1 求反函数——fmverse函数9.5.2 求复合函数——compose函数9.6 符号微积分9.6.1 求微分——diff函数9.6.2 化简微分结果9.6.3 求解矩阵微分9.6.4 向量微分jacobian数9.6.5 符号极限9.6.6 求解无限极限9.6.7 求解左右极限9.6.8 符号积分9.6.9 矩阵积分9.6.10 证明积分等式9.6.11 交互近似积分9.6.12 符号级数求和9.7 符号积分变换9.7.1 傅里叶变换9.7.2 拉普拉斯变换9.7.3 z变换9.8 符号矩阵的计算9.8.1 线性代数运算9.8.2 特征值运算9.9 符号代数方程的求解9.9.1 solve命令9.9.2 求解非线性方程组9.9.3 求解含参数方程组9.9.4 求解超越方程组9.10 符号微分方程的求解9.10.1 dsolve命令9.10.2 求解常微分方程9.10.3 求解二阶常微分方程9.10.4 求解常微分方程组9.11 利用maple的资源9.11.1 调用maple的相关命令9.11.2 查看maple的帮助9.12 可视化符号分析9.12.1 单变量函数分析界面9.12.2 泰勒级数逼近分析界面9.13小结第3部分 数据可视化第10章 二维图形10.1 图形的基础知识10.1.1 离散数据(函数)的可视化10.1.2 连续函数的可视化10.1.3 绘制图表的基础步骤10.2 绘制二维图形10.2.1 绘制二维图形——使用plot命令10.2.2 设置曲线的属性10.2.3 设置坐标轴范围10.2.4 设置坐标轴显示方式10.2.5 设置坐标轴系统10.2.6 图形标识10.2.7 叠绘10.2.8 绘制双坐标轴图形10.2.9 绘制多子图10.2.10 交互式图形10.2.11 使用fplot命令绘制图形10.2.12 使用ezplot命令绘制图形10.3 特殊图形10.3.1 绘制面积图10.3.2 绘制直方图10.3.3 绘制二维饼图10.3.4 绘制矢量图10.3.5 绘制等高线10.3.6 绘制伪色彩图10.3.7 绘制误差棒10.3.8 绘制二维离散杆图10.3.9 绘制散点图10.3.10 极坐标图形10.3.11 柱坐标图形10.4 小结第11章 三维图形11.1 绘制三维曲线11.1.1 绘制三维图形——plot3命令11.1.2 绘制三维曲线图一mesh命令11.1.3 绘制等高线11.1.4 绘制曲面图——Sillf命令11.2 编辑三维图形11.2.1 控制视角——view命令11.2.2 控制旋转——rotate命令11.2.3 设置背景颜色11.2.4 设置图形颜色11.2.5 设置数值轴的颜色11.2.6 添加颜色标尺11.2.7 设置图形的着色11.2.8 控制照明——light命令11.2.9 控制照明——lighting命令11.2.10 控制材质——mater|al命令11.2.11 控制透视11.2.12 控制透明11.3 三维图形的简易命令11.4 四维图形11.4.1 绘制切片图——slice命令11.4.2 绘制切面等位线图11.4.3 绘制流线切面图11.5 图形窗口11.5.1 创建和控制图形窗口11.5.2 使用工具栏编辑图形11.5.3 使用绘图工具编辑图形11.5.4 使用图形窗口进行数据分析11.6 绘制复数变量图形11.6.1 绘制复数图形原理11.6.2 绘制复数图形——CPLXMAP命令11.6.3 绘制复数曲面图——CPLXROOT命令11.7 图形的打印和输出11.7.1 图形打印的菜单操作方式11.7.2 图形打印的命令操作方式11.8 小结第4部分 MATLAB编程第12章 MATLAB编程基础知识12.1 简单实例——排序函数12.1.1 编写函数文件12.1.2 编写脚本文件12.1.3 运行代码12.1.4.检测代码12.2 M文件编辑器12.2.1 打开文件编辑器12.2.2 设置M文件编辑器的属性12.2.3 设置M文件编辑器的打印属性12.3 MATLAB的变量和关系式12.3.1 M文件的变量类型12.3.2 M文件的关键字12.3.3 关系表达式12.3.4 关系表达式的优先级12.3.5 截断误差问题12.3.6 逻辑表达式12.3.7 逻辑运算函数12.4 程序结构12.4.1 顺序结构12.4.2 if分支结构12.4.3 switch分支结构12.4.4 try-catch结构12.4.5 while循环结构12.4.6 for循环结构12.4.7 绘制抛物线轨迹——综合实例12.5 控制语句12.5.1 结束循环——continue命令12.5.2 终止循环——break命令12.5.3 转换控制——return命令12.5.4 输入控制权——input命令12.5.5 使用键盘——keyboard命令12.5.6 提示警告信息——error和warning命令12.6 小结……第13章 MATLAB编程高级话题第5部分 图形用户界面第14章 句柄图形第15章 图形用户界面基础第16章 创建菜单第17章 添加控件第6部分 MATLAB仿真第18章 Simulink基础知识第19章 Simulink建模和子系统第20章 S函数和仿真结果分析第7部分 高级应用第21章 文件I/O第22章 MATLAB编译器第23章 应用程序接口第8部分 用户工具箱第24章 图形图像工具箱第25章 信号工具箱附录A MATLAB常用函数检索表
3序言编辑
MATLAB是Mathworks公司推出的一套高性能数值计算和可视化软件,它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体,在系统建模和仿真、科学和工程绘图和应用程序开发等方面有着广泛应用。MATLAB由著名的线性代数软件包LINPAK和特征值计算软件包EISPACK的子程序为基础,发展为一种开发性程序设计软件,因此MATLAB已经由简单的矩阵计算软件分析发展成为通用性极高、带有多种实用工具的运算操作平台。
为了帮助众多从业者提高软件使用及操作水平,笔者精心编著了本书。本书依照读者的学习规律,首先介绍基本概念和基本操作,在读者掌握了这些基本概念和基本操作的基础上,再对内容进行深入的讲解,严格遵循由浅入深、循序渐进的原则。本书按照MATLAB内在的联系将各种工具、命令和命令面板交织编排在一起,这样编排虽然不像帮助文档那样有层次感,但是对理解和掌握MATLAB却是大有帮助的。
本书在内容的编排和目录组织上都十分讲究,争取让读者能够快速掌握软件的使用方法。讲解具体知识的时候,尽量避免冗长的知识讲解,直接切入主题,告诉读者如何实现特定功能,让读者在实际操作中熟悉软件的使用
和其他书籍相比,本书有何特点
1.取材广泛,内容充实
作者在讲解每一个知识点之前,充分考虑了MATLAB的知识和实践工作的结合,精心挑选数学研究、图形设计、工程运用等各个领域的应用,使读者不仅仅单纯地学到MATLAB的操作技巧,而且对创意、思路有所提高。
2.内容深入
本书的所有实例都有一定的代表性和通用性,并不是为单纯介绍某个命令而选取的,因此有些实例的步骤比较多,综合了MATLAB的多个知识点,能够提高用户综合使用知识的能力。
3.讲解仔细
每个实例的制作步骤都以通俗易懂的语言阐述,并穿插讲解和技巧文字,在阅读时就像听课一样详细而贴切。读者只需按照步骤操作,就可以学习到MATLAB的相关功能。
本书包括的内容
本书总共包括8篇25章的内容,详细前面的介绍了MATLAB的各方面应用,下面详细各章节的内容。
第1部分(第1~第4章)MATLAB的基础知识:主要包括MATLAB概述、数组、矩阵和架构和矩阵分析。
第2部分(第5~第9章)主要讲解如何使用MATLAB进行数据分析,内容包括函数分析和数值运算、高级数值运算、优化、常微分方程和符号运算。
第3部分(第10~第11章)详细分析了数据可视化的方法,主要讲解了二维图形和三维图形的内容。
第4部分(第12~第13章)介绍了MATLAB编程的内容,主要包括MATLAB编程的基础知识和高级话题。
第5部分(第14~第17章)详细讲解了图形用户界面的内容,主要包括句柄图形、GUI基础、创建菜单和添加控件等。
第6部分(第18~第20章)主要介绍了MATLAB仿真的内容,包括Simulink基础知识、Simulink建模和子系统和S函数和仿真结果分析。
第7部分(第21~第23章)讲解了MATLAB的高级应用,包括文件输入/输出、编译器和应用程序接口。
第8部分(第24和第25章)主要内容是用户工具箱,主要介绍了图形图像工具箱和信号工具箱。
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