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第一章 概论 1

1.1 MATLAB的发展历程和影响 1

1.2 MATLAB 5.3的基本组成和特点 2

1.2.1 MATLAB的语言部分 2

1.2.2 MATLAB的工作环境 4

1.2.3 MATLAB的图视系统 5

1.2.4 MATLAB的数学函数库 6

1.2.5 MATLAB与外部程序的交互 7

1.3 与MATLAB 5.3配用的SIMULINK 3.0 8

第二章 基础准备及入门 10

2.1 MATLAB 5.x版对外部系统的要求 10

2.2 MATLAB的安装 10

2.3 MATLAB环境的启动 11

2.4 MATLAB指令窗简介 12

2.4.1 工具条 12

2.4.2 菜单选项 12

2.5 指令窗运行入门 13

2.5.1 最简单的计算器使用法 13

2.5.2 数值、变量和表达式 15

2.5.3 计算结果的图形表示 18

2.6 控制指令窗的指令、操作和标点 19

2.6.1 常用控制指令 19

2.6.2 数值计算结果的显示格式 20

2.6.3 指令行的编辑 20

2.6.4 指令行中的标点符号 21

2.6.5 内存变量的查阅和删除 22

2.6.6 变量的文件保存 24

2.7 操作实录指令和M脚本文件 25

2.7.1 操作实录指令 25

2.7.2 M脚本文件编写初步 26

2.8 在线自学引导和演示指令 27

2.8.1 在线提供的入门引导 27

2.8.2 在线演示 27

2.9 帮助系统 28

2.9.1 帮助系统的构造 28

2.9.2 指令窗中的help指令 28

2.9.3 指令窗中的lookfor指令 30

2.9.5 专门的在线帮助窗 31

2.9.4 其他起帮助作用的工具指令 31

2.9.6 超文本形式的用户指南和指令手册 32

2.9.7 用户指南和指令手册的PDF文件 32

2.10 文件管理 33

2.10.1 MATLAB的搜索路径 34

2.10.2 用户目录的设置 35

2.10.3 MATLAB搜索路径的扩展和修改 35

第三章 数值数组及其运算 37

3.1 引导 37

3.2 一维数组的创建和寻访 38

3.2.1 一维数组的创建 38

3.2.2 一维数组的子数组寻访和赋值 39

3.3.1 直接输入法 40

3.3 二维数组的创建 40

3.3.2 利用M文件创建和保存数组 41

3.4 二维数组元素的标识 41

3.4.1 “全下标”标识 41

3.4.2 “单下标”标识 41

3.4.3 “逻辑1”标识 42

3.5 二维数组的子数组寻访和赋值 43

3.6 执行数组运算的常用函数 44

3.6.1 函数数组运算规则的定义 45

3.6.2 执行数组运算的常用函数 45

3.7 数组运算和矩阵运算 46

3.8.1 多项式的表达和创建 48

3.8 多项式的表达方式及其操作 48

3.8.2 多项式运算函数 49

3.9 标准数组生成函数和数组操作函数 51

3.9.1 标准数组生成函数 51

3.9.2 数组操作函数 52

3.10 数组构作技法综合 54

3.11 高维数组 57

3.11.1 高维数组的创建 58

3.11.2 高维数组的标识 60

3.11.3 高维数组构作和操作函数汇总 61

3.12 “非数”和“空”数组 65

3.12.1 非数NaN 65

3.12.2 “空”数组 67

3.13 关系操作和逻辑操作 69

3.13.1 关系操作 70

3.13.2 逻辑操作 71

3.13.3 关系、逻辑函数 72

第四章 字符串数组、元胞数组和构架数组 74

4.1 字符串数组 74

4.1.1 字符串入门 74

4.1.2 串数组的属性和标识 75

4.1.3 复杂串数组的创建 77

4.1.4 串转换函数 80

4.1.5 串操作函数 81

4.2.1 元胞数组的创建和显示 82

4.2 元胞数组 82

4.2.2 元胞数组的扩充、收缩和重组 83

4.2.3 元胞数组内容的调取 85

4.3 构架数组 85

4.3.1 构架数组的创建和显示 86

4.3.2 构架数组域中内容的调取和设置 89

4.3.3 构架数组操作的深入使用 91

4.3.4 构架数组和元胞数组之间的转换 94

第五章 数值计算 98

5.1 引言 98

5.2 LU分解和恰定方程组的解 98

5.2.1 LU分解、行列式和逆 99

5.2.2 恰定方程组的解 99

5.2.3 范数、条件数和方程解的精度 101

5.3 矩阵特征值和矩阵函数 102

5.3.1 特征值和特征向量的求取 103

5.3.2 特征值问题的条件数 105

5.3.3 复数特征值对角阵与实数块特征值对角阵的转化 107

5.3.4 矩阵的谱分解和矩阵函数 107

5.4 奇异值分解 109

5.4.1 奇异值分解和矩阵结构 109

5.4.2 线性二乘问题的解 111

5.5 函数的数值导数和切平面 112

5.5.1 法线 112

5.5.2 偏导数和梯度 113

5.6.2 一元函数的零点 115

5.6 函数的零点 115

5.6.1 多项式的根 115

5.6.3 多元函数的零点 119

5.7 函数极值点 121

5.7.1 一元函数的极小值点 121

5.7.2 多元函数的极小值点 122

5.8 数值积分 124

5.8.1 一元函数的数值积分 125

5.8.2 多重数值积分 129

5.8.3 卷积 131

5.9 随机数据的统计描述 136

5.9.1 统计分布的数字特征 137

5.9.2 样本分布的频道直方图描述 138

5.9.3 概率函数、分布函数、逆分布函数和随机数的发生 140

5.10 多项式拟合和非线性最小二乘 144

5.10.1 多项式拟合 144

5.10.2 非线性最小二乘估计 146

5.11 插值和样条 152

5.11.1 一维插值 152

5.11.2 高维函数的插值 154

5.12 样条函数及其应用 155

5.12.1 样条插值 156

5.12.2 样条函数用于数值积分和微分 157

5.13 Fourier分析 159

5.13.1 快速Fourier变换和逆变换指令 160

5.13.2 连续时间函数的Fourier级数展开 161

5.13.3 利用DFT计算一般连续函数的Fourier变换CFT 167

5.14 常微分方程 170

5.14.1 初值常微分方程的解算指令 170

5.14.2 ODE解算指令的使用演示 172

5.14.3 关于ODE文件的说明 177

5.14.4 关于解算指令选项options的属性设置 180

5.14.5 MATLAB提供的微分方程帮助资源 183

5.15 稀疏矩阵 183

5.15.1 稀疏矩阵的存储方式 183

5.15.2 稀疏矩阵的创建 183

5.15.3 稀疏矩阵的运算 185

6.1.1 符号对象的生成和使用 188

6.1 符号对象和符号表达式 188

第六章 符号计算 188

6.1.2 符号计算中的算符和基本函数 191

6.1.3 识别对象类别的指令 192

6.1.4 符号表达式中自由变量的确定 193

6.2 符号表达式和符号函数的操作 194

6.2.1 符号表达式的操作 194

6.2.2 符号函数的求反和复合 196

6.2.3 置换及其应用 197

6.2.4 符号数值精度控制和任意精度计算 199

6.2.5 符号对象与其它数据对象间的转换 200

6.3.1 符号序列的求和 201

6.3 符号微积分 201

6.3.2 符号微分和Jacobian矩阵 202

6.3.3 符号积分 203

6.3.4 符号卷积 205

6.4 符号积分变换 206

6.4.1 Fourier变换及其反变换 206

6.4.2 Laplace变换及其反变换 207

6.4.3 Z变换及其反变换 210

6.5 符号代数方程的求解 211

6.5.1 线性方程组的符号解 211

6.5.2 一般代数方程组的解 212

6.6.1 符号解法和数值解法的互补作用 214

6.6.2 求微分方程符号解的一般指令 214

6.6 符号微分方程的求解 214

6.6.3 微分方程符号解示例 215

6.7 利用MAPLE的深层符号计算资源 216

6.7.1 经典特殊函数的调用 216

6.7.2 MAPLE库函数在线帮助的检索树 217

6.7.3 发挥MAPLE的计算潜力 218

6.8 可视化数学分析界面 221

6.8.1 单变量函数分析的交互界面 221

6.8.2 泰勒级数逼近分析界面 222

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 224

7.1 引导 224

第七章 数据和函数的可视化 224

7.1.3 可视化的一般步骤 226

7.2 二维曲线绘图的基本操作 227

7.2.1 plot的基本调用格式 227

7.2.2 曲线的色彩、线型和数据点形 230

7.2.3 坐标、刻度和分格线控制 232

7.2.4 图形标识 236

7.2.5 多次叠绘、双纵坐标和多子图 238

7.2.6 交互式图形指令 241

7.3 三维绘图的基本操作 243

7.3.1 三维线图指令plot3 243

7.3.2 三维网线图和曲面图 243

7.3.3 透视、镂空和裁切 245

7.4.1 特殊图形指令例示 247

7.4 特殊图形和高维可视化 247

7.4.2 四维表现 257

7.4.3 动态图形 260

7.5 三维图形的精细控制 263

7.5.1 视点控制和图形的旋动 263

7.5.2 色彩控制 264

7.5.3 照明和材质处理 268

7.6 图像 271

7.6.1 图像的类别和显示 271

7.6.2 图像的读写 272

7.6.3 捕获图形生成图像文件 274

7.7.1 图形窗菜单和工具条简介 275

7.7 图形窗的图形编辑功能 275

7.7.2 二维图形的交互编辑示例 276

7.8 函数绘图的简捷指令 279

7.8.1 一元函数简捷绘图指令 279

7.8.2 二元函数简捷绘图指令 280

7.9 图形的打印和输出 281

7.9.1 图形打印的菜单操作方式 282

7.9.2 图形输出的指令操作方式 283

7.9.3 PC机Windows打印设备驱动程序 283

7.9.4 MATLAB的内装打印设备驱动程序 285

7.9.5 打印属性选项 286

7.10 MATLAB 5.x版的绘图指令一览 287

8.1 入门 289

第八章 M文件和面向对象编程 289

8.2 M文本编辑器 291

8.2.1 利用文本编辑器编写M文件 291

8.2.2 【tools】菜单 291

8.3 MATLAB控制流 292

8.3.1 for循环结构 292

8.3.2 while循环结构 292

8.3.3 if-else-end分支结构 293

8.3.4 switch-case结构 294

8.3.5 try-catch结构 296

8.3.6 控制程序流的其它常用指令 296

8.4.2 M函数文件 298

8.4.3 局部变量和全局变量 298

8.4.1 M脚本文件 298

8.4 脚本文件和函数文件 298

8.4.4 M文件的一般结构 299

8.4.5 P码文件 300

8.4.6 MATLAB的搜索过程 301

8.5 变量的检测传递和限权使用函数 301

8.5.1 输入输出宗量检测指令 301

8.5.2 “变长度”输入输出宗量 302

8.5.3 跨空间变量传递 304

8.5.4 子函数和私用函数 306

8.6 串演算函数 306

8.6.1 eval 306

8.6.2 feval 307

8.6.3 内联函数 308

8.7 创建用户工具箱 310

8.7.1 MATLAB对工具箱文件的管理特点 310

8.7.2 建立用户工具箱须知 311

8.8 调试和剖析 311

8.8.1 直接调试法 312

8.8.2 调试器的使用 312

8.8.3 M文件性能剖析 316

8.9 面向对象编程 318

8.9.1 概念综述 318

8.9.2 面向对象编程应用示例 320

8.9.3 重载运算 325

8.9.4 继承性及其应用 326

第九章 SIMULINK交互式仿真集成环境 330

9.1 引导 330

9.1.1 SIMULINK的安装 330

9.1.2 IMULINK入门 331

9.1.3 SIMULINK库浏览器界面 333

9.1.4 SIMULINK模型窗的组成 334

9.2 模型的创建 336

9.2.1 模型概念和文件操作 336

9.2.2 模块操作 338

9.2.3 信号线操作 341

9.2.4 对模型的注释 343

9.2.5 常用的Source库信源 344

9.2.6 常用的Sink库信宿 345

9.2.7 仿真的配置 347

9.3 连续系统建模 351

9.3.1 线性系统 351

9.3.2 非线性系统 356

9.4 子系统的创建、装帧及受控执行 361

9.4.1 简装子系统及其应用 362

9.4.2 精装子系统 363

9.4.3 条件执行子系统 368

9.5 离散时间系统和混合系统 373

9.5.1 若干基本模块 373

9.5.2 多速率离散时间系统 375

9.5.3 离散-连续混合系统 376

9.6 SIMULINK的分析工具 378

9.6.1 确定模型的特征 378

9.6.2 用MATLAB指令运行SIMULINK模型 379

9.6.3 模型的线性化问题 381

9.6.4 系统平衡点的求取 384

9.6.5 综合算例 384

9.7 数值计算方面的考虑 390

9.7.1 微分方程解算器Solver 390

9.7.2 积分步长和容差 392

9.7.3 代数环问题 394

第十章 句柄图形 397

10.1 句柄图形体系 397

10.1.1 图形对象、对象句柄和句柄图形树结构 398

10.2 图形对象的操作 399

10.2.1 图形对象创建指令一览 399

10.2.2 对象句柄的获取方法 400

10.3 对象属性的获取和设置 402

10.3.1 创建对象时设置属性 402

10.3.2 get和set 402

10.3.3 对象属性的缺省设置和查询 402

10.3.4 属性查询和设置示例 403

10.4 为低层指令绘图准备图/轴 404

10.4.1 NextPlot 属性 404

10.4.2 准备图/轴的简捷指令newplot 404

10.4.3 高层绘图文件的形成 405

10.5 图形窗的色彩资源和光标属性 406

10.5.1 色彩资源 406

10.5.2 光标指针 407

10.6 轴对象 407

10.6.1 轴位框的几何属性和多轴位框 407

10.6.2 图形名和坐标轴名的句柄操作 408

10.6.3 轴刻度的属性控制 408

10.6.4 坐标轴尺度、方向、位置属性 408

10.6.5 照相机属性 409

10.7 句柄图形应用专题 410

10.7.1 光标形状的自制 410

10.7.2 任意布置子图和轴外注释 412

10.7.3 制作个性化双坐标系 414

10.7.4 连续变焦和飞驰图形 415

10.7.5 实时动画 417

10.7.6 surface指令衍生不同曲面 419

10.7.7 纹理影射和曲面彩绘 420

10.7.8 三维块建模和着色 421

10.7.9 鼠标拖动字对象 423

第十一章 图形用户界面（GUI）制作 426

11.1 入门 426

11.2 图形用户界面的设计原则和一般步骤 429

11.2.1 设计原则 429

11.3.1 图形窗的标准菜单 430

11.3 界面菜单（uimenu） 430

11.2.2 一般制作步骤 430

11.3.2 自制的用户菜单 431

11.3.3 用户菜单的属性 432

11.3.4 现场菜单的制作 439

11.4 用户控件（uicontrol） 440

11.4.1 控件制作函数 440

11.4.2 用户控件的种类 440

11.4.3 控件制作示例 441

11.5 由M函数文件产生用户菜单和控件 447

11.5.1 利用全局变量编写用户界面函数的文件 447

11.5.2 利用 UserData 属性编写用户界面函数文件 448

11.5.3 利用递归法编写用户界面函数文件 449

11.6.1 界面设计工具的结构和调用指令 451

11.6 图形用户界面设计工具 451

11.6.2 交互式用户界面设计工具应用示例 452

第十二章 MATLAB编译器和API 463

12.1 编译器2.0概述 463

12.1.1 编译器2.0的功能 463

12.1.2 编译器2.0的性能改进 463

12.1.3 编译器2.0的局限性 464

12.1.4 把脚本文件改写为函数文件 464

12.2 编译器的安装和配置 465

12.2.1 配置MATLAB编译器的前提准备 465

12.2.2 为产生MEX文件进行预配置 465

12.2.3 为产生独立外部应用程序进行预配置 469

12.3.1 由M文件创建C MEX文件的入门算例 472

12.3 MATLAB编译器使用入门 472

12.3.2 由M文件创建外部应用程序的入门算例 473

12.4 编译指令mcc简介 474

12.4.1 mcc的基本调用格式 475

12.4.2 mcc的选项标志 476

12.5 编译文件的性能优化 480

12.5.1 优化原M文件的性能 480

12.5.2 利用mcc（-V1.2）的优化性能 483

12.6 创建独立的外部应用程序 487

12.6.1 独立外部程序的工作特点和创建过程 487

12.6.2 关于指令mbuild 488

12.6.3 借助编译指令mcc创建独立应用程序 488

12.7.2 数据的输入输出 497

12.7 API应用程序接口 497

12.7.1 MEX文件 497

12.7.3 MATLAB引擎 499

第十三章 Notebook 502

13.1 Notebook的安装 502

13.1.1 MATLAB 5.3版如何安装Notebook 502

13.1.2 MATLAB 5.0～5.2版如何安装Notebook 503

13.2 Notebook的启动 503

13.2.1 从Word中启动Notebook 503

13.2.2 从MATLAB中启动Notebook 504

13.2.3 Notebook成功启动标志和中文M-book模板的形成 504

13.2.4 启动失败的原因和解决办法 505

13.3.1 输入细胞（群）的创建和运行 506

13.3 M-book模板的使用 506

13.3.2 计算区的创建和运行 509

13.3.3 Notebook菜单的其他选项 511

13.3.4 输出细胞的格式控制 513

13.3.5 细胞的样式 516

13.3.6 使用M-book模板的若干参考技法 516

13.4 科技演讲稿的制作 517

13.4.1 在M-book中实现计算和可视的演讲稿制作 517

13.4.2 直接引出GUI图形用户界面的演讲稿制作 519

附录A 索引 521

附录B 光盘说明 543

参考文献 547