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第一篇 基础篇 2

第1章 MATLAB入门 2

1.1 MATLAB简介 2

1.1.1 MATLAB的特点和优势 2

1.1.2 版本升级 3

1.2 安装与卸载 3

1.3 主界面 6

1.3.1 命令窗口（Command Window） 6

1.3.2 其他窗口 9

1.3.3 菜单栏、工具栏和开始按钮 14

1.4 搜索路径 17

1.5 帮助系统 19

1.6 小结 24

第2章 MATLAB矩阵和数组 25

2.1 矩阵的创建 25

2.1.1 直接输入元素创建矩阵 25

2.1.2 调用函数创建特殊矩阵 26

2.2 矩阵间的连接 28

2.2.1 基本连接 28

2.2.2 函数连接 30

2.3 矩阵的扩展 32

2.3.1 扩大矩阵的尺寸 32

2.3.2 缩小矩阵的尺寸 33

2.4 改变矩阵的形状 33

2.5 向量、标量与空矩阵 35

2.5.1 向量 35

2.5.2 标量 37

2.5.3 空矩阵 38

2.6 矩阵元素的寻访 39

2.6.1 双下标寻访 39

2.6.2 单下标寻访 39

2.6.3 寻访多个元素 41

2.7 矩阵信息的获取 42

2.7.1 获取矩阵的数据结构 43

2.7.2 获取矩阵元素的数据类型 43

2.7.3 获取矩阵的尺寸信息 45

2.8 高维数组 46

2.8.1 高维数组的创建 46

2.8.2 高维数组的信息访问 48

2.8.3 高维数组操作函数 49

2.9 小结 52

第3章 MATLAB数据类型 53

3.1 数值类型 53

3.1.1 整数类型 53

3.1.2 双精度浮点类型 55

3.1.3 单精度浮点类型 57

3.1.4 复数 58

3.1.5 无穷和非数 60

3.2 逻辑类型 62

3.2.1 创建逻辑类型 63

3.2.2 逻辑矩阵的应用 63

3.3 字符与字符串 64

3.3.1 创建字符数组 64

3.3.2 字符串的比较 66

3.3.3 字符串的查找与替换 68

3.3.4 字符串与数值类型的互相转换 68

3.4 元胞 69

3.4.1 创建元胞数组 69

3.4.2 字符串元胞数组 72

3.4.3 访问元胞数组内容 73

3.5 构架 74

3.5.1 创建构架数组 74

3.5.2 访问构架数组元素 76

3.6 小结 77

第4章 MATLAB数值运算 78

4.1 矩阵基本运算 78

4.1.1 矩阵的加／减 78

4.1.2 矩阵乘法 79

4.1.3 矩阵除法 80

4.1.4 矩阵的幂 82

4.1.5 矩阵按位运算 83

4.2 关系运算与逻辑运算 86

4.2.1 关系运算符 86

4.2.2 逻辑运算符 88

4.2.3 关系逻辑函数 90

4.3 运算符优先级 91

4.4 小结 92

第5章 绘图 93

5.1 MATLAB绘图功能概述 93

5.2 基本绘图指令 94

5.2.1 基本绘图流程 94

5.2.2 常用绘图函数 95

5.2.3 线型设置 98

5.2.4 多图绘制 100

5.2.5 坐标格式设置 101

5.3 图形标注 103

5.3.1 图形标注概述 104

5.3.2 图形标题 105

5.3.3 坐标轴标签 106

5.3.4 图例设置 107

5.3.5 文本的标注 108

5.3.6 封闭区域的填充 110

5.4 模式化绘图 111

5.4.1 柱状图和面积图 111

5.4.2 饼图 113

5.4.3 直方图 113

5.4.4 离散数据绘图 115

5.4.5 等高线图 116

5.4.6 向量图 117

5.4.7 函数绘图 119

5.5 三维绘图 120

5.5.1 三维图形概述 120

5.5.2 三维基本绘图 121

5.5.3 三维模式化绘图 125

5.5.4 三维图显示控制 131

5.6 小结 141

第二篇 提高篇 144

第6章 图形对象和句柄 144

6.1 MATLAB图形对象 144

6.1.1 图形对象的体系结构 144

6.1.2 根对象 145

6.1.3 图形窗口对象（Figure） 145

6.1.4 用户界面对象（UI Objects） 145

6.1.5 轴对象（Axes） 146

6.1.6 内核对象（Core Objects） 146

6.1.7 绘图对象（Plot Objects） 147

6.1.8 组对象（Group Objects） 147

6.1.9 注释对象（Annotation Objects） 147

6.1.10 MATLAB图形对象的属性 148

6.2 MATLAB对象句柄 148

6.2.1 MATLAB对象句柄的概念 148

6.2.2 对象句柄的寻访 149

6.2.3 使用句柄操作对象 150

6.3 设置和查询对象属性 151

6.3.1 设置对象属性 152

6.3.2 查询对象属性 152

6.3.3 对象默认属性 154

6.4 图形窗口对象（Figure） 157

6.4.1 窗口对象的位置属性 157

6.4.2 窗口对象的色彩属性 158

6.4.3 窗口对象的绘制模式 159

6.4.4 定制图形窗口的光标 159

6.5 轴对象（Axes） 160

6.5.1 轴对象的位置属性 160

6.5.2 轴对象的刻度、刻度标记及坐标轴方向 161

6.5.3 轴对象的多轴重叠 163

6.5.4 轴对象的自动模式属性 165

6.6 图形输出控制 165

6.6.1 定制图形输出的窗口和轴 165

6.6.2 利用newPlot属性定制图形输出的重叠属性 165

6.7 小结 167

第7章 程序设计 168

7.1 M文件 168

7.1.1 M文件编辑器 168

7.1.2 脚本文件（MATLAB scripts）和函数文件（MATLAB functions） 169

7.1.3 M文件结构 175

7.1.4 P-码文件 176

7.2 函数 177

7.2.1 主函数与子函数 177

7.2.2 嵌套函数 179

7.3 变量 182

7.3.1 变量的命名规则 182

7.3.2 变量的分类 183

7.3.3 变量检测函数 185

7.4 程序结构 186

7.4.1 顺序结构 187

7.4.2 循环结构 187

7.4.3 分支结构 191

7.5 程序控制语句 195

7.5.1 结束循环语句 195

7.5.2 错误警告语句 198

7.5.3 输入控制语句 200

7.6 小结 202

第8章 程序调试、优化和出错处理 203

8.1 调试 203

8.1.1 调试的基本任务 203

8.1.2 程序调试的基本方法 206

8.1.3 MATLAB调试器 207

8.1.4 警告和错误信息 211

8.2 性能优化 212

8.2.1 MATLAB性能分析 212

8.2.2 效率优化技术 216

8.2.3 内存优化技术 216

8.3 出错处理 217

8.3.1 错误查询机制 217

8.3.2 错误处理 218

8.4 小结 220

第9章 MATLAB符号计算 221

9.1 符号对象的创建 221

9.1.1 创建符号变量和常量 221

9.1.2 创建符号表达式 223

9.1.3 创建符号矩阵 224

9.1.4 创建符号函数 224

9.1.5 解析型对象到数值型对象的转换 225

9.2 符号表达式操作 227

9.2.1 符号表达式的展开、分解及化简 227

9.2.2 符号表达式的替换 231

9.3 符号函数操作 233

9.3.1 符号函数复合 233

9.3.2 符号函数求反 234

9.3.3 特殊符号函数 235

9.4 符号矩阵操作 235

9.4.1 符号矩阵的代数运算 235

9.4.2 符号矩阵的逻辑运算 238

9.4.3 符号矩阵的行列式 238

9.4.4 符号矩阵的逆 239

9.4.5 符号矩阵的秩 240

9.4.6 符号矩阵的特征分解 241

9.4.7 符号矩阵的SVD分解 243

9.5 符号微积分 245

9.5.1 符号极限 245

9.5.2 符号微分 246

9.5.3 符号积分 248

9.5.4 符号级数展开 250

9.5.5 符号级数求和 251

9.6 符号方程求解 252

9.6.1 一般代数方程 252

9.6.2 线性代数方程组 254

9.6.3 符号常微分方程 256

9.7 小结 259

第三篇 应用篇 262

第10章 数据分析 262

10.1 数据排序分析 262

10.1.1 最大（小）值 262

10.1.2 中位数、分位数 264

10.1.3 排序 266

10.2 数据求和（积）、差分 269

10.2.1 求和 269

10.2.2 求积 270

10.2.3 求累计和、积 271

10.2.4 差分 272

10.3 均值和方差分析 272

10.4 数据预处理 274

10.4.1 缺失数据处理 274

10.4.2 异常值 274

10.5 统计分析 276

10.5.1 几种重要的概率分布 276

10.5.2 随机数的生成 277

10.5.3 数据直方图分析 279

10.5.4 数据统计函数 281

10.6 小结 283

第11章 矩阵分析 284

11.1 矩阵分析的应用背景 284

11.1.1 线性代数方程求解 284

11.1.2 最优化问题 285

11.2 矩阵特征量 285

11.2.1 矩阵的行列式 285

11.2.2 矩阵的逆 286

11.2.3 矩阵的范数 288

11.2.4 矩阵的条件数 290

11.2.5 矩阵的秩 292

11.2.6 矩阵特征值 294

11.3 矩阵分解 295

11.3.1 特征值分解 296

11.3.2 Schur分解 297

11.3.3 Cholesky分解 298

11.3.4 LU分解 299

11.3.5 QR分解 302

11.3.6 SVD分解 303

11.4 矩阵函数 306

11.4.1 矩阵函数的概念 306

11.4.2 常用矩阵函数 306

11.4.3 用户定义矩阵函数 308

11.5 小结 310

第12章 函数分析 311

12.1 函数的表示 311

12.1.1 匿名函数 311

12.1.2 M函数文件 312

12.1.3 匿名函数与M函数文件比较 313

12.1.4 函数句柄 314

12.2 函数的零点 314

12.2.1 问题描述 314

12.2.2 初始区间法求函数零点 314

12.2.3 初始点法求函数零点 316

12.3 数值积分 318

12.3.1 单重积分 318

12.3.2 多重积分 321

12.4 数值微分 323

12.4.1 数值差分与一元数值微分 323

12.4.2 数值梯度与多元数值微分 325

12.5 函数最优化 326

12.5.1 单变量最优化 326

12.5.2 多变量最优化 328

12.6 函数可视化 330

12.6.1 MATLAB函数可视化函数 330

12.6.2 一元函数可视化 330

12.6.3 二元函数可视化 332

12.6.4 极坐标图 334

12.7 小结 335

第13章 高级数值计算 336

13.1 多项式 336

13.1.1 多项式表示 336

13.1.2 矩阵特征多项式 336

13.1.3 多项式求值 337

13.1.4 多项式的根 338

13.1.5 多项式卷积和反卷积 339

13.1.6 多项式微积分 340

13.1.7 有理分式部分和展开 341

13.2 插值 342

13.2.1 一维插值 342

13.2.2 二维插值 345

13.2.3 插值方法 346

13.3 回归分析和曲线拟合 350

13.3.1 问题描述 350

13.3.2 线性回归分析 350

13.3.3 多分量回归分析 353

13.3.4 曲线拟合 354

13.3.5 交互式曲线拟合工具 356

13.4 傅里叶分析 358

13.4.1 FFT和IFFT 358

13.4.2 FFT的幅度和相位 360

13.4.3 傅里叶分析应用实例 361

13.5 常微分方程 363

13.5.1 一阶常微分方程 363

13.5.2 高阶常微分方程 367

13.5.3 ODE函数的选择 369

13.6 小结 371

第14章 用户图形界面（GUI） 372

14.1 两种GUI设计方式 372

14.1.1 GUI对象及层次结构 373

14.1.2 回调函数 374

14.1.3 手工代码式 375

14.1.4 GUIDE式 378

14.1.5 GUIDE界面环境 382

14.2 GUI界面设计 386

14.2.1 界面设计原则 386

14.2.2 窗口和轴 388

14.2.3 菜单 388

14.2.4 控件 390

14.3 GUI程序设计 391

14.3.1 GUIM文件结构剖析 391

14.3.2 GUIDE的数据组织 392

14.3.3 回调函数 393

14.4 GUI应用实例 394

14.4.1 用户需求 395

14.4.2 GUI界面设计 395

14.4.3 GUI程序设计 396

14.4.4 GUI程序发布 397

14.5 小结 397

第四篇 接口篇 400

第15章 文件的I/O操作 400

15.1 低级文件的打开和关闭 400

15.2 读取和写入ASCII文件 401

15.2.1 ASCII文件的读取 401

15.2.2 ASCII文件的写入 404

15.3 读取和写入二进制文件 405

15.3.1 二进制文件的读取 405

15.3.2 二进制文件的写入 406

15.4 文件位置指针 407

15.5 高级文件I/O操作 409

15.6 小结 413

第16章 MATLAB编译器 414

16.1 MATLAB编译器简介 414

16.1.1 MATLAB Compiler 4 414

16.1.2 MATLAB Compiler 4的功能和局限性 416

16.2 安装与设置 416

16.2.1 编译器的安装 416

16.2.2 MCR的安装 417

16.2.3 编译器的设置 418

16.3 编译器的使用 419

16.3.1 MCC选项 419

16.3.2 编译指令 421

16.3.3 独立于MATLAB环境的M程序编译 422

16.4 编译器的独立应用 422

16.4.1 独立C/C＋＋应用的创建 423

16.4.2 独立Windows应用程序的创建 423

16.4.3 独立应用程序的发布 425

16.5 小结 426

第17章 应用程序接口 427

17.1 mxArray数据结构 427

17.2 mx函数 428

17.3 MATLAB中调用C和FORTRAN 429

17.3.1 MEX文件简介 429

17.3.2 MEX配置 430

17.3.3 C语言MEX文件 432

17.3.4 FORTRAN语言MEX文件 433

17.4 MATLAB引擎 434

17.4.1 C语言引擎函数 435

17.4.2 FORTRAN语言引擎函数 439

17.4.3 引擎应用实例 441

17.5 C和FORTRAN调用MATLAB 445

17.5.1 由M程序创建共享函数库（DLL） 445

17.5.2 C/FORTRAN中调用MATLAB 446

17.5.3 应用实例 446

17.6 小结 449

第18章 Notebook和M-book 450

18.1 M-book 450

18.1.1 Notebook的安装和设置 450

18.1.2 创建M-book 451

18.2 细胞 453

18.2.1 细胞和细胞群 453

18.2.2 自初始化细胞 455

18.2.3 计算区 456

18.2.4 细胞的循环运行 459

18.2.5 输出细胞的格式控制 460

18.2.6 Notebook使用注意 462

18.3 小结 463

第五篇 工具箱篇 466

第19章 信号处理工具箱 466

19.1 波形产生 466

19.1.1 常用周期信号 466

19.1.2 常用非周期信号 467

19.1.3 常用序列 469

19.2 IIR滤波器设计 471

19.2.1 滤波器原型设计 471

19.2.2 频率指标转换 475

19.2.3 离散化 477

19.2.4 直接IIR滤波器设计 479

19.3 FIR滤波器设计 482

19.3.1 窗口方法设计 483

19.3.2 多带FIR滤波器设计 484

19.3.3 约束最小二乘法设计 487

19.3.4 任意响应滤波器设计 489

19.4 频谱分析 490

19.4.1 周期图方法 490

19.4.2 Welch方法 493

19.4.3 MTM和MUSIC方法 494

19.4.4 参数化方法 497

19.5 使用SPTool 500

19.5.1 功能概述 500

19.5.2 数据的导入 501

19.5.3 信号查看 503

19.5.4 滤波器设计 504

19.5.5 滤波器查看 507

19.5.6 频谱查看 509

19.6 小结 511

第20章 图像处理工具箱 512

20.1 数字图像基础 512

20.1.1 数字图像的生成 512

20.1.2 图像数据的读／写 514

20.1.3 图像数据的显示 515

20.2 MATLAB图像类型 517

20.2.1 四种常见的图像类型 517

20.2.2 图像类型的相互转换 518

20.3 图像的灰度变换 522

20.3.1 图像的直方图 523

20.3.2 灰度变换 524

20.3.3 直方图均衡 527

20.4 图像的代数运算 528

20.4.1 图像加法 529

20.4.2 图像乘法 529

20.4.3 图像减法 530

20.4.4 图像除法 530

20.5 图像的几何运算 530

20.5.1 图像缩放 531

20.5.2 图像旋转 532

20.5.3 图像裁剪 534

20.6 图像滤波 534

20.6.1 卷积和相关 534

20.6.2 线性滤波 536

20.6.3 排序滤波 539

20.7 小结 541

第21章 SIMULINK工具箱 542

21.1 SIMULINK基础知识 542

21.1.1 安装SIMULINK 542

21.1.2 启动SIMULINK 543

21.1.3 SIMULINK库浏览器 544

21.1.4 模型窗口菜单栏 545

21.1.5 模型窗口工具栏和状态栏 547

21.1.6 SIMULINK简单建模仿真示例 548

21.1.7 SIMULINK帮助 550

21.2 模块操作 552

21.2.1 连接模块 552

21.2.2 模块参数设置 553

21.2.3 信号标签 555

21.2.4 信号标签的传递 555

21.3 仿真设置 557

21.3.1 设置仿真时间 558

21.3.2 设置仿真步长 558

21.3.3 设置仿真算法 559

21.3.4 设置输出选项 561

21.4 连续系统模型实现 562

21.4.1 连续系统数学描述 562

21.4.2 连续系统模型实例 566

21.5 SIMULINK子系统 568

21.5.1 子系统的创建 569

21.5.2 子系统的封装 571

21.6 编写S-函数 575

21.6.1 S-函数的工作原理 575

21.6.2 S-函数的概念 576

21.6.3 S-函数的使用 578

21.6.4 S-函数模板 581

21.6.5 S-函数举例 583

21.7 小结 586