MATLAB R2016a完全自学一本通PDF电子书下载

第1篇 1

第1章 MATLAB R2016a概述 1

1.1 MATLAB R2016a简介 2

1.1.1 MathWorks及其产品概述 2

1.1.2 MATLAB与其他数学软件 2

1.1.3 MATLAB的主要特点 3

1.1.4 MATLAB的系统组成 3

1.1.5 MATLAB应用程序简介 4

1.1.6 MATLAB R2016a新特性 5

1.2 MATLAB R2016a的目录结构 6

1.3 MATLAB R2016a的工作环境 7

1.3.1 菜单/工具栏 8

1.3.2 命令行窗口 9

1.3.3 工作区 9

1.4 MATLAB R2016a的通用命令 10

1.5 MATLAB R2016a的文件管理 11

1.5.1 当前文件夹浏览器和路径管理器 11

1.5.2 搜索路径及其设置 12

1.6 MATLAB R2016a的帮助系统 13

1.6.1 纯文本帮助 13

1.6.2 演示（Demos）帮助 14

1.6.3 帮助导航浏览器 15

1.7 MATLAB使用初步 15

1.8 本章小结 16

第2章 MATLAB基础知识 17

2.1 数据类型 18

2.1.1 数值类型 18

2.1.2 逻辑类型 22

2.1.3 字符和字符串 24

2.1.4 函数句柄 26

2.1.5 结构体类型 28

2.1.6 数组类型 31

2.1.7 单元数组类型 32

2.1.8 map容器类型 35

2.2 基本矩阵操作 39

2.2.1 矩阵和数组的概念及其区别 39

2.2.2 矩阵的构造 40

2.2.3 矩阵大小及结构的改变 44

2.2.4 矩阵下标引用 45

2.2.5 矩阵信息的获取 47

2.2.6 矩阵的保存和加载 52

2.3 运算符 58

2.3.1 算术运算符 58

2.3.2 关系运算符 59

2.3.3 逻辑运算符 61

2.3.4 运算优先级 62

2.4 字符串处理函数 62

2.4.1 字符串的构造 63

2.4.2 字符串比较函数 64

2.4.3 字符串查找和替换函数 64

2.4.4 字符串——数值转换 66

2.5 本章小结 66

第3章 数组与矩阵 67

3.1 数组运算 68

3.1.1 数组的创建和操作 68

3.1.2 数组的常见运算 71

3.2 矩阵操作 74

3.2.1 创建矩阵 74

3.2.2 改变矩阵大小 79

3.2.3 重构矩阵 81

3.3 矩阵元素的运算 81

3.3.1 矩阵的加减运算 82

3.3.2 矩阵的乘法运算 83

3.3.3 矩阵的除法运算 84

3.3.4 矩阵的幂运算 85

3.3.5 矩阵元素的查找 85

3.3.6 矩阵元素的排序 86

3.3.7 矩阵元素的求和 87

3.3.8 矩阵元素的求积 88

3.3.9 矩阵元素的差分 88

3.4 矩阵运算 89

3.4.1 矩阵分析 89

3.4.2 矩阵分解 94

3.4.3 特征值和特征向量 101

3.5 稀疏矩阵 102

3.5.1 稀疏矩阵的存储方式 103

3.5.2 稀疏矩阵的生成 103

3.5.3 稀疏矩阵的运算 107

3.6 本章小结 108

第4章 MATLAB编程基础 109

4.1 M文件编辑器 110

4.2 变量 112

4.2.1 变量的命名 112

4.2.2 变量的类型 113

4.2.3 MATLAB默认的特殊变量 113

4.2.4 关键字 114

4.3 MATLAB的控制流 114

4.3.1 顺序结构 114

4.3.2 if-else-end分支结构 115

4.3.3 switch-case结构 117

4.3.4 try-catch结构 119

4.3.5 for循环结构 120

4.3.6 while循环结构 121

4.4 控制程序流的其他常用指令 122

4.4.1 return指令 122

4.4.2 input和keyboard指令 123

4.4.3 yesinput指令 123

4.4.4 pause指令 123

4.4.5 continue指令 124

4.4.6 break指令 124

4.4.7 error和warning指令 125

4.5 脚本和函数 125

4.5.1 脚本 125

4.5.2 函数 126

4.5.3 M文件的一般结构 127

4.5.4 匿名函数、子函数、私有函数与私有目录 129

4.5.5 重载函数 131

4.5.6 eval和feval函数 131

4.5.7 内联函数 134

4.5.8 向量化和预分配 136

4.5.9 函数的函数 137

4.5.10 P码文件 138

4.6 M文件中变量的检测与传递 139

4.6.1 输入/输出变量检测指令 139

4.6.2 “可变数量”输入/输出变量 140

4.6.3 跨空间变量传递和赋值 142

4.7 MATLAB程序的调试 144

4.7.1 程序调试的基本概念 144

4.7.2 直接调试法 145

4.7.3 使用调试函数进行调试 146

4.7.4 工具调试法 149

4.7.5 程序的性能优化技术 150

4.8 本章小结 151

第5章 数据可视化 153

5.1 图形绘制 154

5.1.1 离散数据及离散函数 154

5.1.2 连续函数 154

5.1.3 图形绘制示例 155

5.1.4 图形绘制的基本步骤 157

5.2 二维图形绘制 157

5.2.1 plot指令 157

5.2.2 格栅 162

5.2.3 文字说明 162

5.2.4 线型、标记和颜色 165

5.2.5 坐标轴设置 168

5.2.6 图形叠绘 169

5.2.7 子图绘制 170

5.2.8 交互式绘图 171

5.2.9 双坐标轴绘制 172

5.2.10 fplot绘图指令 173

5.2.11 ezplot绘图指令 175

5.2.12 特殊坐标轴绘图 175

5.2.13 二维特殊图形函数 177

5.3 三维图形绘制 182

5.3.1 曲线图绘制 182

5.3.2 网格图绘制 183

5.3.3 曲面图绘制 184

5.3.4 光照模型 185

5.3.5 绘制等值线图 186

5.4 四维图形可视化 187

5.4.1 用颜色描述第四维 187

5.4.2 其他函数 188

5.5 本章小结 189

第2篇 191

第6章 数据分析 191

6.1 多项式及其函数 192

6.1.1 多项式的表达式和创建 192

6.1.2 多项式求根 193

6.1.3 多项式的四则运算 194

6.1.4 多项式的导数、积分与估值 196

6.1.5 多项式运算函数及操作指令 197

6.1.6 有理多项式 198

6.2 数据插值 199

6.2.1 一维插值 199

6.2.2 二维插值 203

6.3 函数的极限 204

6.3.1 极限的概念 204

6.3.2 求极限的函数 204

6.4 函数数值积分 206

6.4.1 数值积分问题的数学表述 206

6.4.2 一元函数的数值积分 207

6.4.3 多重数值积分 208

6.5 本章小结 209

第7章 符号数学计算 211

7.1 MATLAB符号计算概述 212

7.2 符号对象和符号表达式 212

7.2.1 符号对象的创建命令 212

7.2.2 符号对象的创建示例 213

7.2.3 符号计算中的运算符和函数 216

7.2.4 符号对象的类别识别函数 220

7.2.5 符号表达式中的变量确定 222

7.2.6 符号精度计算 223

7.3 符号表达式操作 224

7.3.1 符号表达式显示 224

7.3.2 符号表达式合并 225

7.3.3 符号表达式展开 225

7.3.4 符号表达式嵌套 226

7.3.5 符号表达式分解 227

7.3.6 符号表达式化简 228

7.4 符号表达式替换 229

7.4.1 subs替换函数 230

7.4.2 subexpr替换函数 231

7.5 符号函数的操作 232

7.5.1 复合函数操作 232

7.5.2 反函数操作 233

7.6 符号微积分 233

7.6.1 符号表达式的极限 234

7.6.2 符号表达式的微分 235

7.6.3 符号表达式的积分 236

7.6.4 符号表达式的级数求和 237

7.6.5 符号表达式的泰勒级数 238

7.7 符号积分变换 239

7.7.1 傅里叶变换及其反变换 239

7.7.2 拉普拉斯变换及其反变换 240

7.7.3 Z变换及其反变换 241

7.8 符号代数方程求解 242

7.9 符号微分方程求解 245

7.10 符号分析可视化 247

7.10.1 funtool分析界面 247

7.10.2 taylortool分析界面 250

7.11 本章小结 251

第8章 概率统计 253

8.1 产生随机变量 254

8.1.1 二项分布的随机数据的产生 254

8.1.2 正态分布的随机数据的产生 254

8.1.3 常见分布的随机数产生 255

8.2 概率密度计算 256

8.2.1 通用函数概率密度值 256

8.2.2 专用函数概率密度值 258

8.3 累积概率分布 259

8.3.1 通用函数累积概率值 259

8.3.2 专用函数累积概率值 260

8.4 统计特征 261

8.4.1 平均值、中值 261

8.4.2 数据比较 262

8.4.3 期望 263

8.4.4 方差和标准差 263

8.4.5 协方差与相关系数 264

8.5 统计作图 265

8.5.1 正整数频率表 265

8.5.2 累积分布函数图形 265

8.5.3 最小二乘拟合直线 266

8.5.4 绘制正态分布概率图形 267

8.5.5 样本数据的盒图 268

8.5.6 参考线绘制 268

8.5.7 样本概率图形 270

8.5.8 正态拟合直方图 271

8.6 本章小结 272

第9章 数学建模函数 273

9.1 曲线拟合函数 274

9.1.1 多项式拟合 274

9.1.2 加权最小方差（WLS）拟合原理及实例 275

9.1.3 非线性曲线拟合 277

9.2 参数估计函数 278

9.2.1 常见分布的参数估计 279

9.2.2 点估计 281

9.2.3 区间估计 282

9.3 参数传递 283

9.3.1 输入和输出参数的数目 283

9.3.2 可变数目的参数传递 284

9.3.3 返回被修改的输入参数 285

9.3.4 全局变量 286

9.4 本章小结 287

第10章 经典智能算法 289

10.1 粒子群算法的MATLAB实现 290

10.1.1 基本原理 290

10.1.2 程序设计 291

10.1.3 经典应用 298

10.2 遗传算法的MATLAB实现 302

10.2.1 基本原理 302

10.2.2 程序设计 305

10.2.3 经典应用 310

10.3 蚁群算法概述 315

10.3.1 基本原理 316

10.3.2 程序设计 317

10.3.3 经典应用 319

10.4 本章小结 326

第3篇 327

第11章 偏微分方程工具箱 327

11.1 偏微分方程（PDE）工具箱介绍 328

11.1.1 偏微分方程常见类型介绍 328

11.1.2 偏微分方程工具箱简介 334

11.2 求解偏微分方程示例 336

11.2.1 求解椭圆方程 336

11.2.2 求解抛物线方程 340

11.2.3 求解双曲线方程 343

11.2.4 求解特征值方程 348

11.3 本章小结 351

第12章 优化工具箱 353

12.1 优化工具箱及最优化问题介绍 354

12.1.1 优化工具箱常用函数 354

12.1.2 最优化问题 357

12.2 线性规划 360

12.2.1 线性规划函数 360

12.2.2 线性规划问题的应用 362

12.3 无约束非线性规划 369

12.3.1 基本数学原理介绍 370

12.3.2 无约束非线性规划函数 371

12.3.3 无约束非线性规划问题的应用 374

12.4 二次规划 374

12.4.1 二次规划函数quadprog 374

12.4.2 二次规划问题的应用 376

12.5 有约束最小化 377

12.5.1 有约束最小化函数fmincon 377

12.5.2 有约束最小化应用 381

12.6 目标规划 381

12.6.1 目标规划函数fgoalattain 381

12.6.2 目标规划应用 384

12.7 最大最小化 388

12.7.1 最大最小化函数fminimax 388

12.7.2 最大最小化应用 389

12.8 本章小结 391

第13章 图像处理工具箱 393

13.1 MATLAB图像处理基础知识 394

13.1.1 MATLAB图像表达方式 394

13.1.2 MATLAB支持的图像文件格式 395

13.1.3 MATLAB图像类型 396

13.1.4 MATLAB图像类型转换 399

13.1.5 MATLAB图像数据读/写 401

13.2 图像显示 402

13.2.1 标准图像显示技术 402

13.2.2 特殊图像显示技术 404

13.3 图像运算 407

13.3.1 代数运算 407

13.3.2 空间变换 409

13.3.3 图像配准 412

13.4 图像数据变换 413

13.4.1 二维傅里叶变换 413

13.4.2 离散余弦变换 418

13.4.3 其他变换 420

13.5 图像分析与增强 421

13.5.1 像素值及统计 422

13.5.2 图像分析 425

13.5.3 图像调整 428

13.5.4 图像平滑 432

13.6 图像区域处理 434

13.6.1 区域设置 434

13.6.2 区域滤波 436

13.6.3 区域填充 436

13.7 形态学操作 437

13.7.1 图像膨胀 437

13.7.2 图像腐蚀 438

11.7.3 形态学重建 439

13.8 颜色处理 439

13.8.1 显示颜色 439

13.8.2 减少颜色 440

13.8.3 转换颜色 441

13.9 本章小结 441

第14章 信号处理工具箱 443

14.1 MATLAB信号处理基础知识 444

14.1.1 连续信号及其实现 444

14.1.2 离散信号及其实现 444

14.1.3 离散信号基本运算 448

14.1.4 离散系统概念 451

14.1.5 Z变换定义与性质 452

14.1.6 离散傅里叶变换 452

14.2 统计信号处理 453

14.2.1 相关性与协方差 453

14.2.2 频谱分析 455

14.2.3 窗函数 456

14.2.4 功率谱估计 458

14.2.5 现代谱估计 460

14.2.6 时频分析 461

14.2.7 特殊变换方法 462

14.2.8 重新采样 465

14.3 IIR滤波器 466

14.3.1 IIR滤波器优势 466

14.3.2 经典滤波器设计过程 466

14.3.3 经典法IIR滤波器设计 466

14.3.4 直接法IIR滤波器设计 472

14.4 FIR滤波器 474

14.4.1 窗函数法FIR滤波器设计 474

14.4.2 约束最小二乘法FIR滤波器设计 476

14.4.3 其他设计方法 477

14.5 参数建模 477

14.5.1 时域建模 478

14.5.2 频域建模 479

14.6 特殊波形发生函数 480

14.6.1 频率扫描余弦函数 480

14.6.2 Sinc函数 481

14.6.3 高斯震荡正弦脉冲 482

14.6.4 三角脉冲 482

14.6.5 三角波 483

14.6.6 方形脉冲 484

14.6.7 方波 484

14.6.8 脉冲序列 485

14.6.9 压控振荡波 486

14.7 GUI工具 486

14.7.1 信号处理综合工具 487

14.7.2 波形查看器 488

14.7.3 谱分析查看器 488

14.7.4 滤波器可视化工具 489

14.7.5 滤波器设计与分析工具 490

14.7.6 滤波处理工具 491

14.8 本章小结 492

第15章 小波分析工具箱 493

15.1 小波分析 494

15.1.1 小波分析概述 494

15.1.2 傅里叶变换和小波变换 495

15.1.3 多分辨分析 498

15.1.4 小波包分析 501

15.1.5 几种常用的小波 505

15.1.6 小波应用演示示例 507

15.2 小波工具箱介绍 508

15.2.1 小波工具箱的启动 508

15.2.2 一维连续小波分析工具 510

15.2.3 一维离散小波分析工具 514

15.3 小波分析在图像处理中的应用 520

15.3.1 基于小波变换的图像局部压缩 520

15.3.2 二维小波变换的图像压缩 522

15.3.3 图像压缩中阈值的确定与作用命令 525

15.3.4 基于小波包变换的图像压缩 526

15.3.5 小波变换用于图像去噪 527

15.3.6 小波分析用于图像增强 531

15.3.7 图像钝化与锐化 533

15.3.8 小波分析用于图像融合 535

15.3.9 小波分析用于图像分解 536

15.4 本章小结 539

第16章 Simulink仿真基础 541

16.1 Simulink概述 542

16.1.1 Simulink的基本概念 542

16.1.2 Simulink的工作环境与启动 544

16.1.3 Simulink模型的特点 545

16.1.4 Simulink模块的组成 547

16.1.5 Simulink中的数据类型 549

16.1.6 Simulink中的模块和模块库 551

16.1.7 Simulink常用工具 557

16.1.8 Simulink的实例演示 558

16.2 Simulink模型创建 560

16.2.1 Simulink模块的基本操作 561

16.2.2 模型和模型文件 564

16.2.3 创建模型的基本步骤和技巧 565

16.3 过零检测和代数环 569

16.3.1 过零检测 569

16.3.2 代数环 571

16.4 本章小结 572

第17章 Simulink仿真应用 573

17.1 子系统的创建和封装 574

17.1.1 子系统介绍 574

17.1.2 创建子系统 576

17.1.3 封装子系统 577

17.2 仿真模型的分析 580

17.2.1 模型状态的确定 580

17.2.2 线性化的数学描述 582

17.2.3 平衡点分析 584

17.2.4 微分方程的求解算法 585

17.3 运行仿真 586

17.3.1 启动仿真 586

17.3.2 仿真的配置 589

17.3.3 优化仿真过程 594

17.4 模型调试 597

17.4.1 Simulink调试器 597

17.4.2 命令行调试及设置断点 598

17.5 Simulink实例应用 599

17.6 本章小结 603

第18章 Stateflow建模与应用 605

18.1 Stateflow基础 606

18.1.1 Stateflow的定义 606

18.1.2 状态图编辑器 606

18.1.3 Stateflow流程图 608

18.2 并行机制 611

18.2.1 设置状态关系 611

18.2.2 并行状态活动顺序配置 612

18.3 Stateflow的对象 613

18.3.1 真值表 613

18.3.2 图形函数 613

18.4 本章小结 616

第19章 神经网络工具箱 617

19.1 神经网络MATLAB工具箱 618

19.1.1 通用神经网络工具箱函数 619

19.1.2 感知器MATLAB函数 622

19.1.3 线性神经网络函数 624

19.1.4 BP神经网络函数 627

19.1.5 径向基神经网络函数 628

19.1.6 自组织神经网络函数 634

19.2 神经网络Simulink工具箱 639

19.3 经典应用 644

19.3.1 函数逼近 644

19.3.2 数据拟合 655

19.4 本章小结 660