MATLAB程序设计与最优化计算PDF电子书下载

第1篇 MATLAB编程篇 3

第1章 导论 3

1.1 概论 3

1.2 算法的开发与应用 3

1.3 数据获取与分析 6

1.4 数据可视化 7

1.5 数值计算 9

第2章 MATLAB基础 10

2.1 启动MATLAB 10

2.2 命令行窗口 13

2.3 输出命令 15

2.3.1 disp命令 15

2.3.2 fprintf命令 16

2.4 保存与加载命令 22

2.4.1 save命令 23

2.4.2 load命令 23

2.5 导入与输出数据 25

2.5.1 数据导入或输出命令 25

2.5.2 使用导入向导 27

2.6 工作空间 28

2.7 显示格式 30

2.8 定义标量变量 30

2.8.1 赋值运算符 31

2.8.2 变量的命名规则 32

2.8.3 预定义变量和关键字 32

第3章 MATLAB编程 34

3.1 带标量的算术运算 34

3.1.1 优先级 34

3.1.2 用MATLAB作计算器 35

3.2 基本内置函数 35

3.3 关系和逻辑运算符 37

3.3.1 关系运算符 37

3.3.2 逻辑运算符 39

3.3.3 优先级 40

3.3.4 内置逻辑函数 42

3.4 条件语句 43

3.4.1 if-end结构 43

3.4.2 if-else-end结构 43

3.4.3 if-elseif-else-end结构 44

3.5 switch-case语句 45

3.6 循环 46

3.6.1 for-end循环 46

3.6.2 while-end循环 47

3.7 嵌套循环和嵌套条件语句 48

3.8 break和continue语句 49

第4章 脚本与函数文件 50

4.1 脚本文件 50

4.1.1 使用脚本文件的注意事项 50

4.1.2 脚本文件的创建与保存 51

4.1.3 脚本文件的运行 52

4.1.4 当前路径 52

4.2 函数文件的创建 53

4.3 函数文件的结构 53

4.3.1 函数定义行 54

4.3.2 输入和输出参数 54

4.3.3 H1行和帮助文本行 55

4.3.4 函数体 56

4.4 局部变量和全局变量 56

4.5 函数文件的保存 57

4.6 用户自定义函数的使用 57

4.7 脚本文件与函数文件的比较 58

4.8 子函数 58

第5章 矩阵计算 60

5.1 矩阵的创建 60

5.1.1 创建一个一维数组（向量） 60

5.1.2 根据一串已知的数字来创建向量 60

5.1.3 创建一个二维数组（矩阵） 63

5.1.4 MATLAB中变量的注意事项 65

5.1.5 转置运算符 65

5.1.6 数组寻址 66

5.1.7 在数组寻址中使用冒号 67

5.1.8 向已有变量中添加元素 69

5.1.9 删除元素 72

5.1.10 处理数组的内置函数 73

5.2 矩阵运算 74

5.2.1 加法与减法 74

5.2.2 数组相乘 75

5.2.3 数组相除 78

5.2.4 逐元素运算 80

5.2.5 在MATLAB内置数学函数中使用数组 82

5.2.6 分析数组的内置函数 83

5.2.7 随机数的生成 84

第6章 数值计算 87

6.1 多项式 87

6.1.1 多项式的值 87

6.1.2 多项式的根 89

6.1.3 多项式的加法、乘法和除法运算 90

6.1.4 多项式求导 91

6.2 曲线拟合 92

6.2.1 用多项式来实现曲线拟合polyfit函数 92

6.2.2 使用函数而不是多项式来实现曲线拟合 95

6.2.3 插值计算 98

6.2.4 基本拟合接口 101

6.3 求解单变量方程 104

6.4 寻找函数最大值或最小值 106

6.5 数值积分 107

6.6 常微分方程 110

第7章 符号计算 114

7.1 符号对象和符号表达式 115

7.1.1 创建符号对象 115

7.1.2 创建符号表达式 116

7.1.3 findsym命令和默认符号变量 118

7.2 化简符号表达式 119

7.2.1 collect、expand和factor命令 119

7.2.2 simplify和simple命令 121

7.2.3 pretty命令 122

7.3 求解代数方程 122

7.4 微分 125

7.5 积分 126

7.6 求解常微分方程 127

7.7 符号表达式的数值计算 130

第8章 二维绘图 133

8.1 plot命令 134

8.1.1 绘制给定数据 137

8.1.2 绘制函数 137

8.2 fplot命令 139

8.3 在同一个plot中绘制多个图像 139

8.3.1 使用plot命令 139

8.3.2 使用hold on和hold off命令 141

8.3.3 使用line命令 141

8.4 定义绘图显示格式 142

8.4.1 使用命令定义绘图显示格式 142

8.4.2 使用plot编辑器绘图 145

8.4.3 使用误差线绘图 146

8.5 绘制特殊图形 147

8.6 直方图 149

8.7 polar绘图 152

8.8 在同一页面上绘制多图 153

8.9 多图窗口 153

8.10 工具栏绘图 154

第9章 三维绘图 156

9.1 三维曲线 156

9.2 三维网格和三维曲面图 157

9.3 特殊图形绘图 163

9.4 view命令 166

第2篇 最优化计算基础篇 171

第10章 优化计算基础 171

10.1 优化问题实例 171

10.2 优化问题标准形式 172

10.3 无约束优化问题 173

第11章 线性与非线性优化 174

11.1 线性优化 174

11.2 非线性优化 174

11.3 方程和方程组的解 175

11.4 多项式 180

第12章 数值方法优化 185

12.1 非线性方程 185

12.2 不动点法求解x＝g（x） 185

12.2.1 牛顿法求解方程f（x）＝0 187

12.2.2 Schroder方法求解方程f（x）＝0 188

12.3 非线性方程组 188

12.3.1 Seidel法 188

12.3.2 牛顿迭代法 189

第13章 优化工具箱 194

13.1 优化工具箱 194

13.1.1 标准算法 194

13.1.2 大规模的算法 194

13.2 最小化算法 195

13.2.1 多目标问题 195

13.2.2 具有边界约束的非线性标量最小化 197

13.2.3 带约束的非线性最小化 198

13.2.4 极小极大优化 199

13.2.5 最小值优化 200

13.2.6 半无限约束最小值 201

13.2.7 线性规划 201

13.2.8 二次规划 203

13.3 求解方程的算法 204

第3篇 最优化计算高级篇 209

第14章 遗传算法 209

14.1 概述 209

14.1.1 问题解的表示 209

14.1.2 适应度函数 210

14.1.3 种群规模初始化 211

14.1.4 选择机制 211

14.1.5 交叉操作 212

14.1.6 变异操作 212

14.1.7 繁殖算子 212

14.2 编码和优化问题 212

14.3 遗传算法的参数 213

14.3.1 Dejong设置 213

14.3.2 设置 214

14.3.3 MicroGA设置 214

14.4 遗传算法的MATLAB程序 214

14.4.1 问题1：最大化给定区间内的给定一维函数 214

14.4.2 问题2：旅行商问题 216

第15章 微粒群优化 224

15.1 简介 224

15.2 PSO算法 224

15.3 PSO的数学模型 225

15.4 PSO中的参数及参数调优 225

15.5 MATLAB群体智能的例子 226

15.5.1 问题1：模拟集群运动使目标函数最小化 226

15.5.2 问题2：粒子群优化行为 228