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第1篇 MATLAB入门篇 2

第1章 MATLAB概述 2

1.1 MATLAB的产生与发展 2

1.2 MATLAB的优势与特点 3

1.3 MATLAB系统的构成 4

1.4 MATLAB桌面操作环境 5

1.4.1 MATLAB启动和退出 5

1.4.2 MATLAB命令行窗口 6

1.4.3 MATLAB工作区 8

1.4.4 编辑器／调试器 10

1.4.5 MATLAB文件管理 10

1.4.6 MATLAB帮助使用 11

1.5 MATLAB的工具箱 11

1.6 小结 12

第2章 MATLAB计算基础 13

2.1 MATLAB数值类型 13

2.2 关系运算和逻辑运算 15

2.3 矩阵及其运算 16

2.3.1 矩阵的创建 16

2.3.2 矩阵的运算 17

2.4 复数及其运算 19

2.4.1 复数的表示 19

2.4.2 复数的绘图 20

2.4.3 复数的操作函数 21

2.5 符号运算 22

2.5.1 符号运算概述 22

2.5.2 常用的符号运算 24

2.6 小结 26

第3章 MATLAB数据可视化基础 27

3.1 MATLAB数据可视化的基本步骤 27

3.2 在工作区直接绘图 28

3.3 利用可视化绘图函数绘图 29

3.3.1 二维数据可视化 29

3.3.2 三维数据可视化 30

3.4 图形的修饰 33

3.5 小结 36

第4章 MATLAB编程基础 37

4.1 MATLAB编程概述 37

4.2 MATLAB编程原则 38

4.3 M文件 39

4.4 MATLAB程序流程控制 41

4.5 MATLAB的函数及调用 44

4.5.1 数类型 44

4.5.2 数参数传递 47

4.6 函数句柄 51

4.7 MATLAB程序调试 53

4.7.1 常见程序错误 53

4.7.2 调试方法 55

4.7.3 调试工具 56

4.7.4 M文件分析工具 59

4.8 MATLAB编程技巧 62

4.8.1 嵌套计算 62

4.8.2 循环计算 64

4.8.3 使用例外处理机制 64

4.8.4 使用全局变量 65

4.8.5 通过varargin传递参数 67

4.9 小结 68

第2篇 优化计算基础篇 70

第5章 MATLAB优化工具箱 70

5.1 工具箱概述 70

5.1.1 工具箱的功能 70

5.1.2 工具箱的特色 70

5.1.3 工具箱的结构 71

5.2 工具箱函数 72

5.3 GUI优化工具 75

5.3.1 GUI优化工具的启动 75

5.3.2 GUI优化工具的界面 76

5.3.3 GUI优化工具使用步骤 77

5.3.4 GUI优化工具应用实例 78

5.4 小结 87

第6章 无约束一维极值问题 88

6.1 进退法 88

6.2 黄金分割法 91

6.3 斐波那契法 93

6.4 牛顿法 97

6.4.1 基本牛顿法 97

6.4.2 全局牛顿法 99

6.5 割线法 102

6.6 抛物线法 104

6.7 三次插值法 107

6.8 可接受搜索法 109

6.8.1 Goldstein法 109

6.8.2 Wolfe-Powell法 112

6.9 MATLAB工具箱应用实例 114

6.9.1 应用fminbnd函数 114

6.9.2 应用fminsearch函数 120

6.9.3 应用改进的fminbnd函数 120

6.9.4 应用maple函数 122

6.10 小结 124

第7章 无约束多维极值问题 125

7.1 直接法 125

7.1.1 模式搜索法 125

7.1.2 Rosenbrock法 128

7.1.3 单纯形搜索法 132

7.1.4 Powell法 136

7.2 使用导数计算的间接法 139

7.2.1 最速下降法 139

7.2.2 共轭梯度法 141

7.2.3 牛顿法 143

7.2.4 修正牛顿法 145

7.2.5 拟牛顿法 147

7.2.6 信赖域法 152

7.2.7 显式最速下降法 155

7.3 MATLAB工具箱应用实例 157

7.3.1 应用fminsearch函数 157

7.3.2 应用fminunc函数 163

7.3.3 应用fminimax函数 165

7.4 小结 168

第8章 约束优化问题 169

8.1 Rosen梯度投影法 169

8.2 罚函数法 173

8.2.1 外点罚函数法 173

8.2.2 内点罚函数法 180

8.2.3 混合罚函数法 182

8.2.4 乘子法 187

8.3 坐标轮换法 190

8.4 复合形法 194

8.5 MATLAB工具箱应用实例 198

8.6 小结 199

第9章 非线性最小二乘优化问题 201

9.1 G-N法 201

9.2 修正G-N法 204

9.3 L-M法 206

9.4 MATLAB工具箱应用实例 210

9.5 小结 211

第10章 线性规划 212

10.1 单纯形法 212

10.2 修正单纯形法 219

10.3 大M法 223

10.4 变量有界单纯形法 225

10.5 MATLAB工具箱应用实例 227

10.6 小结 230

第11章 整数规划 231

11.1 割平面法 231

11.2 分支定界法 237

11.3 0-1规划 243

11.4 MATLAB工具箱应用实例 246

11.5 小结 247

第12章 二次规划 248

12.1 拉格朗日法 248

12.2 起作用集算法 250

12.3 路径跟踪法 254

12.4 MATLAB工具箱应用实例 257

12.5 小结 261

第13章 多目标规划 262

13.1 多目标规划概述 262

13.2 多目标规划的解法 263

13.2.1 基于一个单目标问题的方法 263

13.2.2 基于多个单目标问题的方法 264

13.3 MATLAB工具箱应用实例 265

13.4 小结 269

第3篇 优化计算高级篇 272

第14章 模拟退火算法 272

14.1 模拟退火算法概述 272

14.2 模拟退火算法的基本步骤 273

14.3 MATLAB工具箱应用实例 274

14.4 小结 279

第15章 粒子群优化算法 280

15.1 粒子群算法概述 280

15.2 基本粒子群算法 281

15.3 带压缩因子的粒子群算法 285

15.4 权重改进的粒子群算法 289

15.4.1 线性递减权重法 289

15.4.2 自适应权重法 293

15.4.3 随机权重法 296

15.5 变学习因子的粒子群算法 298

15.5.1 同步变化的学习因子 298

15.5.2 异步变化的学习因子 301

15.6 二阶粒子群算法 304

15.7 二阶振荡粒子群算法 306

15.8 混沌粒子群算法 309

15.9 混合粒子群算法 313

15.9.1 基于自然选择的算法 313

15.9.2 基于杂交的算法 316

15.9.3 基于模拟退火的算法 319

15.10 小结 322

第16章 遗传算法 323

16.1 遗传算法概述 323

16.2 基本遗传算法 324

16.3 顺序选择遗传算法 328

16.4 适值函数标定的遗传算法 332

16.5 大变异遗传算法 336

16.6 自适应遗传算法 340

16.7 双切点交叉遗传算法 343

16.8 多变异位自适应遗传算法 347

16.9 MATLAB工具箱应用实例 351

16.10 小结 354

第4篇 综合实战篇 356

第17章 工程最优化实战 356

17.1 线性规划实战 356

17.1.1 生产任务分配问题 356

17.1.2 运输问题 359

17.1.3 生产运输问题 363

17.1.4 资源利用问题 369

17.2 整数规划实战 370

17.2.1 下料问题 370

17.2.2 配套问题 372

17.2.3 有限选址问题 374

17.2.4 生产组织与计划问题 375

17.3 无约束优化实战 376

17.3.1 选址问题 376

17.3.2 销售利润问题 378

17.3.3 库存问题 379

17.4 约束优化实战 381

17.4.1 最大体积问题 381

17.4.2 资源分配问题 382

17.4.3 和三角形有关的极值问题 383

17.4.4 点到曲线的距离 384

17.4.5 曲线到曲线的距离 388

17.5 多目标规划实战 390

17.6 小结 395

第18章 经济金融最优化实战 396

18.1 最大利润问题 396

18.1.1 不考虑销售影响 396

18.1.2 考虑销售影响 397

18.2 最优消费问题 399

18.3 最优投资分配问题 400

18.4 最优资金使用问题 402

18.5 最优产量问题 403

18.5.1 古诺竞争模型 403

18.5.2 斯塔克尔伯格竞争模型 404

18.6 最优投资组合问题 405

18.6.1 标准均值-方差组合 406

18.6.2 有上界的均值-方差组合 407

18.6.3 有交易成本的均值-方差组合 408

18.6.4 自融资均值-方差投资组合 409

18.7 小结 410

参考文献 411