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第Ⅰ篇 基础知识 3

第1章 认识MATLAB 3

1.1 MATLAB到底有多厉害 3

1.2 MATLAB概述 3

1.2.1 MATLAB的语言特点及应用领域 3

1.2.2 MathWorks公司及其产品概述 4

1.2.3 MATLAB的语言特点 5

1.2.4 MATLAB的组成 5

1.2.5 MATLAB R2016b新增功能 6

1.3 MATLAB的行业应用 7

1.4 初次使用MATLAB 8

1.4.1 直接使用MATLAB命令 8

1.4.2 一个简单的MATLAB程序 10

第2章 MATLAB基础 14

2.1 MATLAB R2016b的安装与启动 14

2.1.1 对计算机配置的要求 14

2.1.2 安装MATLAB 14

2.1.3 启动和退出MATLAB 17

2.1.4 卸载MATLAB 18

2.2 MATLAB R2016b的目录结构 18

2.3 MATLAB R2016b的工作界面 18

2.3.1 菜单工具栏 19

2.3.2 命令行窗口 20

2.3.3 工作区 21

2.3.4 命令历史记录窗口 22

2.4 MATLAB R2016b的帮助系统 22

2.4.1 使用帮助浏览器窗口 22

2.4.2 使用帮助命令 23

2.4.3 演示帮助 24

2.5 疑难解答 24

第Ⅱ篇 语法基础 27

第3章 MATLAB的基本使用 27

3.1 MATLAB的通用命令 27

3.2 MATLAB的文件管理 28

3.2.1 当前文件夹浏览器和路径管理器 28

3.2.2 搜索路径及其设置 29

3.3 MATLAB表达式中的变量和关键字 30

3.3.1 变量 30

3.3.2 关键字 30

3.4 MATLAB的数据类型 31

3.4.1 数值 31

3.4.2 逻辑型数值 34

3.4.3 字符串 35

3.4.4 单元数组 35

3.4.5 结构体 35

3.4.6 日期和时间 37

3.5 MATLAB的运算符和基本运算 38

3.5.1 算术运算符 38

3.5.2 关系运算符 39

3.5.3 逻辑运算符 39

3.5.4 运算符优先级 40

3.6 MATLAB的标点符号 40

3.7 MATLAB的脚本文件 42

3.8 疑难解答 42

第4章 MATLAB编程基础 44

4.1 M文件 44

4.1.1 概述 44

4.1.2 函数变量 45

4.1.3 函数参数 45

4.1.4 函数句柄 48

4.1.5 函数类型 49

4.2 MATLAB的程序控制结构 51

4.2.1 条件控制语句 51

4.2.2 循环控制语句 53

4.2.3 误差控制语句 54

4.2.4 其他流程控制语句 55

4.3 文件操作 57

4.3.1 文件的打开与关闭 58

4.3.2 文件I/O 59

4.4 MATLAB程序优化 62

4.4.1 通过Profiler进行程序运行分析 62

4.4.2 通过tic函数和toc函数进行程序运行分析 64

4.4.3 程序优化的常用方法 64

4.5 程序调试 65

4.5.1 直接调试法 66

4.5.2 利用调试工具进行的调试法 66

4.6 疑难解答 67

第5章 MATLAB的数组与矩阵操作 67

5.1 数组（矩阵）的生成及初等运算 70

5.1.1 数组（矩阵）的生成 70

5.1.2 冒号表达式 71

5.2 基本的数组操作 71

5.2.1 数组元素的寻址 71

5.2.2 数组元素的查找 72

5.2.3 数组元素的排序 72

5.2.4 矩阵转置 73

5.2.5 矩阵重排 73

5.2.6 矩阵的拆分 74

5.2.7 矩阵的连接 76

5.2.8 矩阵变换 77

5.3 数组的运算 78

5.3.1 数值运算 78

5.3.2 逻辑运算 78

5.3.3 关系运算 79

5.3.4 向量的点积、叉积、混合积 79

5.3.5 范数 80

5.4 数组的保存和载入 81

5.5 矩阵运算 81

5.5.1 基本运算 81

5.5.2 点运算 85

5.6 矩阵分析 86

5.6.1 常用矩阵 86

5.6.2 矩阵的特征参数 89

5.7 稀疏矩阵 92

5.7.1 稀疏矩阵的生成 92

5.7.2 转换成满矩阵 93

5.7.3 对非零元素进行操作 93

5.7.4 特殊的稀疏矩阵 94

5.8 疑难解答 95

第6章 常用数学函数 98

6.1 初等数学函数 98

6.1.1 三角函数 98

6.1.2 指数和对数函数 99

6.1.3 复数处理函数 100

6.1.4 离散函数 101

6.2 特殊数学函数 103

6.3 综合应用 105

6.4 疑难解答 106

第7章 符号运算 108

7.1 符号变量、符号表达式和符号方程的生成 108

7.1.1 使用sym函数生成符号变量和符号表达式 108

7.1.2 使用syms函数定义符号变量和符号表达式 109

7.1.3 符号方程的生成 109

7.2 符号变量的基本操作 109

7.2.1 Findsym函数：寻找符号变量 109

7.2.2 符号运算的精度确定 110

7.3 符号表达式的基本操作 111

7.3.1 四则运算 111

7.3.2 符号多项式的因式分解与展开 111

7.3.3 提取有理式的分子和分母 113

7.3.4 符号表达式的化简 113

7.3.5 符号表达式的替换 114

7.3.6 反函数的求解 114

7.3.7 复合函数 115

7.4 符号矩阵的生成和运算 116

7.4.1 符号矩阵的生成 116

7.4.2 符号矩阵的运算 117

7.5 符号微积分 118

7.5.1 符号极限 118

7.5.2 符号微分 119

7.5.3 符号积分 120

7.6 符号积分变换 121

7.6.1 Fourier变换及其逆变换 121

7.6.2 Laplace变换及其逆变换 122

7.6.3 z变换及其逆变换 123

7.7 符号方程的求解 125

7.7.1 代数方程求解 125

7.7.2 微分方程求解 126

7.8 综合应用 127

7.9 疑难解答 128

第8章 数值运算 130

8.1 多项式计算 130

8.1.1 多项式的表示 130

8.1.2 多项式的运算 130

8.2 极限运算 133

8.3 线性方程组求解 133

8.3.1 利用左除运算求解线性方程组 133

8.3.2 利用矩阵求逆求解线性方程组 134

8.3.3 利用矩阵分解求解线性方程组 135

8.4 非线性方程组求解 138

8.4.1 单变量非线性方程的求解 138

8.4.2 非线性方程组的求解 138

8.5 数值积分与微分 139

8.5.1 数值微分 139

8.5.2 数值积分 141

8.6 综合应用 144

8.7 疑难解答 145

第9章 数据分析 150

9.1 插值与拟合 150

9.1.1 插值 150

9.1.2 拟合 151

9.2 最优化计算 152

9.2.1 优化问题的求解过程 152

9.2.2 线性规划 154

9.2.3 非线性规划 157

9.2.4 最小二值问题 163

9.3 概率统计与分析 166

9.3.1 统计量操作 166

9.3.2 统计分析 167

9.3.3 概率密度与分布 169

9.4 小波分析 170

9.4.1 小波分析基础 170

9.4.2 去噪与压缩 175

9.5 综合应用 180

9.6 疑难解答 182

第10章 图形句柄 184

10.1 句柄对象 184

10.2 对象属性 185

10.3 图形句柄创建实例 186

10.4 综合应用 191

10.5 疑难解答 192

第Ⅲ篇 数据可视化 197

第11章 二维数据可视化 197

11.1 图形绘制基础 197

11.1.1 离散数据及离散函数 197

11.1.2 连续函数 197

11.1.3 图形绘制的基本步骤 198

11.1.4 图形绘制示例 198

11.2 二维图形绘制 199

11.2.1 plot指令 199

11.2.2 格栅 202

11.2.3 文字说明 203

11.2.4 线型、标记和颜色 204

11.2.5 坐标轴设置 205

11.2.6 图形叠绘 208

11.2.7 子图绘制 208

11.2.8 交互式绘图 209

11.2.9 双坐标轴绘图 210

11.2.10 fplot绘图指令 211

11.2.11 ezplot绘图指令 212

11.2.12 特殊坐标轴绘图 213

11.3 二维特殊图形函数 215

11.3.1 柱状图 215

11.3.2 面积图 216

11.3.3 实心图 217

11.3.4 向量图 218

11.3.5 饼图 219

11.3.6 直方图 220

11.4 疑难解答 220

第12章 三维数据可视化 222

12.1 三维图形绘制 222

12.1.1 曲线图绘制 222

12.1.2 三维网线图绘制 223

12.1.3 曲面图的绘制 225

12.2 三维隐函数绘图 226

12.3 三维图形的修饰处理 228

12.3.1 三维图形的视点处理 228

12.3.2 色彩处理 229

12.3.3 光照处理 230

12.4 疑难解答 231

第Ⅳ篇 编程设计 235

第13章 图形用户界面设计 235

13.1 使用GUIDE创建GUI 235

13.1.1 GUIDE编辑界面简介 235

13.1.2 菜单设计实例 236

13.1.3 包含控件的GUI设计实例 237

13.1.4 M文件和FIG文件 241

13.2 GUI编程 241

13.3 实例解析 243

13.3.1 实例1：peaks函数的轮廓图绘制 243

13.3.2 实例2：用控件控制图形的属性 246

13.3.3 实例3：TeapotdemoGUI的制作过程剖析 251

13.4 疑难解答 254

第14章 Simulink仿真基础 256

14.1 Simulink简介 256

14.2 一个简单的Simulink仿真示例 256

14.3 Simulink的基本模块 259

14.3.1 Simulink的基本模块及其功能 259

14.3.2 常用模块的参数和属性设置 261

14.4 Simulink的基本操作 264

14.4.1 Simulink的文件操作 264

14.4.2 模块的操作 264

14.4.3 信号线的操作 265

14.4.4 给模型添加文本注释 266

14.5 复杂系统的仿真 266

14.5.1 仿真的设置 267

14.5.2 连续系统仿真示例 269

14.5.3 离散系统仿真示例 270

14.6 子系统与封装 272

14.6.1 建立子系统 272

14.6.2 子系统的封装 273

14.7 疑难解答 276

第15章 文件读取I/O 280

15.1 文件夹的管理 280

15.1.1 当前文件夹管理 280

15.1.2 创建文件夹 280

15.1.3 删除文件夹 280

15.1.4 复制或移动文件夹 281

15.2 打开和关闭文件 281

15.2.1 打开文件 281

15.2.2 关闭文件 281

15.3 工作区文件—MAT文件 282

15.3.1 输出数据到MAT文件 282

15.3.2 读取MAT文件—load函数 283

15.4 读／写二进制文件 284

15.4.1 写二进制文件 285

15.4.2 读二进制文件 286

15.5 格式化读写文件 286

15.5.1 格式化读取 286

15.5.2 格式化写入 287

15.6 文件内的位置控制 288

15.7 综合应用 289

15.8 疑难解答 290

第16章 MATLAB编译器 292

16.1 MATLAB编译器概述 292

16.2 编译器的安装与配置 292

16.2.1 编译器的安装 292

16.2.2 编译器的配置 292

16.3 编译命令mcc 293

16.4 编译生成独立运行程序 293

16.4.1 编译M文件 294

16.4.2 编译图形绘制M文件 294

16.4.3 由含feval指令的M文件生成EXE文件 296

16.5 综合应用 297

16.6 疑难解答 298

第17章 外部接口应用 300

17.1 接口概述 300

17.1.1 MEX文件介绍 300

17.1.2 MAT文件介绍 300

17.1.3 MATLAB计算引擎介绍 300

17.2 基于C/C+++语言的MEX文件应用 301

17.2.1 MEX文件结构 301

17.2.2 创建C/C++++MEX文件 302

17.2.3 调试C/C++++语言MEX程序文件 303

17.3 基于C/C+++语言的MAT文件应用 303

17.3.1 使用C/C++++语言读取和创建MAT文件的过程 303

17.3.2 使用C/C++++语言读取MAT文件示例 304

17.3.3 使用C/C++++语言创建MAT文件示例 306

17.4 基于C/C+++语言的计算引擎应用 310

17.4.1 MATLAB引擎库函数 310

17.4.2 创建MATLAB引擎调用源程序 311

17.5 MATLAB中Java语言的调用 315

17.5.1 Java接口使用 315

17.5.2 Java接口编程应用示例 316

17.6 综合应用 317

17.7 疑难解答 320

第Ⅴ篇 综合实战 323

第18章 MATLAB在信号与系统中的应用 323

18.1 典型连续时间信号描述及运算 323

18.1.1 典型连续信号波形的绘制 323

18.1.2 连续时间信号的运算 325

18.2 线性系统时域分析 326

18.2.1 连续时间信号卷积 326

18.2.2 线性系统时域分析 328

18.3 连续系统频域分析 330

18.4 连续时间系统S域零极点分析 332

18.4.1 零极点分布与系统稳定性 332

18.4.2 零极点分布与系统冲激响应时域特性 333

18.4.3 由连续系统零极点分布分析系统的频率特性 335

18.5 综合应用 337

18.6 疑难解答 338

第19章 MATLAB在数字信号处理中的应用 338

19.1 离散时间信号的MATLAB实现 342

19.1.1 正弦序列 342

19.1.2 指数序列 342

19.1.3 单位抽样序列 344

19.1.4 单位阶跃序列 345

19.2 基于MATLAB的快速Fourier变换 346

19.2.1 快速Fourier变换的用法 346

19.2.2 运用FFT进行简单滤波 348

19.3 IIR数字滤波器的设计 349

19.3.1 模拟原型滤波器 349

19.3.2 频率变换 350

19.3.3 滤波器最小阶数选择 351

19.3.4 模拟滤波器到数字滤波器的转换 352

19.3.5 完全工具函数设计IIR滤波器 354

19.4 IIR滤波器直接设计 356

19.5 FIR滤波器设计 357

19.5.1 运用窗函数设计数字滤波器 357

19.5.2 标准型FIR滤波器 359

19.5.3 多频带FIR滤波器 360

19.6 综合应用 361

19.7 疑难解答 362

第20章 MATLAB在通信原理中的应用 362

20.1 幅度调制 364

20.1.1 BASK调制 364

20.1.2 MASK调制 365

20.1.3 QAM调制 366

20.2 相位调制 367

20.2.1 PSK调制 367

20.2.2 OQPSK调制 368

20.3 频率调制 369

20.3.1 BFSK调制 370

20.3.2 MFSK调制 371

20.3.3 CPM调制 372

20.4 数字信号的解调 376

20.4.1 BASK解调 376

20.4.2 QAM解调 377

20.4.3 BPSK解调 378

20.4.4 BFSK解调 380

20.5 综合应用 381

20.6 疑难解答 383

第21章 MATLAB在图像处理领域的应用 383

21.1 图像表达与显示 386

21.1.1 图像类型及存储方式 386

21.1.2 图像转换 386

21.1.3 读／写图像文件 386

21.1.4 图像显示 387

21.1.5 彩色图像表示模式 387

21.1.6 常用的彩色图像处理函数 387

21.2 图像运算 389

21.2.1 直方图 389

21.2.2 直方图均衡 389

21.2.3 灰度线性变换 390

21.2.4 灰度非线性变换 391

21.3 图像变换 392

21.3.1 图像缩放 392

21.3.2 图像旋转 393

21.4 图像分析与增强 393

21.4.1 线性空域滤波 394

21.4.2 非线性空域滤波 394

21.5 图像区域处理 395

21.5.1 最大类间方差法 396

21.5.2 常用的彩色图像处理函数 396

21.6 综合应用 398

21.7 疑难解答 400

第22章 MATLAB在金融领域的应用 400

22.1 数据读取 402

22.2 绘制线型图 402

22.3 绘制K线图 403

22.4 绘制移动平均线 404

22.5 绘制布林带 406

22.6 综合应用 408

22.7 疑难解答 409