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入门篇 2

第1章 MATLAB概览 2

1.1 MATLAB发展历程 2

1.2 MATLAB系统结构 3

1.3 MATLAB工具箱 3

1.4 MATLAB启动和退出 4

1.5 MATLAB基本特色 5

1.5.1 常量与变量 5

1.5.2 MATLAB基本运算 7

1.5.3 MATLAB基本函数 8

1.5.4 向量 9

1.6 小结 10

第2章 MATLAB桌面 11

2.1 MATLAB主菜单及功能 11

2.2 MATLAB命令窗口 15

2.3 MATLAB工作空间 17

2.4 M文件编辑／调试器 19

2.5 图形窗口 21

2.6 MATLAB文件管理 22

2.7 MATLAB帮助使用 22

2.7.1 直接使用help获得指令使用说明 23

2.7.2 直接使用help进行分类搜索 23

2.7.3 直接使用help获得具体子类指令说明 23

2.7.4 使用lookfor指令 24

2.8 小结 24

第3章 数组及其操作 25

3.1 MATLAB中的数组 25

3.2 数组的创建 25

3.2.1 创建空数组 25

3.2.2 创建一维数组 26

3.2.3 创建二维数组 27

3.3 数组属性 28

3.3.1 数组结构 28

3.3.2 数组大小 28

3.3.3 数组维度 29

3.3.4 数组数据类型 30

3.3.5 数组的内存占用 31

3.4 创建特殊数组 31

3.4.1 0-1数组 31

3.4.2 对角数组 32

3.4.3 随机数组 33

3.4.4 魔方数组 34

3.5 数组操作 34

3.5.1 数组的保存和装载 34

3.5.2 数组索引和寻址 35

3.5.3 数组的扩展和裁剪 37

3.5.4 数组形状的改变 44

3.5.5 数组运算 47

3.5.6 数组查找 51

3.5.7 数组排序 52

3.6 小结 53

第4章 多维数组及其操作 54

4.1 多维数组 54

4.1.1 多维数组的创建 54

4.1.2 多维数组的属性 56

4.2 多维数组的操作 57

4.2.1 多维数组的索引 57

4.2.2 多维数组的维度操作 58

4.2.3 多维数组参与数学计算 59

4.3 小结 60

第5章 数据类型概述和数值类型 61

5.1 MATLAB数据类型概述 61

5.2 MATLAB中的数值类型 62

5.2.1 整数类型 62

5.2.2 浮点数类型 64

5.2.3 复数 66

5.2.4 无穷量（Inf）和非数值量（NaN） 67

5.3 数值类型的显示格式 68

5.4 MATLAB中确定数值类型的函数 69

5.5 小结 69

第6章 结构体和元胞数组 70

6.1 结构体 70

6.1.1 结构体的创建 70

6.1.2 获取结构体内部数据 73

6.1.3 结构体数组操作函数 74

6.1.4 结构体嵌套 75

6.1.5 动态字段 76

6.1.6 结构体函数 77

6.2 元胞数组 78

6.2.1 元胞数组的创建 78

6.2.2 元胞数组的显示 79

6.2.3 元胞数组的操作 80

6.2.4 嵌套元胞数组 82

6.2.5 元胞数组函数 83

6.3 小结 84

第7章 字符串 85

7.1 创建字符串 85

7.1.1 单行字符串的创建 85

7.1.2 多行字符串的创建 86

7.2 字符串操作 87

7.2.1 字符串比较 87

7.2.2 字符串的替换和查找 88

7.2.3 其他操作 89

7.3 字符串的元胞数组 91

7.4 使用正则表达式搜索 94

7.5 字符数组和数值数组间的相互转换 95

7.6 小结 96

第8章 关系运算和逻辑运算 97

8.1 逻辑类型的数据 97

8.2 关系运算 98

8.3 逻辑运算 99

8.3.1 逐个元素的逻辑运算 99

8.3.2 捷径逻辑运算 100

8.3.3 逐位逻辑运算 101

8.4 逻辑函数和测试函数 102

8.5 运算优先级 104

8.6 小结 104

第9章 程序控制流 105

9.1 分支控制语句 105

9.1.1 if、else和elseif 105

9.1.2 switch、case和otherwise 106

9.2 循环控制语句 108

9.2.1 for循环 108

9.2.2 while循环 109

9.2.3 continue语句 110

9.2.4 break语句 110

9.2.5 数组结构和循环的效率比较 111

9.3 错误控制的try-catch结构 112

9.4 程序终止的return语句 113

9.5 小结 113

第10章 函数 114

10.1 M文件和MATLAB编程概述 114

10.1.1 M文件概述 114

10.1.2 MATLAB编程概述 115

10.2 M文件结构和实例 116

10.2.1 M文件的一般结构 116

10.2.2 脚本M文件实例 117

10.2.3 函数M文件 118

10.3 函数类型 120

10.3.1 匿名函数 120

10.3.2 M文件主函数 121

10.3.3 嵌套函数 121

10.3.4 子函数 122

10.3.5 私有函数 123

10.3.6 重载函数 123

10.4 参数传递 123

10.4.1 MATLAB参数传递概述 123

10.4.2 输入和输出参数的数目 124

10.4.3 可变数目的参数传递 125

10.4.4 返回被修改的输入参数 126

10.4.5 全局变量 127

10.5 函数句柄 128

10.5.1 数句柄的创建和调用 128

10.5.2 处理函数句柄的函数 129

10.6 小结 129

第11章 M文件调试和剖析 130

11.1 M文件调试工具 130

11.2 M文件分析工具 132

11.2.1 Code Analyzer分析工具 132

11.2.2 Profiler分析工具 133

11.3 小结 135

第12章 文件夹管理和文件I/O 136

12.1 当前文件夹和文件夹管理 136

12.1.1 当前文件夹工具条 136

12.1.2 当前文件夹面板 137

12.1.3 命令窗口文件夹操作命令 137

12.2 MATLAB搜索路径 138

12.2.1 MATLAB文件运行搜索过程 138

12.2.2 搜索路径设置 139

12.2.3 搜索路径设置命令 139

12.3 文件管理 140

12.3.1 文本数据 140

12.3.2 图形、音频和视频数据 140

12.3.3 电子表格数据 140

12.3.4 科学标准格式数据 141

12.3.5 数据导入向导 141

12.3.6 因特网文件处理 142

12.3.7 低级文件I/O 142

12.4 小结 143

第13章 MATLAB中的时间 144

13.1 日期和时间 144

13.1.1 日期时间的3种表示格式 144

13.1.2 获取当前日期时间的函数 145

13.1.3 日期格式转换 145

13.1.4 datestr转换函数输出样式控制 146

13.2 程序中应用的计时函数 147

13.3 小结 148

计算篇 150

第14章 矩阵代数 150

14.1 矩阵分析 150

14.1.1 矩阵的行列式 150

14.1.2 矩阵的逆 150

14.1.3 矩阵的秩 151

14.1.4 矩阵的范数和条件数 152

14.1.5 矩阵的特征值、特征向量和特征多项式 152

14.1.6 矩阵的标准正交基 153

14.1.7 矩阵分解 154

14.1.8 矩阵的对角元素操作 158

14.1.9 矩阵分析函数总结 159

14.2 线性方程组 159

14.2.1 线性方程组的表示和种类 159

14.2.2 线性方程组的MATLAB求解 160

14.3 特殊矩阵 164

14.4 稀疏矩阵 164

14.4.1 稀疏矩阵的存储方式 164

14.4.2 稀疏矩阵的创建 165

14.4.3 稀疏矩阵函数 165

14.5 小结 167

第15章 数据分析 168

15.1 数据分析概述和数据预处理 168

15.1.1 数据分析概述 168

15.1.2 数据导入 169

15.1.3 遗失数据的处理 169

15.2 基础统计分析 170

15.2.1 命令窗口统计分析 170

15.2.2 MATLAB数据统计工具 171

15.2.3 多组数据的相关分析 172

15.3 用线性回归模型拟合数据 173

15.3.1 命令窗口下的线性回归 174

15.3.2 用基本拟合工具进行回归分析 176

15.4 其他分析方法初步 178

15.4.1 有限差分 178

15.4.2 傅里叶分析初步 179

15.5 MATLAB统计工具箱初步 180

15.5.1 概率密度函数 181

15.5.2 概率分布函数 182

15.5.3 逆概率分布函数 183

15.5.4 随机数产生函数 185

15.6 小结 186

第16章 数据插值 187

16.1 一维插值 187

16.1.1 一维插值函数的使用 187

16.1.2 内插运算和外插运算 189

16.2 二维插值 191

16.3 高维插值 193

16.4 插值函数总结 194

16.5 小结 195

第17章 多项式 196

17.1 多项式基础 196

17.1.1 多项式的表示 196

17.1.2 多项式的根 196

17.1.3 多项式的创建 197

17.1.4 多项式求值 197

17.2 多项式运算 198

17.2.1 多项式乘法 198

17.2.2 多项式除法 199

17.2.3 多项式加法 199

17.2.4 多项式微分 200

17.2.5 多项式的部分分式展开 200

17.3 多项式曲线拟合 201

17.4 多项式函数总结 202

17.5 小结 203

第18章 三次样条 204

18.1 三次样条基础 204

18.2 样条构建 205

18.3 交互式样条工具 206

18.4 次样条插值 206

18.5 小结 209

第19章 傅里叶分析 210

19.1 傅里叶变换 210

19.2 快速傅里叶变换（FFT） 211

19.3 小结 215

第20章 最优化计算 216

20.1 优化工具箱简介 216

20.1.1 优化工具箱的功能 216

20.1.2 优化函数 216

20.2 无约束优化问题 218

20.2.1 一元函数无约束优化 218

20.2.2 多元函数无约束优化 219

20.3 约束优化问题 220

20.4 GUI优化工具 221

20.4.1 GUI优化工具的启动 221

20.4.2 GUI优化工具的界面 222

20.4.3 GUI优化工具使用步骤 223

20.4.4 GUI优化工具应用实例 224

20.5 小结 230

第21章 微积分 231

21.1 微分 231

21.1.1 符号微分 231

21.1.2 数值微分 231

21.2 积分 232

21.2.1 符号积分 232

21.2.2 数值积分的实现方法 232

21.2.3 重积分的实现方法 234

21.3 小结 235

第22章 常微分方程 236

22.1 常微分方程符号解 236

22.2 常微分方程数值解 237

22.3 小结 240

第23章 偏微分方程 241

23.1 PDE工具箱概述 241

23.2 pdetool的主菜单 242

23.3 pdetool的工具栏 247

23.4 pdetool使用实例 247

23.5 小结 251

绘图篇 254

第24章 二维图形 254

24.1 MATLAB图形窗口概述 254

24.2 基本绘图指令 256

24.2.1 基本绘图流程 257

24.2.2 基本绘图函数 258

24.2.3 设置函数曲线格式和标记点格式 260

24.2.4 子图绘制 262

24.2.5 叠加绘图模式 263

24.2.6 设置坐标轴和网格线 264

24.2.7 对数／半对数坐标系绘图 266

24.2.8 双纵轴绘图 266

24.2.9 绘图窗口开关控制函数 267

24.2.10 设置默认绘图格式循环顺序 268

24.2.11 复数绘图 269

24.3 图形标注 270

24.3.1 图形标注概述 270

24.3.2 图形标题 272

24.3.3 坐标轴标签 273

24.3.4 图例和颜色条 274

24.3.5 文本框标注 275

24.3.6 数据点标记 279

24.3.7 箭头和图框标注 280

24.3.8 锚定图形标注对象 281

24.4 特殊绘图 281

24.4.1 柱状图和面积图 281

24.4.2 饼形图 282

24.4.3 直方图 283

24.4.4 离散数据绘图 284

24.4.5 等高线图 285

24.4.6 量图 285

24.4.7 其他特殊绘图指令 287

24.4.8 数绘图 288

24.5 交互式绘图 289

24.5.1 概述 289

24.5.2 图形面板 290

24.5.3 绘图浏览器 292

24.5.4 属性编辑器 293

24.5.5 数据查视工具 294

24.5.6 工作保存 294

24.6 小结 295

第25章 三维图形 296

25.1 创建三维图形 296

25.1.1 三维图形概述 296

25.1.2 三维曲线图 297

25.1.3 三维曲面图 298

25.1.4 特殊三维绘图 303

25.2 创建三维片块模型 307

25.2.1 创建片块模型 307

25.2.2 多个片块模型的创建和颜色设置 309

25.3 三维图形显示控制 311

25.3.1 设置坐标轴 311

25.3.2 设置视角 312

25.3.3 Camera控制 314

25.3.4 其他控制工具 314

25.4 小结 315

第26章 使用颜色和光影 316

26.1 MATLAB中的颜色 316

26.1.1 着色技术 316

26.1.2 RGB真彩着色 316

26.1.3 颜色表 318

26.1.4 索引着色 319

26.1.5 shading模式 321

26.2 光照效果 322

26.2.1 光源对象 322

26.2.2 光照方法 323

26.3 小结 325

第27章 图像、声音和视频 326

27.1 图像 326

27.1.1 图像及其数值类型 326

27.1.2 图像处理函数 327

27.2 声音 332

27.3 视频 332

27.4 小结 333

第28章 图形的打印和导出 334

28.1 图形打印和导出概述 334

28.2 图形打印 334

28.2.1 使用菜单打印图形 334

28.2.2 图形打印命令 335

28.3 图形导出 336

28.3.1 使用菜单导出图形 336

28.3.2 图形导出命令 336

28.3.3 导出设置 336

28.4 小结 339

第29章 句柄图形对象 340

29.1 句柄图形对象概述 340

29.2 get和set函数 341

29.3 根对象 341

29.4 图形窗口对象 342

29.5 核心图形对象 343

29.6 句柄图形对象操作 344

29.7 回调函数 345

29.8 小结 347

第30章 图形用户界面（GUI） 348

30.1 GUI和GUIDE 348

30.1.1 GUI程序概述 348

30.1.2 打开GUIDE开发环境 349

30.2 使用GUIDE创建GUI界面 350

30.2.1 GUIDE界面概述 350

30.2.2 交互组件 351

30.2.3 设计菜单 355

30.2.4 GUI程序的存储 356

30.2.5 对象浏览器 357

30.2.6 GUI程序的运行 357

30.3 回调函数 358

30.3.1 回调函数原型 358

30.3.2 回调函数编程 359

30.4 小结 362

扩展篇 364

第31章 MATLAB类和面向对象编程 364

31.1 MATLAB类概述 364

31.1.1 类的基本概念 364

31.1.2 类的组成 365

31.2 MATLAB类的设计 365

31.2.1 在MATLAB中设计类的基本方法 365

31.2.2 建立类目录 366

31.2.3 类的构造函数方法 366

31.2.4 类的转换方法 367

31.2.5 类的显示方法 368

31.2.6 类的subsref方法 369

31.2.7 类的重载 369

31.2.8 类方法综合使用实例 372

31.3 MATLAB面向对象编程 373

31.3.1 MATLAB面向对象编程的特点 373

31.3.2 MATLAB面向对象编程与其他语言对比 374

31.4 小结 375

第32章 MATLAB与Microsoft Office的接口 376

32.1 MATLAB与Excel的接口Excel link 376

32.1.1 Excel link的工作原理 376

32.1.2 Excel link的使用 377

32.1.3 Excel link应用举例 379

32.2 MATLAB与Word的接口Notebook 380

32.2.1 Notebook的使用 380

32.2.2 在Word中使用Notebook 383

32.3 MATLAB与PowperPoint的接口Notebook 384

32.4 小结 385

第33章 扩展MATLAB和Java 386

33.1 Java概述 386

33.2 在MATLAB中使用Java 387

33.2.1 Java接口 387

33.2.2 在MATLAB中调用Java 388

33.3 创建和使用Java对象 390

33.3.1 创建Java类对象 391

33.3.2 连接Java对象 391

33.3.3 调用Java类对象 392

33.3.4 Java实例 394

33.4 Java与MATLAB混合编程 394

33.5 MATLAB Builder JA 395

33.5.1 Java环境变量 395

33.5.2 在MATLAB中创建Java组件 396

33.6 小结 397

第34章 MATLAB扩展编程 398

34.1 MATLAB混合编程概述 398

34.1.1 混合编程的背景 398

34.1.2 混合编程方式 398

34.2 使用MATLAB引擎 399

34.2.1 MATLAB引擎 399

34.2.2 混合编程实例 403

34.3 使用mcc编译器 406

34.3.1 mcc编译器 406

34.3.2 MATLAB的设置及创建动态链接库 406

34.3.3 混合编程实例 408

34.4 使用COM 411

34.4.1 COM简介 411

34.4.2 COM的设置与创建 411

34.5 小结 412

第35章 Simulink交互式仿真集成环境 413

35.1 Simulink的使用 413

35.1.1 Simulink启动 413

35.1.2 Simulink仿真设置 414

35.1.3 Simulink模块库简介 419

35.1.4 Simulink功能模块的处理 431

35.2 Simulink自定义功能模块 434

35.2.1 采用Subsystem建立自定义功能模块 434

35.2.2 多个模块组合自定义功能模块 434

35.2.3 自定义功能模块的封装 434

35.3 S函数设计与应用 436

35.4 Simulink仿真举例 440

35.5 小结 447

实战篇 450

第36章 MATLAB在高等数学中的应用实例 450

36.1 极限运算 450

36.2 求导数 451

36.2.1 一元函数求导 451

36.2.2 多元函数求导 451

36.2.3 参数方程求导 452

36.2.4 隐函数求导 452

36.2.5 求梯度与方向导数 452

36.3 求积分 453

36.3.1 定积分 453

36.3.2 广义积分 453

36.3.3 重积分 453

36.3.4 不定积分 454

36.4 级数 454

36.4.1 级数展开 454

36.4.2 级数求和 454

36.5 求函数的零点和极值点 454

36.5.1 求函数的零点 454

36.5.2 求函数的极值点 455

36.6 代数方程组求解 455

36.6.1 线性方程组求解 455

36.6.2 非线性方程组求解 461

36.7 常微分方程求解 462

36.7.1 常微分方程的符号解 462

36.7.2 常微分方程组数值解 462

36.8 小结 464

第37章 MATLAB在线性代数中的应用实例 465

37.1 矩阵的基本运算 465

37.2 行列式运算 467

37.3 线性组合和线性相关 467

37.4 最大无关组和基 468

37.5 矩阵求逆 469

37.6 特征值与特征向量 470

37.7 线性方程组 472

37.8 相似矩阵及二次型 474

37.9 小结 476

第38章 MATLAB在概率统计中的应用实例 477

38.1 数字特征计算 477

38.1.1 期望 477

38.1.2 方差、标准差、矩 478

38.1.3 协方差、相关系数 479

38.2 概率计算 481

38.2.1 概率密度计算 481

38.2.2 累积与逆累积分布计算 481

38.2.3 特殊分布的期望和方差计算 482

38.2.4 随机数产生 483

38.3 参数估计 483

38.4 假设检验 484

38.4.1 单个总体N（μ，σ2）均值μ的检验 484

38.4.2 两个正态总体均值差的检验（t检验） 485

38.4.3 基于成对数据的检验（t检验） 486

38.4.4 正态总体方差的假设检验 487

38.5 方差分析 488

38.5.1 单因素试验的方差分析 488

38.5.2 双因素试验的方差分析 489

38.6 回归分析 490

38.6.1 一元多项式回归 490

38.6.2 多元线性回归 491

38.6.3 非线性回归 492

38.6.4 逐步回归 494

38.7 统计绘图 496

38.7.1 box图 496

38.7.2 正态概率图 496

38.7.3 参考线图 497

38.7.4 分位数-分位数图 498

38.7.5 威布尔概率图 498

38.8 小结 499

第39章 MATLAB在复变函数中的应用实例 500

39.1 复数 500

39.1.1 复数的生成 500

39.1.2 复数的运算 501

39.1.3 复数的绘图 502

39.2 留数 502

39.3 泰勒级数展开 503

39.4 傅里叶变换及其逆变换 505

39.5 拉普拉斯变换及其逆变换 506

39.6 Z变换及其逆变换 506

39.7 小结 507

第40章 MATLAB图形绘制实例 508

40.1 二维绘图 508

40.1.1 函数绘图 508

40.1.2 离散数据绘图 510

40.1.3 特殊坐标轴绘图 511

40.2 三维绘图 513

40.2.1 二元函数绘图 513

40.2.2 三维曲线绘图 514

40.2.3 三维曲面绘图 514

40.3 特殊分析用图 515

40.3.1 柱状图 515

40.3.2 直方图 516

40.3.3 饼形图 516

40.3.4 散点图 517

40.3.5 等高线图 517

40.3.6 面积图 518

40.3.7 火柴杆图 518

40.3.8 阶梯图 519

40.3.9 罗盘图 519

40.3.10 羽毛图 520

40.3.11 彗星图 520

40.3.12 误差棒图 521

40.3.13 实心图 521

40.4 工作空间直接绘图 522

40.5 小结 524

参考文献 525