MATLAB R2014a完全自学一本通PDF电子书下载

第1篇 1

第1章 MATLAB R2014a概述 1

1.1 MATLAB R2014a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 R2014a新特性 5

1.2 MATLAB R2014a的目录结构 6

1.3 MATLAB R2014a的工作环境 7

1.3.1 菜单／工具栏 8

1.3.2 命令行窗口 8

1.3.3 工作区 9

1.4 MATLAB R2014a的通用命令 10

1.5 MATLAB R2014a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 11

1.6 MATLAB R2014a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 27

2.1.5 结构体类型 29

2.1.6 数组类型 32

2.1.7 单元数组类型 33

2.1.8 map容器类型 36

2.2 基本矩阵操作 40

2.2.1 矩阵和数组的概念及其区别 40

2.2.2 矩阵的构造 42

2.2.3 矩阵大小及结构的改变 45

2.2.4 矩阵下标引用 47

2.2.5 矩阵信息的获取 49

2.2.6 矩阵的保存和加载 53

2.3 运算符 59

2.3.1 算术运算符 59

2.3.2 关系运算符 61

2.3.3 逻辑运算符 62

2.3.4 运算优先级 63

2.4 字符串处理函数 64

2.4.1 字符串的构造 64

2.4.2 字符串比较函数 66

2.4.3 字符串查找和替换函数 66

2.4.4 字符串——数值转换 67

2.5 本章小结 68

第3章 数组与矩阵 69

3.1 数组运算 70

3.1.1 数组的创建和操作 70

3.1.2 数组的常见运算 73

3.2 矩阵操作 77

3.2.1 创建矩阵 77

3.2.2 改变矩阵大小 82

3.2.3 重构矩阵 84

3.3 矩阵元素的运算 85

3.3.1 矩阵加减运算 85

3.3.2 矩阵乘法运算 86

3.3.3 矩阵的除法运算 87

3.3.4 矩阵的幂运算 88

3.3.5 矩阵元素的查找 88

3.3.6 矩阵元素的排序 89

3.3.7 矩阵元素的求和 90

3.3.8 矩阵元素的求积 91

3.3.9 矩阵元素的差分 92

3.4 矩阵运算 92

3.4.1 矩阵分析 93

3.4.2 矩阵分解 98

3.4.3 特征值和特征向量 105

3.5 稀疏矩阵 106

3.5.1 稀疏矩阵的存储方式 107

3.5.2 稀疏矩阵的生成 107

3.5.3 稀疏矩阵的运算 112

3.6 本章小结 112

第4章 MATLAB编程基础 113

4.1 M文件编辑器 114

4.2 变量 116

4.2.1 变量的命名 116

4.2.2 变量的类型 117

4.2.3 MATLAB默认的特殊变量 117

4.2.4 关键字 118

4.3 MATLAB的控制流 118

4.3.1 顺序结构 118

4.3.2 if-else-end分支结构 119

4.3.3 switch-case 121

4.3.4 try-catch结构 123

4.3.5 for循环结构 124

4.3.6 while循环结构 126

4.4 控制程序流的其他常用指令 127

4.4.1 return指令 127

4.4.2 input和keyboard指令 127

4.4.3 yesinput指令 128

4.4.4 pause指令 128

4.4.5 continue指令 128

4.4.6 break指令 129

4.4.7 error和warning指令 129

4.5 脚本和函数 129

4.5.1 脚本 129

4.5.2 函数 130

4.5.3 M文件的一般结构 132

4.5.4 匿名函数、子函数、私有函数与私有目录 134

4.5.5 重载函数 136

4.5.6 eval、feval函数和内联函数 136

4.5.7 内联函数 139

4.5.8 向量化和预分配 142

4.5.9 函数的函数 143

4.5.10 P码文件 144

4.6 M文件中变量的检测与传递 145

4.6.1 输入／输出变量检测指令 145

4.6.2 “可变数量”输入／输出变量 146

4.6.3 跨空间变量传递和赋值 148

4.7 MATLAB程序的调试 150

4.7.1 程序调试的基本概念 150

4.7.2 直接调试法 151

4.7.3 使用调试函数进行调试 152

4.7.4 工具调试法 155

4.7.5 程序的性能优化技术 156

4.8 本章小结 157

第5章 数据可视化 158

5.1 图形绘制 159

5.1.1 离散数据及离散函数 159

5.1.2 连续函数 160

5.1.3 图形绘制示例 161

5.1.4 图形绘制的基本步骤 162

5.2 二维图形绘制 162

5.2.1 plot指令 163

5.2.2 格栅 168

5.2.3 文字说明 168

5.2.4 线型、标记和颜色 171

5.2.5 坐标轴设置 174

5.2.6 图形迭绘 175

5.2.7 子图绘制 176

5.2.8 交互式绘图 177

5.2.9 双坐标轴绘制 178

5.2.10 fplot绘图指令 179

5.2.11 ezplot绘图指令 180

5.2.12 特殊坐标轴绘图 181

5.2.13 二维特殊图形函数 183

5.3 三维图形绘制 188

5.3.1 曲线图绘制 188

5.3.2 网格图绘制 189

5.3.3 曲面图的绘制 190

5.3.4 光照模型 191

5.3.5 绘制等值线图 192

5.4 四维图形可视化 193

5.4.1 用颜色描述第四维 193

5.4.2 其他函数 194

5.5 本章小结 195

第2篇 196

第6章 数据分析 196

6.1 多项式及其函数 197

6.1.1 多项式的表达式和创建 197

6.1.2 多项式求根 198

6.1.3 多项式的四则运算 199

6.1.4 多项式的导数、积分与估值 201

6.1.5 多项式运算函数及操作指令 202

6.1.6 有理多项式 203

6.2 数据插值 204

6.2.1 一维插值 205

6.2.2 二维插值 208

6.3 函数的极限 209

6.3.1 极限的概念 209

6.3.2 求极限的函数 210

6.4 函数数值积分 211

6.4.1 数值积分问题的数学表述 212

6.4.2 一元函数的数值积分 212

6.4.3 多重数值积分 214

6.5 本章小结 215

第7章 符号数学计算 216

7.1 MATLAB符号计算概述 217

7.2 符号对象和符号表达式 217

7.2.1 符号对象的创建命令 217

7.2.2 符号对象的创建示例 218

7.2.3 符号计算中的运算符和函数 222

7.2.4 符号对象的类别识别函数 225

7.2.5 符号表达式中的变量确定 228

7.2.6 符号精度计算 229

7.3 符号表达式操作 230

7.3.1 符号表达式显示 230

7.3.2 符号表达式合并 231

7.3.3 符号表达式展开 232

7.3.4 符号表达式嵌套 233

7.3.5 符号表达式分解 233

7.3.6 符号表达式化简 234

7.4 符号表达式替换 236

7.4.1 subs替换函数 236

7.4.2 subexpr替换函数 237

7.5 符号函数的操作 238

7.5.1 复合函数操作 238

7.5.2 反函数操作 239

7.6 符号微积分 240

7.6.1 符号表达式的极限 240

7.6.2 符号表达式的微分 242

7.6.3 符号表达式的积分 243

7.6.4 符号表达式的级数求和 244

7.6.5 符号表达式的泰勒级数 245

7.7 符号积分变换 246

7.7.1 傅里叶变换及其反变换 246

7.7.2 拉普拉斯变换及其反变换 247

7.7.3 Z变换及其反变换 248

7.8 符号代数方程求解 249

7.9 符号微分方程求解 252

7.10 符号分析可视化 254

7.10.1 funtool分析界面 254

7.10.2 taylortool分析界面 257

7.11 本章小结 259

第8章 概率统计 260

8.1 产生随机变量 261

8.1.1 二项分布的随机数据的产生 261

8.1.2 正态分布的随机数据的产生 261

8.1.3 常见分布的随机数产生 262

8.2 概率密度计算 263

8.2.1 通用函数概率密度值 263

8.2.2 专用函数概率密度值 265

8.3 累积概率分布 266

8.3.1 通用函数累积概率值 266

8.3.2 专用函数累积概率值 267

8.4 统计特征 268

8.4.1 平均值、中值 268

8.4.2 数据比较 269

8.4.3 期望 270

8.4.4 方差和标准差 270

8.4.5 协方差与相关系数 271

8.5 统计作图 272

8.5.1 正整数频率表 272

8.5.2 累积分布函数图形 272

8.5.3 最小二乘拟合直线 273

8.5.4 绘制正态分布概率图形 274

8.5.5 样本数据的盒图 275

8.5.6 参考线绘制 276

8.5.7 样本概率图形 278

8.5.8 正态拟合直方图 278

8.6 本章小结 279

第3篇 280

第9章 偏微分方程工具箱 280

9.1 偏微分方程（PDE）工具箱介绍 281

9.1.1 偏微分方程常见类型介绍 281

9.1.2 偏微分方程工具箱简介 287

9.2 求解偏微分方程示例 289

9.2.1 求解椭圆方程 289

9.2.2 求解抛物线方程 294

9.2.3 求解双曲线方程 298

9.2.4 求解特征值方程 302

9.3 本章小结 306

第10章 优化工具箱 307

10.1 优化工具箱及最优化问题介绍 308

10.1.1 优化工具箱常用函数 308

10.1.2 最优化问题 311

10.2 线性规划 314

10.2.1 线性规划函数 314

10.2.2 线性规划问题的应用 316

10.3 无约束非线性规划 324

10.3.1 基本数学原理介绍 324

10.3.2 无约束非线性规划函数 325

10.3.3 无约束非线性规划问题的应用 329

10.4 二次规划 329

10.4.1 二次规划函数quadprog 330

10.4.2 二次规划问题的应用 332

10.5 有约束最小化 333

10.5.1 有约束最小化函数fmincon 333

10.5.2 有约束最小化应用 336

10.6 目标规划 337

10.6.1 目标规划函数fgoalattain 337

10.6.2 目标规划应用 340

10.7 最大最小化 344

10.7.1 最大最小化函数fminimax 344

10.7.2 最大最小化应用 346

10.8 本章小结 347

第11章 图像处理工具箱 349

11.1 MATLAB图像处理基础知识 350

11.1.1 MATLAB图像表达方式 350

11.1.2 MATLAB支持的图像文件格式 351

11.1.3 MATLAB图像类型 352

11.1.4 MATLAB图像类型转换 355

11.1.5 MATLAB图像数据读／写 357

11.2 图像显示 358

11.2.1 标准图像显示技术 358

11.2.2 特殊图像显示技术 360

11.3 图像运算 364

11.3.1 代数运算 364

11.3.2 空间变换 365

11.3.3 图像配准 369

11.4 图像数据变换 370

11.4.1 二维傅里叶变换 370

11.4.2 离散余弦变换 374

11.4.3 其他变换 377

11.5 图像分析与增强 378

11.5.1 像素值及统计 379

11.5.2 图像分析 382

11.5.3 图像调整 385

11.5.4 图像平滑 389

11.6 图像区域处理 391

11.6.1 区域设置 391

11.6.2 区域滤波 393

11.6.3 区域填充 393

11.7 形态学操作 394

11.7.1 图像膨胀 394

11.7.2 图像腐蚀 395

11.7.3 形态学重建 396

11.8 颜色处理 397

11.8.1 显示颜色 397

11.8.2 减少颜色 397

11.8.3 转换颜色 398

11.9 本章小结 399

第12章 信号处理工具箱 400

12.1 MATLAB信号处理基础知识 401

12.1.1 连续信号及其实现 401

12.1.2 离散信号及其实现 401

12.1.3 离散信号基本运算 405

12.1.4 离散系统概念 409

12.1.5 Z变换定义与性质 409

12.1.6 离散傅里叶变换 410

12.2 统计信号处理 410

12.2.1 相关性与协方差 411

12.2.2 频谱分析 412

12.2.3 窗函数 414

12.2.4 功率谱估计 416

12.2.5 现代谱估计 418

12.2.6 时频分析 419

12.2.7 特殊变换方法 420

12.2.8 重新采样 423

12.3 IIR滤波器 424

12.3.1 IIR滤波器优势 424

12.3.2 经典滤波器设计过程 424

12.3.3 经典法IIR滤波器设计 424

12.3.4 直接法IIR滤波器设计 431

12.4 FIR滤波器 432

12.4.1 窗函数法FIR滤波器设计 432

12.4.2 约束最小二乘法FIR滤波器设计 434

12.4.3 其他设计方法 435

12.5 参数建模 435

12.5.1 时域建模 436

12.5.2 频域建模 438

12.6 特殊波形发生函数 439

12.6.1 频率扫描余弦函数 439

12.6.2 Sinc函数 439

12.6.3 高斯震荡正弦脉冲 440

12.6.4 三角脉冲 441

12.6.5 三角波 441

12.6.6 方形脉冲 442

12.6.7 方波 443

12.6.8 脉冲序列 444

12.6.9 压控振荡波 444

12.7 GUI工具 445

12.7.1 信号处理综合工具 445

12.7.2 波形查看器 446

12.7.3 谱分析查看器 447

12.7.4 滤波器可视化工具 447

12.7.5 滤波器设计与分析工具 448

12.7.6 滤波处理工具 449

12.8 本章小结 450

第13章 小波分析工具箱 451

13.1 小波分析 452

13.1.1 小波分析概述 452

13.1.2 傅里叶变换和小波变换 453

13.1.3 多分辨分析 456

13.1.4 小波包分析 459

13.1.5 几种常用的小波 463

13.1.6 小波应用演示示例 466

13.2 小波工具箱介绍 467

13.2.1 小波工具箱的启动 467

13.2.2 一维连续小波分析工具 468

13.2.3 一维离散小波分析工具 473

13.3 小波分析在图像处理中的应用 480

13.3.1 基于小波变换的图像局部压缩 480

13.3.2 二维小波变换的图像压缩 482

13.3.3 图像压缩中阈值的确定与作用命令 485

13.3.4 基于小波包变换的图像压缩 486

13.3.5 小波变换用于图像去噪 488

13.3.6 小波分析用于图像增强 491

13.3.7 图像钝化与锐化 493

13.3.8 小波分析用于图像融合 495

13.3.9 小波分析用于图像分解 496

13.4 本章小结 499

第14章 Simulink仿真基础 500

14.1 Simulink概述 501

14.1.1 Simulink的基本概念 501

14.1.2 Simulink的工作环境与启动 503

14.1.3 Simulink模型的特点 505

14.1.4 Simulink模块的组成 507

14.1.5 Simulink中的数据类型 508

14.1.6 Simulink 中的模块和模块库 512

14.1.7 Simulink常用工具 516

14.1.8 Simulink的实例演示 518

14.2 Simulink模型创建 520

14.2.1 Simulink模块的基本操作 520

14.2.2 模型和模型文件 524

14.2.3 创建模型的基本步骤和技巧 525

14.3 过零检测和代数环 529

14.3.1 过零检测 529

14.3.2 代数环 531

14.4 本章小结 532

第15章 Simulink仿真应用 533

15.1 子系统的创建和封装 534

15.1.1 子系统介绍 534

15.1.2 创建子系统 536

15.1.3 封装子系统 537

15.2 仿真模型的分析 541

15.2.1 模型状态的确定 541

15.2.2 线性化的数学描述 543

15.2.3 平衡点分析 544

15.2.4 微分方程的求解算法 545

15.3 运行仿真 546

15.3.1 启动仿真 546

15.3.2 仿真的配置 549

15.3.3 优化仿真过程 555

15.4 模型调试 557

15.4.1 Simulink调试器 557

15.4.2 命令行调试及设置断点 558

15.5 Simulink实例应用 559

15.6 本章小结 565

第4篇 566

第16章 句柄图形对象 566

16.1 句柄图形对象体系 567

16.1.1 句柄图形组织 567

16.1.2 句柄图形对象类型简介 567

16.2 句柄图形对象操作 568

16.2.1 创建对象 568

16.2.2 访问对象句柄 570

16.2.3 复制和删除对象 572

16.2.4 控制图形输出 574

16.2.5 保存句柄 578

16.3 对象属性设置 579

16.3.1 设置属性 579

16.3.2 设置默认属性 580

16.3.3 通用属性 583

16.4 Figure对象 584

16.4.1 Figure对象介绍 584

16.4.2 Figure对象操作 586

16.5 Axes对象 586

16.5.1 坐标轴介绍 586

16.5.2 标签与外观 586

16.5.3 位置 587

16.5.4 一图多轴 588

16.5.5 坐标轴控制 591

16.5.6 线条颜色控制 593

16.5.7 绘图操作 594

16.6 Core对象 595

16.6.1 Core对象介绍 595

16.6.2 Core对象创建示例 595

16.7 Plot对象 596

16.7.1 Plot对象介绍 596

16.7.2 Plot对象创建示例 596

16.7.3 连接变量 597

16.8 Group对象 598

16.8.1 Group对象介绍 598

16.8.2 创建Group对象 598

16.8.3 对象变换 599

16.9 Annotation对象 600

16.9.1 Annotation对象介绍 600

16.9.2 Annotation对象使用示例 600

16.10 本章小结 601

第17章 图形用户界面 602

17.1 图形用户界面介绍 603

17.2 图形用户界面控件 603

17.2.1 图形用户界面控件的创建 604

17.2.2 鼠标动作执行 606

17.2.3 事件队列的执行顺序 608

17.2.4 回调函数的编写 609

17.3 对话框对象 612

17.3.1 公共对话框 612

17.3.2 一般对话框 616

17.4 界面菜单 622

17.4.1 菜单建立 622

17.4.2 菜单属性 623

17.5 编写M文件 624

17.6 图形界面创建工具GUIDE 625

17.6.1 利用创建工具GUIDE进行GUI设计 626

17.6.2 GUIDE创建的工具 633

17.6.3 创建带Uicontrol控件的图形界面 635

17.7 本章小结 636

第18章 文件读取I/O 637

18.1 文件夹的管理 638

18.1.1 当前文件夹管理 638

18.1.2 创建文件夹 641

18.1.3 删除文件夹 642

18.1.4 复制或移动文件夹 643

18.2 打开和关闭文件 646

18.2.1 打开文件 646

18.2.2 关闭文件 648

18.3 工作区数据——MAT文件 648

18.3.1 输出数据到MAT文件 649

18.3.2 读取MAT文件——load函数 649

18.3.3 查看MAT文件的变量 650

18.4 读／写二进制文件 651

18.4.1 写二进制文件 651

18.4.2 读二进制文件 653

18.5 读／写文本文件 656

18.5.1 写文本文件 656

18.5.2 读文本文件 657

18.5.3 其他读／写文本文件的函数 661

18.6 文件内的位置控制 667

18.7 导入数据 669

18.8 本章小结 671

第19章 MATLAB编译器 672

19.1 MATLAB Compiler（编译器）概述 673

19.2 编译器的安装和配置 674

19.2.1 编译器的安装 674

19.2.2 编译器的配置 674

19.3 编译过程 674

19.3.1 安装MCR 674

19.3.2 MCR编译过程 677

19.4 编译命令mcc 677

19.5 编译生成独立运行程序 678

19.5.1 编译M文件 678

19.5.2 编译图形绘制M文件 681

19.5.3 由含feval指令的M文件生成EXE文件 682

19.5.4 编译GUI文件 684

19.6 本章小结 685

第20章 外部接口应用介绍 686

20.1 接口概述 687

20.1.1 MEX文件介绍 687

20.1.2 MAT文件介绍 687

20.1.3 MATLAB计算引擎介绍 688

20.2 基于C/C++语言的MEX文件应用 688

20.2.1 MEX文件结构 688

20.2.2 创建C/C++MEX文件 689

20.2.3 调试C/C++语言MEX程序文件 694

20.3 基于C/C++语言的MAT文件应用 695

20.3.1 使用C/C++语言创建MAT文件的过程 695

20.3.2 使用C/C++语言创建MAT文件示例 695

20.3.3 使用C/C++语言读取MAT文件示例 697

20.4 基于C/C++语言的计算引擎应用 700

20.4.1 MATLAB引擎库函数 700

20.4.2 创建MATLAB引擎调用源程序 701

20.5 MATLAB中JaVa语言的调用 702

20.5.1 Java接口使用 703

20.5.2 Java接口编程应用示例 707

20.6 本章小结 708