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基础篇 2

第1章 基础入门 2

1.1 MATLAB发展历程 2

1.2 MATLAB系统结构 3

1.3 MATLAB 7工具箱 4

1.4 MATLAB启动和退出 5

1.5 MATLAB基本特色 6

1.5.1 常量与变量 6

1.5.2 MATLAB基本运算 8

1.5.3 MATLAB基本函数 9

1.5.4 向量 10

1.6 小结 11

第2章 MATLAB桌面 12

2.1 MATLAB主菜单及功能 12

2.2 MATLAB命令窗口 17

2.3 MATLAB工作空间。 19

2.4 M文件编辑／调试器 21

2.5 图形窗口 22

2.6 MATLAB文件管理 24

2.7 MATLAB帮助使用 24

2.7.1 直接使用help获得指令使用说明 25

2.7.2 直接使用help进行分类搜索 25

2.7.3 直接使用help获得具体子类指令说明 26

2.7.4 使用lookfor指令 26

2.8 小结 26

第3章 数组及其操作 27

3.1 MATLAB中的数组 27

3.2 数组的创建 28

3.2.1 创建空数组 28

3.2.2 创建一维数组 28

3.2.3 创建二维数组 30

3.3 数组属性 30

3.3.1 数组结构 30

3.3.2 数组大小 31

3.3.3 数组维度 32

3.3.4 数组数据类型 33

3.3.5 数组的内存占用 34

3.4 创建特殊数组 34

3.4.1 0-1数组 34

3.4.2 对角数组 35

3.4.3 随机数组 36

3.4.4 魔方数组 37

3.5 数组操作 37

3.5.1 数组的保存和装载 37

3.5.2 数组索引和寻址 38

3.5.3 数组的扩展和裁剪 41

3.5.4 数组形状的改变 48

3.5.5 数组运算 51

3.5.6 数组查找 55

3.5.7 数组排序 56

3.6 小结 57

第4章 多维数组及其操作 58

4.1 多维数组 58

4.1.1 多维数组的创建 58

4.1.2 多维数组的属性 61

4.2 多维数组的操作 61

4.2.1 多维数组的索引 61

4.2.2 多维数组的维度操作 62

4.2.3 多维数组参与数学计算 64

第5章 数据类型概述和数值类型 66

5.1 MATLAB数据类型概述 66

5.2 MATLAB中的数值类型 67

5.2.1 整数类型 67

5.2.2 浮点数类型 70

5.2.3 复数 72

5.2.4 无穷量（Inf）和非数值量（NaN） 73

5.3 数值类型的显示格式 74

5.4 MATLAB中确定数值类型的函数 75

5.5 小结 76

第6章 结构体和元胞数组 77

6.1 结构体 77

6.1.1 结构体的创建 78

6.1.2 获取结构体内部数据 80

6.1.3 结构体数组操作函数 82

6.1.4 结构体嵌套 83

6.1.5 动态字段 84

6.1.6 结构体函数 84

6.2 元胞数组 85

6.2.1 元胞数组的创建 86

6.2.2 元胞数组的显示 87

6.2.3 元胞数组的操作 88

6.2.4 嵌套元胞数组 90

6.2.5 元胞数组函数 92

6.3 小结 92

第7章 字符串 93

7.1 创建字符串 93

7.1.1 单行字符串创建 93

7.1.2 多行字符串创建 94

7.2 字符串操作 95

7.2.1 字符串比较 95

7.2.2 字符串的替换和查找 97

7.2.3 其他操作 99

7.3 字符串的元胞数组 101

7.4 使用正则表达式搜索 103

7.5 字符数组和数值数组间的相互转换 104

7.6 小结 106

第8章 关系运算和逻辑运算 107

8.1 逻辑类型的数据 107

8.2 关系运算 108

8.3 逻辑运算 109

8.3.1 逐个元素的逻辑运算 109

8.3.2 捷径逻辑运算 111

8.3.3 逐位逻辑运算 112

8.4 逻辑函数和测试函数 113

8.5 运算优先级 115

8.6 小结 116

第9章 程序控制流 117

9.1 分支控制语句 117

9.1.1 if、else和elseif 117

9.1.2 switch、case和otherwise 119

9.2 循环控制语句 120

9.2.1 for循环 120

9.2.2 while循环 122

9.2.3 continue语句 122

9.2.4 break语句 123

9.2.5 数组结构和循环的效率比较 124

9.3 错误控制的try-catch结构 124

9.4 程序终止的return语句 125

9.5 小结 126

第10章 函数 127

10.1 M文件和MATLAB编程概述 127

10.1.1 M文件概述 127

10.1.2 MATLAB编程概述 128

10.2 M文件结构和实例 129

10.2.1 M文件的一般结构 129

10.2.2 脚本M文件实例 130

10.2.3 函数M文件 132

10.3 函数类型 133

10.3.1 匿名函数 134

10.3.2 M文件主函数 135

10.3.3 嵌套函数 135

10.3.4 子函数 136

10.3.5 私有函数 136

10.3.6 重载函数 137

10.4 参数传递 137

10.4.1 MATLAB参数传递概述 137

10.4.2 输入和输出参数的数目 137

10.4.3 可变数目的参数传递 139

10.4.4 返回被修改的输入参数 140

10.4.5 全局变量 141

10.5 函数句柄 142

10.5.1 函数句柄的创建和调用 142

10.5.2 处理函数句柄的函数 143

10.6 小结 143

第11章 M文件调试和剖析 144

11.1 M文件调试工具 144

11.2 M文件分析工具 146

11.2.1 Code Analyzer分析工具 147

11.2.2 Profiler分析工具 148

11.3 小结 149

第12章 文件夹管理和文件I/O 150

12.1 当前文件夹和文件夹管理 150

12.1.1 当前文件夹工具条 150

12.1.2 当前文件夹面板 151

12.1.3 命令窗口文件夹操作命令 152

12.2 MATLAB搜索路径 152

12.2.1 MATLAB文件运行搜索过程 152

12.2.2 搜索路径设置 153

12.2.3 搜索路径设置命令 154

12.3 文件管理 154

12.3.1 文本数据 154

12.3.2 图形、音频和视频数据 155

12.3.3 电子表格数据 155

12.3.4 科学标准格式数据 155

12.3.5 数据导入向导 156

12.3.6 因特网文件处理 156

12.3.7 低级文件I/O 157

12.4 小结 158

第13章 MATLAB中的时间 159

13.1 日期和时间 159

13.1.1 日期时间的3种表示格式 159

13.1.2 获取当前日期时间的函数 160

13.1.3 日期格式转换 161

13.1.4 datestr转换函数输出样式控制 161

13.2 程序中应用的计时函数 162

13.3 小结 163

第14章 矩阵代数 164

14.1 矩阵分析 164

14.1.1 矩阵的行列式 164

14.1.2 矩阵的逆 165

14.1.3 矩阵的秩 166

14.1.4 矩阵的范数和条件数 166

14.1.5 矩阵的特征值、特征向量和特征多项式 167

14.1.6 矩阵的标准正交基 168

14.1.7 矩阵分解 168

14.1.8 矩阵的对角元素操作 172

14.1.9 矩阵分析函数总结 173

14.2 线性方程组 174

14.2.1 线性方程组的表示和种类 174

14.2.2 线性方程组的MATLAB求解 175

14.3 特殊矩阵 179

14.4 稀疏矩阵 179

14.4.1 稀疏矩阵的存储方式 179

14.4.2 稀疏矩阵的创建 180

14.5 小结 182

第15章 数据分析 183

15.1 数据分析概述和数据预处理 183

15.1.1 数据分析概述 183

15.1.2 数据导入 184

15.1.3 遗失数据的处理 184

15.2 基础统计分析 185

15.2.1 命令窗口统计分析 185

15.2.2 MATLAB数据统计工具 186

15.2.3 多组数据的相关分析 188

15.3 用线性回归模型拟合数据 189

15.3.1 命令窗口下的线性回归 190

15.3.2 用基本拟合工具进行回归分析 192

15.4 其他分析方法初步 194

15.4.1 有限差分 194

15.4.2 傅里叶分析初步 195

15.5 MATLAB统计工具箱初步 197

15.5.1 概率密度函数 197

15.5.2 概率分布函数 198

15.5.3 逆概率分布函数 200

15.5.4 随机数产生 201

15.6 小结 203

第16章 数据插值 204

16.1 一维插值 204

16.1.1 一维插值函数的使用 204

16.1.2 内插运算和外插运算 206

16.2 二维插值 209

16.3 高维插值 212

16.4 插值函数总结 212

16.5 小结 214

第17章 多项式 215

17.1 多项式基础 215

17.1.1 多项式的表示 215

17.1.2 多项式的根 216

17.1.3 多项式的创建 216

17.1.4 多项式求值 217

17.2 多项式运算 218

17.2.1 多项式乘法 218

17.2.2 多项式除法 219

17.2.3 多项式加法 219

17.2.4 多项式微分 220

17.2.5 多项式的部分分式展开 221

17.3 多项式曲线拟合 222

17.4 多项式函数总结 223

17.5 小结 224

第18章 三次样条 225

18.1 三次样条基础 225

18.2 三次样条的MATLAB实现 225

18.3 小结 228

第19章 傅里叶分析 229

19.1 傅里叶变换 229

19.2 快速傅里叶变换（FFT） 230

19.3 小结 234

第20章 最优化计算 235

20.1 优化工具箱简介 235

20.1.1 优化工具箱的功能 235

20.1.2 优化函数 236

20.2 无约束优化问题 238

20.2.1 一元函数无约束优化 238

20.2.2 多元函数无约束优化 239

20.3 约束优化问题 240

20.4 GUI优化工具 241

20.4.1 GUI优化工具的启动 241

20.4.2 GUI优化工具的界面 242

20.4.3 GUI优化工具使用步骤 243

20.4.4 GUI优化工具应用实例 244

20.5 小结 250

第21章 微积分 251

21.1 微分 251

21.1.1 符号微分 251

21.1.2 数值微分 252

21.2 积分 252

21.2.1 符号积分 252

21.2.2 数值积分的实现方法 253

21.2.3 重积分的实现方法 255

21.3 小结 256

第22章 常微分方程 257

22.1 常微分方程符号解 257

22.2 常微分方程数值解 258

22.3 小结 261

第23章 二维图形 262

23.1 MATLAB图形窗口概述 262

23.2 基本绘图指令 265

23.2.1 基本绘图流程 265

23.2.2 基本绘图函数 266

23.2.3 设置函数曲线格式和标记点格式 269

23.2.4 子图绘制 271

23.2.5 叠加绘图模式 272

23.2.6 设置坐标轴和网格线 273

23.2.7 对数／半对数坐标系绘图 275

23.2.8 双纵轴绘图 276

23.2.9 绘图窗口开关控制函数 277

23.2.10 设置默认绘图格式循环顺序 278

23.2.11 复数绘图 279

23.3 图形标注 280

23.3.1 图形标注概述 280

23.3.2 图形标题 282

23.3.3 坐标轴标签 283

23.3.4 图例和颜色条 284

23.3.5 文本框标注 286

23.3.6 数据点标记 290

23.3.7 箭头和图框标注 290

23.3.8 锚定图形标注对象 292

23.4 特殊绘图 292

23.4.1 柱状图和面积图 292

23.4.2 饼形图 293

23.4.3 直方图 294

23.4.4 离散数据绘图 295

23.4.5 等高线图 296

23.4.6 向量图 297

23.4.7 其他特殊绘图指令 299

23.4.8 函数绘图 301

23.5 交互式绘图 302

23.5.1 概述 302

23.5.2 图形面板 303

23.5.3 绘图浏览器 305

23.5.4 属性编辑器 306

23.5.5 数据查视工具 307

23.5.6 工作保存 308

23.6 小结 308

第24章 三维图形 309

24.1 创建三维图形 309

24.1.1 三维图形概述 309

24.1.2 三维曲线图 310

24.1.3 三维曲面图 311

24.1.4 特殊三维绘图 316

24.2 创建三维片块模型 322

24.2.1 创建片块模型 322

24.2.2 多个片块模型的创建和颜色设置 323

24.3 三维图形显示控制 326

24.3.1 设置坐标轴 326

24.3.2 设置视角 327

24.3.3 Camera控制 329

24.3.4 其他控制工具 330

24.4 小结 330

第25章 使用颜色和光影 331

25.1 MATLAB中的颜色 331

25.1.1 着色技术 331

25.1.2 RGB真彩着色 332

25.1.3 颜色表 333

25.1.4 索引着色 335

25.1.5 shading模式 338

25.2 光照效果 339

25.2.1 光源对象 339

25.2.2 光照方法 340

25.3 小结 341

第26章 图像、声音和视频 342

26.1 图像 342

26.1.1 图像及其数值类型 342

26.1.2 图像处理函数 343

26.2 声音 348

26.3 视频 349

26.4 小结 350

第27章 图形的打印和导出 351

27.1 图形打印和导出概述 351

27.2 图形打印 352

27.2.1 使用菜单打印图形 352

27.2.2 图形打印命令 353

27.3 图形导出 353

27.3.1 使用菜单导出图形 353

27.3.2 图形导出命令 353

27.3.3 导出设置 353

27.4 小结 356

第28章 句柄图形对象 357

28.1 句柄图形对象概述 357

28.2 get和set函数 358

28.3 根对象 358

28.4 图形窗口对象 359

28.5 核心图形对象 360

28.6 句柄图形对象操作 361

28.7 回调函数 362

28.8 小结 364

第29章 图形用户界面（GUI） 365

29.1 GUI和GUIDE 365

29.1.1 GUI程序概述 365

29.1.2 打开GUIDE开发环境 366

29.2 使用GUIDE创建GUI界面 367

29.2.1 GUIDE界面概述 367

29.2.2 交互组件 368

29.2.3 设计菜单 372

29.2.4 GUI程序的存储 374

29.2.5 对象浏览器 374

29.2.6 GUI程序的运行 375

29.3 回调函数 376

29.3.1 回调函数原型 376

29.3.2 回调函数编程 377

29.4 小结 380

第30章 MATLAB类和面向对象编程 381

30.1 MATLAB类概述 381

30.1.1 类的基本概念 381

30.1.2 类的组成 382

30.2 MATLAB类的设计 382

30.2.1 在MATLAB中设计类的基本方法 382

30.2.2 建立类目录 383

30.2.3 类的构造函数方法 383

30.2.4 类的转换方法 384

30.2.5 类的显示方法 386

30.2.6 类的subsref方法 386

30.2.7 类的重载 387

30.2.8 类方法综合使用实例 390

30.3 MATLAB面向对象编程 391

30.3.1 MATLAB面向对象编程的特点 391

30.3.2 MATLAB面向对象编程与其他语言对比的特点 392

30.4 小结 392

第31章 MATLAB与Excel、Word的接口 393

31.1 MATLAB与Excel的接口Excel link 393

31.1.1 Excel link的工作原理 394

31.1.2 Excel link的使用 394

31.1.3 Excel link应用举例 396

31.2 MATLAB与Word的接口Notebook 397

31.2.1 Notebook的使用 398

31.2.2 在Word中使用Notebook 399

31.3 小结 401

第32章 扩展MATLAB和Java 402

32.1 Java概述 402

32.2 在MATLAB中使用Java 403

32.2.1 Java接口 404

32.2.2 MATLAB中调用Java 404

32.3 创建和使用Java对象 406

32.3.1 创建Java类对象 407

32.3.2 连接Java对象 407

32.3.3 调用Java类对象 408

32.3.4 Java实例 410

32.4 Java与MATLAB混合编程 411

32.5 MATLAB Builder JA 411

32.5.1 Java环境变量 411

32.5.2 MATLAB中创建Java组件 412

32.6 小结 413

第33章 MATLAB扩展编程 414

33.1 MATLAB混合编程概述 414

33.1.1 混合编程的背景 414

33.1.2 混合编程的方式 415

33.2 使用MATLAB引擎 415

33.2.1 MATLAB引擎 415

33.2.2 混合编程实例 419

33.3 使用mcc编译器 422

33.3.1 mcc编译器 422

33.3.2 MATLAB的设置及创建动态链接库 423

33.3.3 混合编程实例 425

33.4 使用COM 427

33.4.1 COM简介 427

33.4.2 COM的设置与创建 428

33.5 小结 428

第34章 Simulink交互式仿真集成环境 429

34.1 Simulink的使用 429

34.1.1 Simulink启动 429

34.1.2 Simulink仿真设置 431

34.1.3 Simulink模块库简介 438

34.1.4 Simulink功能模块的处理 450

34.2 Simulink自定义功能模块 453

34.2.1 采用Subsystem建立自定义功能模块 453

34.2.2 多个模块组合自定义功能模块 453

34.2.3 自定义功能模块的封装 453

34.3 S函数设计与应用 455

34.4 Simulink仿真举例 459

34.5 小结 466

实战篇 468

第35章 MATLAB高等数学计算实例 468

35.1 极限运算 468

35.2 求导数 469

35.2.1 一元函数求导 469

35.2.2 多元函数求导 470

35.2.3 参数方程求导 471

35.2.4 隐函数求导 471

35.2.5 求梯度与方向导数 472

35.3 求积分 472

35.3.1 定积分 472

35.3.2 广义积分 473

35.3.3 重积分 473

35.3.4 不定积分 473

35.4 级数 474

35.4.1 级数展开 474

35.4.2 级数求和 474

35.5 求函数的零点和极值点 474

35.5.1 求函数的零点 474

35.5.2 求函数的极值点 475

35.6 代数方程组求解 476

35.6.1 线性方程组求解 476

35.6.2 非线性方程组求解 482

35.7 常微分方程求解 482

35.7.1 常微分方程的符号解 482

35.7.2 常微分方程组数值解 483

35.8 小结 484

第36章 MATLAB图形绘制实例 485

36.1 二维绘图 485

36.1.1 函数绘图 485

36.1.2 离散数据绘图 487

36.1.3 特殊坐标轴绘图 488

36.2 三维绘图 490

36.2.1 二元函数绘图 490

36.2.2 三维曲线绘图 491

36.2.3 三维曲面绘图 492

36.3 特殊分析用图 492

36.3.1 柱状图 492

36.3.2 直方图 493

36.3.3 饼图 494

36.3.4 散点图 494

36.3.5 等高线图 495

36.4 工作空间直接绘制图形 496

36.5 小结 498

第37章 MATLAB概率统计实例 499

37.1 数字特征计算 499

37.1.1 期望 499

37.1.2 方差、标准差、矩 501

37.1.3 协方差、相关系数 502

37.2 概率计算 504

37.2.1 概率密度计算 504

37.2.2 累积与逆累积分布计算 505

37.2.3 特殊分布的期望和方差计算 506

37.2.4 随机数产生 507

37.3 参数估计 507

37.4 假设检验 509

37.4.1 单个总体均值的检验 509

37.4.2 两个正态总体均值差的检验（t检验） 510

37.4.3 基于成对数据的检验（t检验） 511

37.4.4 正态总体方差的假设检验 512

37.5 方差分析 513

37.5.1 单因素试验的方差分析 513

37.5.2 双因素试验的方差分析 514

37.6 回归分析 516

37.6.1 一元多项式回归 516

37.6.2 多元线性回归 517

37.6.3 非线性回归 518

37.6.4 逐步回归 520

37.7 小结 522