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第1章 MATLAB入门 1

1.1 MATLAB简介 1

1.2 工作窗和指令行的操作 3

1.3 简单矩阵的输入 4

1.4 变量与语句 5

1.5 Who、Whos和永久变量 6

1.6 数与表达式 7

1.7 复数和复矩阵 7

1.8 函数 8

1.9 显示格式 8

1.10 变量的存储与调用 10

1.11 图形 10

1.12 lp指令、lookfor指令及其他帮助指令 11

1.13 用户目录的建立和搜索路径 13

第2章 MATLAB的数值计算 15

2.1 数值矩阵的创建、保存和数据格式 15

2.1.1 利用直接输入法创建数值矩阵 15

2.1.2 利用MATLAB函数和语句创建数值矩阵 15

2.1.3 利用M文件创建和保存矩阵 16

2.1.4 通过MAT文件保存和获取矩阵 16

2.1.5 利用外部数据文件装入到指定矩阵 16

2.2 矩阵的标识 17

2.3 特殊矩阵生成 17

2.4 矩阵运算和数组运算 19

2.4.1 基本数组函数 20

2.4.2 基本矩阵函数 21

2.5 矩阵运算和数组运算 22

2.5.1 LU分解 22

2.5.2 QR分解 25

2.5.3 Choleshy分解 26

2.5.4 Schur分解 26

2.5.5 奇异值分解（SVD） 27

2.6 线性方程组 28

2.6.1 矩阵逆和除法解恰定方程组 28

2.6.2 矩阵除法解超定方程组 29

2.6.3 矩阵除法解欠定方程组 29

2.7 多项式 30

2.7.1 多项式的表达和创建 30

2.7.2 常用多项式运算指令 31

2.8 数值积分 33

2.9 优化和解非线性方程（组） 34

2.9.1 多项式非线性函数求根 34

2.9.2 单变量非线性方程求解（单变量函数求零点） 35

2.9.3 一般非线性方程（组）求解 35

2.10 微分方程的数值解 36

2.11 磁盘文件管理与工作平台间交换数据 39

2.11.1 磁盘文件管理 39

2.11.2 工作平台间交换数据 40

第3章 MATLAB的符号计算 44

3.1 符号变量与符号表达式 44

3.2 微积分运算 49

3.2.1 导数 49

3.2.2 积分 50

3.2.3 极限 51

3.2.4 级数和 51

3.2.5 泰勒（Taylor）多项式 52

3.3 解方程 55

3.3.1 代数方程 55

3.3.2 微分方程的解析解 57

3.4 线性代数 58

3.5 化简和代换 59

3.6 符号积分变换 62

3.6.1 傅里叶变换及其反变换 62

3.6.2 拉普拉斯变换及其反变换 64

3.6.3 Z变换及其反变换 64

3.7 利用MAPLE的深层符号计算资源 65

3.7.1 MAPLE库函数在线帮助的检索树（Version 6.5) 65

3.7.2 发挥MAPLE的计算潜力 66

3.8 其他 67

3.9 符号函数命令汇总 67

第4章 MATLAB的图形和可视化 70

4.1 二维图形 70

4.1.1 plot函数 70

4.1.2 subplot函数subplot(m,n,p) 74

4.1.3 hold命令 75

4.1.4 函数f（x）曲线 76

4.2 特殊坐标图形 77

4.2.1 对数坐标图形 77

4.2.2 极坐标图形 78

4.3 其他图形函数 79

4.3.1 阶梯图形stairs(x,y) 79

4.3.2 条形图形bar(x,y) 79

4.3.3 绘制火柴杆状图stem(x,y) 80

4.3.4 绘制在y的每个分量附近x中的元素出现的频数直方图hist(x,y) 80

4.3.5 函数y=f（x）在x各分量处的误差条状图errorbar(x,y,e) 81

4.3.6 极坐标下的曲线绘制polar(θ,ρ) 81

4.3.7 饼状图pie(pie3) 82

4.3.8 拓扑关系绘图命令gplot(A,xy,lc) 82

4.3.9 填充多边形命令fill(x,y,c) 84

4.3.10 区域填充命令area(x,y,′属性名1′，属性值1,…) 84

4.3.11 对比绘图命令plotyy(x1,y1,x2,y2) 85

4.3.12 带状图绘制命令ribbon(x,y,c) 85

4.3.13 将资料点视为多边形顶点，并将此多边形涂上颜色fill(x,y) 86

4.3.14 视每一个资料点为复数，并以箭号画出feather(z)/compass(z) 86

4.3.15 二维绘图函数小结 87

4.4 三维图形 87

4.4.1 plot3函数 88

4.4.2 mesh函数 88

4.4.3 surf函数 89

4.4.4 视点 90

4.4.5 等高线图 91

4.4.6 三维等值线的绘制 94

4.4.7 二元函数的伪彩色图（等值线） 94

4.4.8 其他相关命令 95

4.4.9 颜色控制 101

4.5 符号绘图 108

4.5.1 二维曲线绘图ezplot 108

4.5.2 空间曲线绘图ezplot3 109

4.5.3 空间曲面绘图ezmesh、ezsurf 109

4.6 空间几何绘图 110

第5章 MATLAB程序设计 117

5.1 M文件 117

5.1.1 M文件的建立与编辑 117

5.1.2 命令文件 118

5.2 数据的输入输出 118

5.3 关系及逻辑运算 122

5.4 选择结构 123

5.4.1 if语句 123

5.4.2 switch语句 125

5.4.3 try语句 126

5.5 循环结构 126

5.5.1 for语句 126

5.5.2 while语句 128

5.5.3 循环语句的嵌套 130

5.6 函数文件 131

5.6.1 函数文件格式 131

5.6.2 函数调用 132

5.6.3 函数所传递参数数目的可调性 133

5.7 全局变量和局部变量 134

第6章 MATLAB图形用户界面（GUI）设计 136

6.1 MATLAB图形用户界面（GUI）入门 136

6.2 图形用户界面中的图形对象的树结构层次关系图（Tree-structured hierarchy） 140

6.2.1 GUI对象层次结构 140

6.2.2 句柄图形对象 140

6.3 图形用户界面的设计原则和一般步骤 141

6.3.1 设计原则 141

6.3.2 一般制作步骤 141

6.4 图形窗口的建立与控制 141

6.4.1 图形窗口的创建 141

6.4.2 图形窗口的常用属性 142

6.4.3 图形窗口的控制函数 144

6.5 界面菜单的设计（uimenu) 144

6.5.1 用户菜单的创建 145

6.5.2 菜单对象的常用属性 145

6.6 界面用户控件的设计（uicontrol) 147

6.6.1 控件种类与控件制作函数 147

6.6.2 控件属性 152

6.7 帮助、出错、警告窗口的设计 161

6.8 用户界面设计工具——Guide Control Panel 161

6.9 MATLAB GUI举例 167

第7章 基于MATLAB的大规模矩阵计算 169

7.1 稀疏矩阵的建立 169

7.2 稀疏矩阵运算的MATLAB函数 175

7.3 大规模线性方程组的数值解法 177

7.4 大规模矩阵特征值问题的数值解法 187

7.5 Matrix Market简介与利用 191

第8章 基于MATLAB的最优化问题求解 194

8.1 线性规划问题 194

8.2 foptions函数 199

8.3 非线性规划问题 200

8.3.1 有约束的一元函数的最小值 200

8.3.2 无约束多元函数的最小值 201

8.3.3 有约束多元函数的最小值 205

8.3.4 二次规划问题 210

8.4 “半无限”有约束的多元函数的最优解 213

8.5 极小化极大（Minmax）问题 218

8.6 多目标规划问题 220

8.7 最小二乘最优问题 223

8.7.1 约束线性最小二乘 223

8.7.2 非线性数据（曲线）拟合 224

8.7.3 非线性最小二乘 226

8.7.4 非负线性最小二乘 227

8.8 非线性方程（组）的求解 228

8.8.1 非线性方程的解 228

8.8.2 非线性方程组的解 228

第9章 基于MATLAB的数据插值与拟合 232

9.1 插值问题 232

9.1.1 插值问题的数学原理 232

9.1.2 插值问题在MATLAB中的实现 235

9.2 曲线拟合 246

9.2.1 曲线拟合的数学原理 246

9.2.2 曲线拟合在MATLAB中的实现 246

第10章 基于MATLAB的图像处理初步 253

10.1 MATLAB中的图像文件格式 253

10.2 MATLAB中的8位和16位图像 253

10.3 图像文件的读写、查询和显示技术 254

10.4 图像类型 261

10.5 图像类型的转换 265

第11章 基于MATLAB的科学计算 274

11.1 非线性方程求根 274

11.2 线性方程组的数值解法 277

11.3 数值积分 281

11.4 常微分方程的数值解法 283

11.5 矩阵特征值和特征向量的数值解法 286

附录 MATLAB命令汇总 292

参考文献 317