MATLAB從入門到精通（附DVD光盤1張）

　本書以MATLAB R2009a軟件為基礎，系統講解了MATLAB基本環境和操作方法。本書介紹了最新的MATLAB功能，並分章闡述了數據類型、數值計算、符號計算、編程基礎、可視化、Simulink、應用程序接口等內容，結合案例詳細講解了MATLAB語言的使用。本書還專門講解了實用的MATLAB編程技巧與數學建模應用等。
　　本書所帶的光盤是讀者學習MATLAB的好幫手，提供了全部示例的源程序，另外配有知識點和例題的視頻教程，可幫助讀者更好地理解書中的內容並更快地掌握MATLAB的使用方法。
　　本書內容豐富、貼近實戰應用，可作為高校學生系統學習MATLAB的書籍，也可以作為廣大科研和工程技術人員在工作中使用MATLAB的參考書。

　　董辰輝，擅長MATLAB的應用及各種優化和預測模型，遺傳算法、模擬退火、蟻群、神經網絡等職能算法，以及常見領域的應用。參與的項目：長江水質預測，艾滋病傳染模型分析，六自由度銲接機器人臂路徑優化、指令設計與避障分析，激光加工過程的數值模擬等。MATLAB論壇版主。曾7次參加國際、國內MATLAB競賽且全部獲獎。

第1章 MATLAB概述 1
1.1 MATLAB簡介 1
1.2 MATLAB主要功能 2
1.2.1 開發算法和應用程序 2
1.2.2 分析和訪問數據 3
1.2.3 實現數據可視化 3
1.2.4 進行數值計算 4
1.2.5 發佈結果和部署應用程序 5
1.3 MATLAB安裝與啟動 5
1.3.1 MATLAB的安裝 5
1.3.2 MATLAB的啟動與退出 7
1.3.3 Desktop操作界面簡介 8
1.4 Command Window運行入門 8
1.4.1 命令行的使用 8
1.4.2 數值、變量和表達式 9
1.4.3 命令行的特殊輸入方法 11
1.4.4 命令窗口的顯示格式 12
1.4.5 命令窗口常用快捷鍵與命令 13
1.5 Command History窗口 14
1.6 Current Directory窗口 14
1.7 Workspace Browser和Variable Editor窗口 15
1.7.1 Workspace Browser窗口 15
1.7.2 Variable Editor窗口 15
1.8 命令行輔助功能與Function Browser 16
1.9 Help 17
1.9.1 Help Browser 18
1.9.2 命令窗口查詢幫助 18

第2章 矩陣和數組 20
2.1 矩陣的創建與組合 20
2.1.1 創建簡單矩陣 20
2.1.2 創建特殊矩陣 21
2.1.3 矩陣的合併 22
2.2 矩陣的尋訪與賦值 23
2.2.1 矩陣的標識 23
2.2.2 矩陣的尋訪 24
2.2.3 矩陣的賦值 24
2.3 進行數組運算的常用函數 25
2.3.1 函數數組運算規則的定義 25
2.3.2 進行數組運算的常用函數 25
2.4 查詢矩陣信息 27
2.4.1 矩陣的形狀信息 27
2.4.2 矩陣的數據類型 27
2.4.3 矩陣的數據結構 28
2.5 數組運算與矩陣運算 28
2.6 矩陣的重構 29
2.6.1 矩陣元素的擴展與刪除 29
2.6.2 矩陣的重構 30
2.7 稀疏矩陣 31
2.7.1 稀疏矩陣的存儲方式 32
2.7.2 稀疏矩陣的創建 32
2.7.3 稀疏矩陣的運算 35
2.7.4 稀疏矩陣的交換與重新排序 36
2.7.5 稀疏矩陣視圖 38
2.8 多維數組 38
2.8.1 多維數組的創建 39
2.8.2 多維數組的尋訪與重構 41
2.9 多項式的表達式及其操作 44
2.9.1 多項式的表達式和創建 44
2.9.2 多項式運算函數 45

第3章 數據類型 47
3.1 數值型 47
3.2 邏輯型 47
3.2.1 邏輯型簡介 47
3.2.2 返回邏輯結果的函數 48
3.2.3 運算符的優先級 50
3.3 字符和字符串 51
3.3.1 創建字符串 51
3.3.2 字符串比較 52
3.3.3 字符串查找與替換 53
3.3.4 類型轉換 54
3.3.5 字符串應用函數小結 55
3.4 structure數組 56
3.4.1 structure數組的創建 57
3.4.2 structure數組的尋訪 59
3.4.3 structure數組域的基本操作 60
3.4.4 structure數組的操作 61
3.5 cell數組 63
3.5.1 cell數組的創建 63
3.5.2 cell數組的尋訪 65
3.5.3 cell數組的基本操作 65
3.5.4 cell數組操作函數 66
3.6 Map容器 67
3.6.1 Map數據類型介紹 67
3.6.2 Map對象的創建 68
3.6.3 查看Map的內容 69
3.6.4 Map的讀寫 70
3.6.5 Map中key和value的修改 72
3.6.6 映射其他數據類型 73

第4章 數值計算 75
4.1 因式分解 75
4.1.1 行列式、逆和秩 75
4.1.2 Cholesky因式分解 77
4.1.3 LU因式分解 78
4.1.4 QR因式分解 79
4.1.5 范數 81
4.2 矩陣特徵值和奇異值 82
4.2.1 特徵值和特徵向量的求取 82
4.2.2 奇異值分解 84
4.3 概率和統計 85
4.3.1 基本分析函數 85
4.3.2 概率函數、分佈函數、逆分佈函數和隨機數 93
4.4 數值求導與積分 94
4.4.1 導數與梯度 94
4.4.2 一元函數的數值積分 95
4.4.3 二重積分的數值計算 97
4.4.4 三重積分的數值計算 97
4.5 插值 98
4.5.1 一維數據插值 98
4.5.2 二維數據插值 99
4.5.3 多維插值 100
4.5.4 樣條插值 100
4.6 曲線擬合 101
4.6.1 最小二乘原理及其曲線擬合算法 101
4.6.2 曲線擬合的實現 102
4.7 Fourier分析 102
4.8 微分方程 104
4.8.1 常微分方程 104
4.8.2 偏微分方程 106

第5章 符號計算 110
5.1 符號變量、表達式及符號方程 110
5.1.1 符號變量與表達式的創建 110
5.1.2 符號計算中的運算符和基本函數 112
5.1.3 創建符號方程 113
5.2 符號微積分 113
5.2.1 符號求導與微分 113
5.2.2 符號求極限 115
5.2.3 符號積分 116
5.2.4 級數求和 116
5.2.5 Taylor級數 117
5.3 符號表達式的化簡與替換 117
5.3.1 符號表達式的化簡 118
5.3.2 符號表達式的替換 122
5.4 符號可變精度計算 125
5.5 符號線性代數 127
5.5.1 基礎代數運算 127
5.5.2 線性代數運算 128
5.6 符號方程求解 130
5.6.1 求代數方程符號解 130
5.6.2 求代數方程組的符號解 130
5.6.3 求微分方程符號解 132
5.6.4 求微分方程組的符號解 134
5.7 符號積分變換 134
5.7.1 Fourier變換及其反變換 134
5.7.2 Laplace變換及其反變換 135
5.7.3 Z變換及其反變換 136

第6章 MATLAB編程基礎 138
6.1 M文件 138
6.1.1 M文件編輯器 139
6.1.2 M文件的基本內容 140
6.1.3 腳本式M文件 142
6.1.4 函數式M文件 143
6.2 流程控制 143
6.2.1 順序結構 144
6.2.2 if語句 144
6.2.3 switch語句 146
6.2.4 for循環 146
6.2.5 while循環 147
6.2.6 continue命令 148
6.2.7 break命令 149
6.2.8 return命令 150
6.2.9 人機交互命令 150
6.3 函數的類型 152
6.3.1 主函數 152
6.3.2 子函數 152
6.3.3 私有函數 153
6.3.4 嵌套函數 154
6.3.5 重載函數 157
6.3.6 匿名函數 157
6.4 函數的變量 161
6.4.1 變量類型 161
6.4.2 變量的傳遞 162
6.5 函數句柄 164
6.5.1 函數句柄的創建 165
6.5.2 函數句柄的調用 165
6.5.3 函數句柄的操作 166
6.6 串演算函數 167
6.6.1 eval函數 167
6.6.2 feval函數 168
6.6.3 inline函數 169
6.7 內存的使用 170
6.7.1 內存管理函數 170
6.7.2 高效使用內存的策略 170
6.7.3 解決「Out of Memory」問題 172
6.8 程序調試和優化 173
6.8.1 使用Debugger窗口調試 173
6.8.2 在命令窗口中調試 176
6.8.3 profile性能檢測 178
6.9 錯誤處理 180
6.9.1 使用try-catch語句捕捉錯誤 180
6.9.2 處理錯誤和從錯誤中恢復 181
6.9.3 警告 183

第7章 數據可視化 185
7.1 繪圖的基本知識 185
7.1.1 離散數據和離散函數的可視化 185
7.1.2 連續函數的可視化 186
7.1.3 可視化的一般步驟 187
7.2 二維圖形 187
7.2.1 基本繪圖函數 187
7.2.2 曲線的色彩、線型和數據點型 189
7.2.3 坐標、刻度和網格控制 190
7.2.4 圖形標識 192
7.2.5 雙坐標圖和子圖 195
7.2.6 雙軸對數圖形 197
7.2.7 特殊二維圖形 197
7.3 三維圖形 203
7.3.1 繪製三維曲線圖 203
7.3.2 繪製三維曲面圖 203
7.3.3 特殊三維圖形 205
7.4 三維圖形的高級控制 207
7.4.1 視點控制 207
7.4.2 顏色的使用 208
7.4.3 光照控制 208

第8章 圖像處理 210
8.1 圖像文件的操作 210
8.1.1 查詢圖像文件的信息 211
8.1.2 圖像文件的讀寫 212
8.1.3 圖像文件的顯示 213
8.1.4 圖像格式的轉換 214
8.2 圖像的幾何運算 216
8.2.1 圖像的平移 216
8.2.2 圖像的鏡像變換 216
8.2.3 圖像縮放 217
8.2.4 圖像的旋轉 218
8.2.5 圖像的剪切 218
8.3 圖像的正交變換 219
8.3.1 傅立葉變換 219
8.3.2 離散餘弦變換 220
8.3.3 Radon變換 221
8.4 MATLAB圖像增強 222
8.4.1 像素值及其統計特性 222
8.4.2 對比度增強 224
8.4.3 直方圖均衡化 225
8.4.4 空域濾波增強 226
8.4.5 頻域增強 228

第9章 圖形用戶界面(GUI)設計 230
9.1 句柄圖形對象 230
9.1.1 圖形對象 230
9.1.2 圖形對象句柄 231
9.1.3 圖形對象屬性的獲取和設置 232
9.2 GUIDE簡介 234
9.2.1 啟動GUI 235
9.2.2 Layout編輯器 235
9.2.3 運行GUI 236
9.3 創建GUI 236
9.3.1 GUI窗口佈局 236
9.3.2 菜單的添加 237
9.3.3 控件 241
9.4 CallBack函數 245
9.4.1 變量的傳遞 245
9.4.2 函數編寫 246
9.5 GUI設計示例 248

第10章 數據文件I/O 254
10.1 處理文件名稱 254
10.2 MATLAB支持的文件格式 255
10.3 導入嚮導的使用 256
10.4 MAT文件的讀寫 257
10.4.1 MAT文件的寫入 257
10.4.2 MAT文件的讀取 258
10.5 Text文件讀寫 259
10.5.1 Text文件的讀取 259
10.5.2 Text文件的寫入 262
10.6 Excel文件讀寫 262
10.7 音頻/視頻文件操作 264
10.7.1 獲取音頻/視頻文件的文件頭信息 264
10.7.2 音頻/視頻文件的導入與導出 264

第11章 MATLAB優化問題應用 266
11.1 MATLAB優化工具箱 266
11.1.1 MATLAB求解器 267
11.1.2 極小值優化 269
11.1.3 多目標優化 275
11.1.4 方程組求解 276
11.1.5 最小二乘及數據擬合 277
11.2 模式搜索法 278
11.3 模擬退火算法 280
11.3.1 模擬退火算法簡介 280
11.3.2 模擬退火算法應用實例 280
11.3.3 關於計算結果 281
11.4 遺傳算法 282
11.4.1 遺傳算法簡介 282
11.4.2 遺傳算法應用實例 283
11.5 Optimization Tool簡介 285

第12章 信號處理 289
12.1 信號處理基本理論 289
12.1.1 信號的生成 289
12.1.2 數字濾波器結構 293
12.2 IIR濾波器的MATLAB實現 294
12.2.1 IIR濾波器經典設計 295
12.2.2 IIR濾波器直接設計法 301
12.2.3 廣義巴特沃思IIR濾波器設計 302
12.3 FIR濾波器的MATLAB實現 303
12.3.1 FIR濾波器設計 303
12.3.2 fir1函數 304
12.3.3 fir2函數 305

第13章 Simulink仿真 306
13.1 Simulink簡介 306
13.1.1 Simulink功能與特點 306
13.1.2 Simulink的安裝與啟動 307
13.2 Simulink基礎 309
13.2.1 Simulink模型是什麼 309
13.2.2 Simulink模塊操作 309
13.2.3 Simulink信號線操作 312
13.2.4 Simulink對模型的註釋 314
13.2.5 Simulink常用的模型庫 314
13.2.6 Simulink仿真配置 316
13.3 Simulink動態系統仿真 320
13.3.1 簡單系統的仿真分析 320
13.3.2 離散系統的仿真分析 322
13.3.3 連續系統的仿真分析 324
13.4 Simulink模型中的子系統 327
13.4.1 子系統的建立 327
13.4.2 子系統的封裝 328
13.5 Simulink S-函數 331
13.5.1 什麼是S-函數 332
13.5.2 S-函數的作用和原理 332
13.5.3 用M文件創建S-函數實例 333

第14章 應用程序接口 336
14.1 MATLAB應用程序接口介紹 336
14.2 MATLAB調用C/C++ 337
14.2.1 MATLAB MEX文件 338
14.2.2 C-MEX文件的使用 341
14.3 C/C++調用MATLAB引擎 346
14.3.1 MATLAB計算引擎概述 346
14.3.2 MATLAB計算引擎庫函數 347
14.3.3 C/C++調用MATLAB引擎 348
14.4 MATLAB編譯器 352
14.4.1 MATLAB編譯器的安裝和設置 353
14.4.2 MATLAB編譯器的使用 354
14.4.3 獨立應用程序 356

第15章 MATLAB基礎計算技巧 365
15.1 MATLAB數組創建與重構技巧 365
15.2 MATLAB數據類型使用技巧 371
15.3 MATLAB數值計算技巧 373
15.4 MATLAB文件讀取操作技巧 375
15.5 MATLAB繪圖技巧 376

第16章 MATLAB編程技巧 379
16.1 MATLAB編程風格 379
16.1.1 命名規則 379
16.1.2 文件與程序結構 381
16.1.3 基本語句 382
16.1.4 排版、註釋與文檔 385
16.2 MATLAB編程注意事項 387
16.3 內存的使用 389
16.4 提高MATLAB運行效率 390
16.4.1 提高運行效率基本原則 390
16.4.2 提高運行效率舉例 392

第17章 MATLAB在數學建模中的應用 395
17.1 MATLAB蒙特卡羅模擬 395
17.1.1 蒙特卡羅方法簡介 395
17.1.2 蒙特卡羅方法編程示例 396
17.2 MATLAB灰色系統理論應用 398
17.2.1 GM(1，1)預測模型簡介 398
17.2.2 灰色預測計算實例 399
17.3 MATLAB模糊聚類分析 401
17.3.1 模糊聚類分析簡介 401
17.3.2 模糊聚類分析應用示例 402
17.4 MATLAB層次分析法應用 406
17.4.1 層次分析法簡介 406
17.4.2 層次分析法的應用 409