MATLAB基础与应用教程（第2版） PDF下载

第1章　MATLAB基础知识  1


1.1　MATLAB的发展与基本功能　1


1.1.1　MATLAB的发展　1


1.1.2　MATLAB的基本功能　2


1.2　MATLAB的工作环境　4


1.2.1　启动和退出MATLAB　5


1.2.2　MATLAB的操作界面　5


1.3　MATLAB的基本操作　7


1.3.1　命令格式与基本规则　7


1.3.2　MATLAB的搜索路径　9


1.4　MATLAB的帮助系统　10


1.4.1　帮助浏览器　10


1.4.2　获取帮助信息的其他方法　11


思考与实验　12


第2章　MATLAB数据对象　14


2.1　数值数据及操作　14


2.1.1　数值数据　14


2.1.2　数据的输出格式　17


2.2　变量及其操作　19


2.2.1　变量与赋值　19


2.2.2　变量的管理　20


2.3　MATLAB数组　21


2.3.1　构造数组　22


2.3.2　引用矩阵元素　24


2.4　MATLAB运算　27


2.4.1　算术运算　27


2.4.2　关系运算　33


2.4.3　逻辑运算　33


2.5　字符数据及操作　34


2.5.1　字符向量与字符数组　34


2.5.2　字符串数组　36


2.6　结构体对象和单元对象　37


2.6.1　结构体对象　37


2.6.2　单元数组　38


思考与实验　39


第3章　MATLAB程序设计　41


3.1　脚本　41


3.1.1　脚本的编辑　41


3.1.2　实时脚本　43


3.2　程序控制结构　44


3.2.1　顺序结构　44


3.2.2　选择结构　45


3.2.3　循环结构　49


3.3　函数　52


3.3.1　函数文件　52


3.3.2　函数调用　54


3.3.3　可变参数　55


3.3.4　匿名函数　55


3.3.5　全局变量与局部变量　56


3.4　程序调试　57


3.4.1　程序调试概述　57


3.4.2　MATLAB调试模块　57


3.5　程序性能分析与优化　59


3.5.1　程序性能分析　59


3.5.2　程序优化　60


思考与实验　61


第4章　图形绘制　63


4.1　二维曲线绘制　63


4.1.1　绘制二维曲线　63


4.1.2　设置曲线样式　66


4.1.3　图形标注与坐标控制　69


4.1.4　多图形显示　72


4.1.5　其他坐标系下的曲线　75


4.2　其他二维图形绘制　77


4.2.1　条形类图形　77


4.2.2　面积类图形　79


4.2.3　散点类图形　80


4.2.4　矢量场图形　81


4.3　三维图形绘制　82


4.3.1　三维曲线　82


4.3.2　三维曲面　84


4.4　图形修饰处理　90


4.4.1　视点处理　90


4.4.2　色彩处理　91


4.4.3　图形的裁剪处理　94


4.5　图像处理　95


4.5.1　图像数据读写与显示　95


4.5.2　图像捕获与播放　96


4.6　交互式绘图工具　96


4.6.1　“绘图”选项卡　97


4.6.2　图形窗口　97


思考与实验　99


第5章　线性代数中的数值计算　101


5.1　特殊矩阵的生成　101


5.1.1　通用的特殊矩阵　101


5.1.2　面向特定应用的特殊矩阵　103


5.1.3　特殊构造矩阵　105


5.2　矩阵分析　106


5.2.1　矩阵结构变换　106


5.2.2　矩阵求值　110


5.2.3　矩阵的特征值与特征向量　112


5.3　矩阵分解　113


5.3.1　矩阵的LU分解　113


5.3.2　矩阵的QR分解　115


5.3.3　矩阵的Cholesky分解　116


5.3.4　矩阵的SVD分解　117


5.4　线性方程组求解　118


5.4.1　利用左除和右除运算求解　118


5.4.2　线性方程组的其他求解方法　119


5.5　矩阵运算函数　121


5.5.1　矩阵乘法　121


5.5.2　矩阵幂　121


5.5.3　超越函数　122


5.5.4　通用矩阵函数funm　122


5.6　稀疏矩阵的操作　122


5.6.1　矩阵存储方式　123


5.6.2　生成稀疏矩阵　123


5.6.3　访问稀疏矩阵　126


思考与实验　127


第6章　数据分析与多项式计算　129


6.1　数据统计处理　129


6.1.1　求最大值和最小值　129


6.1.2　求和与求积　130


6.1.3　求平均值和中值　131


6.1.4　求累加和与累乘积　131


6.1.5　统计描述函数　132


6.1.6　排序　135


6.2　多项式计算　135


6.2.1　多项式的四则运算　135


6.2.2　多项式的求导　136


6.2.3　多项式的求值　137


6.2.4　多项式的求根　138


6.2.5　多项式的除法变换　139


6.3　数据插值　139


6.3.1　一维数据插值　140


6.3.2　网格数据插值　142


6.3.3　散乱数据插值　143


6.4　曲线拟合　144


6.5　非线性方程和非线性方程组的


数值求解　145


6.5.1　非线性方程求解　145


6.5.2　非线性方程组求解　146


思考与实验　147


第7章　数值微积分与常微分


方程求解　149


7.1　数值微分　149


7.1.1　数值差分与差商　149


7.1.2　数值微分的实现　150


7.2　数值积分　152


7.2.1　数值积分的原理　152


7.2.2　定积分的数值求解实现　154


7.2.3　多重定积分的数值求解实现　156


7.3　离散傅里叶变换　157


7.4　常微分方程的数值求解　159


7.4.1　龙格-库塔法简介　159


7.4.2　常微分方程数值求解的实现　160


思考与实验　165


第8章　符号计算　167


8.1　符号对象及其运算　167


8.1.1　符号对象的建立　167


8.1.2　符号表达式中自变量的确定　170


8.1.3　符号对象的算术运算　171


8.1.4　符号对象的关系运算　176


8.1.5　符号对象的逻辑运算　177


8.2　符号微积分　177


8.2.1　符号极限　178


8.2.2　符号导数　178


8.2.3　符号积分　179


8.3　级数　181


8.3.1　级数符号求和　181


8.3.2　函数的泰勒级数　182


8.4　符号方程求解　182


8.4.1　符号代数方程求解　183


8.4.2　符号常微分方程求解　184


8.5　符号计算的可视化分析　185


8.5.1　funtool　186


8.5.2　Taylor Tool　186


思考与实验　187


第9章　图形对象　189


9.1　图形对象及其句柄　189


9.1.1　图形对象的基本概念　189


9.1.2　图形对象句柄　190


9.1.3　图形对象属性　191


9.2　图形窗口对象与坐标轴对象　194


9.2.1　图形窗口对象　194


9.2.2　坐标轴　195


9.3　图形数据对象　197


9.3.1　曲线对象　197


9.3.2　曲面对象　198


9.3.3　文本对象　201


9.3.4　其他图形数据对象　202


9.3.5　动画对象　204


9.4　光照和材质处理　207


9.4.1　光源对象　207


9.4.2　材质处理　208


思考与实验　209


第10章　App设计　211


10.1　图形用户界面　211


10.1.1　用户界面对象概述　211


10.1.2　控件的常用属性　212


10.1.3　回调函数　213


10.2　GUI函数　214


10.2.1　建立控件对象　214


10.2.2　建立用户菜单　215


10.2.3　建立快捷菜单　216


10.3　GUIDE　217


10.3.1　GUIDE简介　217


10.3.2　界面设计工具　219


10.3.3　GUIDE设计示例　222


10.4　App设计工具　226


10.4.1　App Designer　226


10.4.2　App组件　227


10.4.3　类的定义　228


10.4.4　App设计工具的设计示例　228


思考与实验　233


第11章　Simulink仿真与分析　235


11.1　Simulink概述　235


11.1.1　Simulink的工作环境　235


11.1.2　创建简单模型　237


11.2　系统模型的构建　240


11.2.1　Simulink模块　240


11.2.2　模型设计　241


11.3　系统的仿真与分析　244


11.3.1　设置仿真参数　245


11.3.2　运行仿真与仿真结果分析　248


11.3.3　系统仿真实例　250


11.4　子系统　252


11.4.1　子系统的创建　253


11.4.2　条件子系统　253


11.4.3　子系统的封装　256


11.5　S函数的设计与应用　259


11.5.1　用MATLAB语言编写S函数　259


11.5.2　S函数示例　260


思考与实验　263


第12章　MATLAB应用接口　265


12.1　MATLAB与Excel的接口　265


12.1.1　在Excel中导出/导入数据　265


12.1.2　在Excel中调用MATLAB


　函数　266


12.1.3　在MATLAB中导入/导出数据　267


12.2　文件操作　268


12.2.1　文件输入/输出操作　269


12.2.2　MAT文件　274


12.3　MATLAB编译器　280


12.3.1　生成独立应用程序　280


12.3.2　生成组件和共享库　282


12.4　MATLAB与其他语言程序的


应用接口　285


12.4.1　MEX文件　286


12.4.2　MATLAB引擎　288


思考与实验　291


第13章　MATLAB的学科应用　292


13.1　MATLAB在优化问题中的应用　292


13.1.1　优化模型与优化工具　292


13.1.2　应用实例　293


13.2　MATLAB在控制系统中的应用　296


13.2.1　控制系统工具箱　296


13.2.2　应用实例　297


13.3　MATLAB在信号处理中的应用　302


13.3.1　信号处理工具箱与Simulink


　模块集　302


13.3.2　应用实例　303


13.4　MATLAB在数字图像处理中的


应用　306


13.4.1　图像处理工具箱　306


13.4.2　应用实例　307


13.5　MATLAB在经济和金融领域中的


应用　308


13.5.1　经济和金融领域的工具箱　308


13.5.2　应用实例　309


思考与实验　310


参考文献　312