目 錄 **篇 基礎(chǔ)知識 第1章 MATLAB概述 3 1.1 工作環(huán)境 3 1.1.1 系統(tǒng)組成 3 1.1.2 工作窗口 4 1.1.3 應(yīng)用簡介 8 1.2 文件管理 9 1.2.1 目錄結(jié)構(gòu) 9 1.2.2 當(dāng)前文件夾瀏覽器 10 1.2.3 路徑搜索 10 1.3 幫助系統(tǒng) 12 1.3.1 文本幫助 12 1.3.2 演示幫助 13 1.3.3 幫助導(dǎo)航窗口 14 1.4 MATLAB使用初步 16 1.5 本章小結(jié) 16 第2章 MATLAB基礎(chǔ) 17 2.1 數(shù)據(jù)類型 17 2.1.1 數(shù)值類型 17 2.1.2 字符與字符串 22 2.1.3 結(jié)構(gòu) 23 2.1.4 單元數(shù)組 25 2.1.5 函數(shù)句柄 27 2.1.6 映射容器 28 2.1.7 數(shù)據(jù)類型識別與轉(zhuǎn)換 32 2.2 運算符與運算 33 2.2.1 算術(shù)運算符 33 2.2.2 關(guān)系運算符 34 2.2.3 邏輯運算符 35 2.2.4 運算優(yōu)先級 36 2.3 字符串處理 36 2.3.1 字符串構(gòu)造 36 2.3.2 字符串比較 37 2.3.3 查找與替換 38 2.3.4 字符串類型轉(zhuǎn)換 38 2.4 矩陣基礎(chǔ) 39 2.4.1 有關(guān)概念 39 2.4.2 創(chuàng)建矩陣 39 2.4.3 改變矩陣結(jié)構(gòu) 41 2.4.4 矩陣下標(biāo) 42 2.4.5 矩陣信息 44 2.5 本章小結(jié) 47 第3章 數(shù)據(jù)輸入輸出基礎(chǔ) 48 3.1 打開與關(guān)閉文件 48 3.1.1 打開文件 48 3.1.2 關(guān)閉文件 50 3.2 讀寫二進制文件 51 3.2.1 寫二進制文件 51 3.2.2 讀二進制文件 51 3.3 讀寫文本文件 53 3.3.1 寫文本文件 53 3.3.2 讀文本文件 54 3.4 讀寫位置控制 55 3.5 導(dǎo)入數(shù)據(jù) 56 3.5.1 向?qū)?dǎo)入數(shù)據(jù) 56 3.5.2 命令導(dǎo)入數(shù)據(jù) 57 3.6 本章小結(jié) 58 第4章 編程基礎(chǔ) 59 4.1 變量與語句 59 4.1.1 變量命名 59 4.1.2 變量類型 60 4.1.3 特殊變量 60 4.1.4 關(guān)鍵字 61 4.1.5 語句構(gòu)成 61 4.2 程序控制 62 4.2.1 順序結(jié)構(gòu) 62 4.2.2 分支結(jié)構(gòu) 62 4.2.3 循環(huán)結(jié)構(gòu) 66 4.2.4 其他常用控制命令 68 4.3 M文件與腳本 70 4.3.1 M文件 70 4.3.2 腳本 71 4.4 函數(shù) 72 4.4.1 M文件函數(shù) 72 4.4.2 匿名函數(shù) 74 4.4.3 子函數(shù) 74 4.4.4 私有函數(shù) 75 4.4.5 重載函數(shù) 75 4.4.6 內(nèi)聯(lián)函數(shù) 75 4.4.7 eval、feval函數(shù) 76 4.4.8 函數(shù)的函數(shù) 77 4.4.9 內(nèi)嵌函數(shù) 78 4.4.10 函數(shù)編寫建議 78 4.5 M文件變量檢測 78 4.5.1 輸入輸出變量檢測 78 4.5.2 可變數(shù)量輸入輸出 79 4.6 程序調(diào)試 80 4.6.1 直接調(diào)試 80 4.6.2 工具調(diào)試 80 4.7 本章小結(jié) 81 第5章 可視化基礎(chǔ) 82 5.1 圖形繪制對象 82 5.2 二維圖形 82 5.2.1 plot命令 82 5.2.2 圖形疊繪 87 5.2.3 子圖繪制 87 5.2.4 交互繪圖 89 5.2.5 雙縱坐標(biāo)圖 90 5.2.6 特殊坐標(biāo)繪圖 91 5.2.7 函數(shù)繪圖 93 5.3 三維圖形 95 5.3.1 曲線圖 95 5.3.2 網(wǎng)格圖 96 5.3.3 曲面圖 97 5.4 四維圖形 98 5.4.1 第四維表達 99 5.4.2 四維圖繪制 99 5.5 特殊圖形 100 5.5.1 餅狀圖 101 5.5.2 直方圖 102 5.5.3 柱形圖 102 5.5.4 離散數(shù)據(jù)點圖 104 5.5.5 散點圖 105 5.5.6 向量圖 106 5.5.7 等值線圖 107 5.6 圖形處理 108 5.6.1 圖形輸出 108 5.6.2 圖形細(xì)化 109 5.6.3 坐標(biāo)軸控制 114 5.6.4 視角與透視 115 5.7 繪圖窗口 117 5.7.1 創(chuàng)建繪圖窗口 117 5.7.2 繪圖窗口工具欄 117 5.8 本章小結(jié) 118 第二篇 數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 第6章 數(shù)組與矩陣操作 120 6.1 數(shù)組運算 120 6.1.1 創(chuàng)建與訪問數(shù)組 120 6.1.2 數(shù)組運算 123 6.2 矩陣操作 127 6.2.1 創(chuàng)建矩陣 127 6.2.2 改變矩陣結(jié)構(gòu) 132 6.3 矩陣元素運算 134 6.3.1 矩陣四則運算 134 6.3.2 矩陣元素冪運算 137 6.3.3 矩陣元素查找與排序 137 6.3.4 矩陣元素求和、求積與求差分 139 6.4 矩陣運算 141 6.4.1 矩陣分析 141 6.4.2 矩陣分解 145 6.4.3 特征值與特征向量 148 6.4.4 矩陣函數(shù)運算 149 6.5 稀疏矩陣 151 6.5.1 稀疏矩陣存儲方式 151 6.5.2 創(chuàng)建稀疏矩陣 152 6.5.3 稀疏矩陣運算 153 6.6 本章小結(jié) 153 第7章 數(shù)學(xué)函數(shù)運算 154 7.1 初等函數(shù)運算 154 7.1.1 三角函數(shù) 154 7.1.2 指數(shù)與對數(shù)函數(shù) 156 7.1.3 復(fù)數(shù)函數(shù) 157 7.1.4 截斷和求余函數(shù) 158 7.1.5 離散數(shù)學(xué)函數(shù) 159 7.1.6 基本數(shù)據(jù)分析函數(shù) 160 7.1.7 多項式函數(shù) 162 7.2 特殊函數(shù)運算 163 7.2.1 特殊函數(shù) 163 7.2.2 坐標(biāo)變換函數(shù) 164 7.3 本章小結(jié) 165 第8章 符號計算 166 8.1 符號計算概述 166 8.2 符號變量與表達式 167 8.2.1 符號對象 168 8.2.2 符號計算運算符與函數(shù) 170 8.2.3 符號對象識別 174 8.2.4 符號變量 175 8.2.5 符號表達式顯示 176 8.2.6 表達式項操作 176 8.2.7 符號數(shù)值和精度 181 8.3 符號函數(shù) 182 8.3.1 復(fù)合函數(shù)操作 182 8.3.2 反函數(shù)運算 183 8.4 符號微積分 183 8.4.1 符號表達式的極限 183 8.4.2 符號表達式的導(dǎo)數(shù) 184 8.4.3 符號表達式的積分 185 8.4.4 符號表達式的級數(shù)求和積 186 8.4.5 符號表達式的泰勒級數(shù) 187 8.5 符號積分變換 188 8.5.1 Fourier變換 188 8.5.2 Laplace變換 189 8.5.3 Z變換 189 8.6 符號矩陣計算 190 8.6.1 算術(shù)運算 190 8.6.2 線性代數(shù)運算 191 8.6.3 特征值分解 191 8.7 符號方程求解 192 8.7.1 代數(shù)方程求解 192 8.7.2 微分方程求解 195 8.8 符號計算界面 196 8.8.1 funtool分析界面 196 8.8.2 taylortool分析界面 198 8.9 本章小結(jié) 199 第三篇 數(shù)據(jù)分析 第9章 多項式分析 201 9.1 多項式及函數(shù) 201 9.1.1 多項式及其函數(shù) 201 9.1.2 多項式計算 201 9.1.3 多項式方程求根 202 9.1.4 多項式四則運算 202 9.1.5 多項式微積分 204 9.1.6 有理多項式展開 205 9.2 極限 206 9.3 本章小結(jié) 206 第10章 數(shù)值運算 207 10.1 解線性方程組 207 10.1.1 線性法 207 10.1.2 迭代法 209 10.2 插值與擬合 210 10.2.1 插值 210 10.2.2 曲線擬合 216 10.3 數(shù)值微積分 217 10.3.1 一元數(shù)值積分 218 10.3.2 多重數(shù)值積分 219 10.3.3 數(shù)值微分 220 10.4 常微分方程 221 10.5 本章小結(jié) 222 第11章 優(yōu)化 223 11.1 優(yōu)化問題求解過程 223 11.1.1 選擇求解器 223 11.1.2 設(shè)置變量 224 11.1.3 寫目標(biāo)函數(shù) 224 11.1.4 寫約束條件 226 11.1.5 設(shè)置求解器參數(shù) 226 11.1.6 求解并檢查結(jié)果 228 11.1.7 改善優(yōu)化結(jié)果 228 11.2 線性規(guī)劃 228 11.3 二進制整數(shù)規(guī)劃 231 11.4 二次規(guī)劃 232 11.5 非線性規(guī)劃 233 11.5.1 無約束優(yōu)化 233 11.5.2 約束優(yōu)化 236 11.6 多目標(biāo)規(guī)劃 239 11.6.1 多目標(biāo)規(guī)劃 239 11.6.2 *大*小化問題 240 11.7 *小二乘問題 242 11.7.1 線性*小二乘問題 242 11.7.2 非線性*小二乘問題 244 11.8 GUI工具 245 11.9 本章小結(jié) 246 第12章 概率統(tǒng)計 247 12.1 統(tǒng)計量操作 247 12.1.1 產(chǎn)生隨機數(shù) 247 12.1.2 抽樣 251 12.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 252 12.2.1 特征統(tǒng)計量 252 12.2.2 統(tǒng)計圖表 255 12.3 概率分布與計算 261 12.3.1 概率密度計算 261 12.3.2 概率分布計算 263 12.4 本章小結(jié) 266 第四篇 拓展知識 第13章 句柄圖形 268 13.1 句柄圖形對象系統(tǒng) 268 13.1.1 句柄圖形對象組織 268 13.1.2 句柄圖形對象簡介 269 13.2 句柄圖形對象操作 269 13.2.1 創(chuàng)建與保存 270 13.2.2 訪問、復(fù)制和刪除 271 13.2.3 圖形輸出控制 273 13.3 屬性設(shè)置 278 13.3.1 通用對象屬性 278 13.3.2 屬性設(shè)置函數(shù) 279 13.3.3 默認(rèn)屬性設(shè)置 280 13.4 Figure對象 282 13.4.1 Figure對象簡介 282 13.4.2 Figure對象操作 283 13.5 Axes對象 284 13.5.1 Axes對象簡介 284 13.5.2 Axes對象操作 284 13.6 Core對象 291 13.7 Plot對象 293 13.7.1 創(chuàng)建Plot對象 293 13.7.2 連接變量 294 13.8 Group對象 294 13.8.1 創(chuàng)建Group對象 295 13.8.2 對象變換 295 13.9 Annotation對象 296 13.10 本章小結(jié) 297 第14章 GUI編程 298 14.1 GUI基礎(chǔ) 298 14.1.1 GUI介紹 298 14.1.2 創(chuàng)建GUI 299 14.1.3 回調(diào)函數(shù) 302 14.2 GUI控件 303 14.2.1 GUI控件類型 303 14.2.2 創(chuàng)建GUI控件 304 14.3 GUI菜單和工具欄 306 14.3.1 GUI菜單 307 14.3.2 GUI工具欄 309 14.4 對話框 310 14.4.1 創(chuàng)建函數(shù) 310 14.4.2 創(chuàng)建方法 311 14.5 布局 314 14.5.1 布局函數(shù) 314 14.5.2 布局方式 314 14.6 GUI行為控制編程 318 14.6.1 回調(diào)與中斷 319 14.6.2 數(shù)據(jù)管理 320 14.7 GUI實例 321 14.8 本章小結(jié) 326 第15章 Simulink基礎(chǔ) 327 15.1 概述 327 15.1.1 基本概念 327 15.1.2 工作環(huán)境 328 15.1.3 Simulink數(shù)據(jù)類型 331 15.1.4 模塊和模塊庫 331 15.1.5 Simulink常用工具 336 15.2 Simulink模型 337 15.2.1 模塊基本操作 337 15.2.2 設(shè)置輸出提示 341 15.2.3 模型和模型文件 342 15.2.4 保存系統(tǒng)模型 345 15.2.5 打印模型框圖及生成報告 346 15.3 子系統(tǒng) 349 15.3.1 子系統(tǒng)介紹 350 15.3.2 高級子系統(tǒng)技術(shù) 351 15.4 運行仿真 362 15.4.1 啟動仿真過程 362 15.4.2 仿真過程診斷 363 15.4.3 仿真配置 363 15.4.4 仿真的設(shè)置 365 15.5 調(diào)試 369 15.5.1 模型調(diào)試 369 15.5.2 調(diào)試器控制 372 15.5.3 設(shè)置斷點 376 15.6 S函數(shù) 379 15.6.1 S-函數(shù)概述 379 15.6.2 M文件S-函數(shù) 382 15.7 本章小結(jié) 385 第16章 MATLAB編譯器與接口 386 16.1 編譯器安裝與配置 386 16.1.1 編譯器介紹與安裝 386 16.1.2 編譯器配置 387 16.2 編譯過程 387 16.2.1 MCR安裝 387 16.2.2 MCR編譯過程 388 16.3 編譯生成獨立程序 388 16.3.1 編譯命令mcc 388 16.3.2 編譯獨立程序 389 16.4 接口概述 392 16.4.1 MEX文件 393 16.4.2 MAT文件介紹 393 16.4.3 計算引擎 393 16.5 基于C/C 的MEX文件 393 16.5.1 MEX文件結(jié)構(gòu) 394 16.5.2 創(chuàng)建C/C MEX文件 395 16.5.3 調(diào)試C/C MEX文件 399 16.6 本章小結(jié) 400 第五篇 MATLAB應(yīng)用 第17章 信號處理應(yīng)用 402 17.1 信號處理基礎(chǔ) 402 17.1.1 連續(xù)信號 402 17.1.2 離散信號 403 17.1.3 波形發(fā)生函數(shù) 406 17.1.4 信號基本運算 412 17.2 統(tǒng)計信號處理 414 17.2.1 相關(guān)性與協(xié)方差 414 17.2.2 頻譜分析 416 17.2.3 窗函數(shù) 417 17.2.4 經(jīng)典譜估計 420 17.2.5 現(xiàn)代譜估計 422 17.2.6 時頻分析 423 17.2.7 特殊變換 424 17.2.8 重采樣 428 17.3 IIR濾波器 429 17.3.1 經(jīng)典法IIR濾波器設(shè)計 429 17.3.2 直接法IIR濾波器設(shè)計 435 17.4 FIR濾波器 436 17.4.1 窗函數(shù)法 436 17.4.2 約束*小二乘法 437 17.4.3 其他FIR濾波器設(shè)計方法 438 17.5 參數(shù)建模 439 17.5.1 時域建模 439 17.5.2 頻域建模 441 17.6 GUI工具介紹 442 17.6.1 信號綜合處理工具 442 17.6.2 波形查看器 443 17.6.3 譜分析查看器 443 17.6.4 濾波器可視化工具 444 17.6.5 濾波器設(shè)計與分析工具 444 17.6.6 濾波處理工具 445 17.7 本章小結(jié) 446 第18章 圖像處理應(yīng)用 447 18.1 圖像處理基礎(chǔ) 447 18.1.1 圖像表達 447 18.1.2 圖像類型與文件 448 18.1.3 圖像數(shù)據(jù)讀寫 455 18.2 圖像顯示 456 18.2.1 標(biāo)準(zhǔn)圖像顯示技術(shù) 456 18.2.2 特殊圖像顯示技術(shù) 457 18.3 圖像運算 460 18.3.1 代數(shù)運算 460 18.3.2 空間變換 462 18.4 圖像變換 465 18.4.1 二維傅立葉變換 466 18.4.2 離散余弦變換 467 18.4.3 其他變換 468 18.5 圖像分析與增強 469 18.5.1 像素分析 469 18.5.2 圖像分析 473 18.5.3 圖像調(diào)整 477 18.5.4 圖像平滑 480 18.6 圖像區(qū)域處理 482 18.6.1 區(qū)域設(shè)置 482 18.6.2 區(qū)域濾波 484 18.6.3 區(qū)域填充 484 18.7 圖像顏色處理 485 18.7.1 顯示顏色位數(shù) 485 18.7.2 減少顏色 486 18.7.3 轉(zhuǎn)換顏色 487 18.8 本章小結(jié) 487 第19章 小波分析應(yīng)用 488 19.1 小波分析基礎(chǔ) 488 19.1.1 小波變換 488 19.1.2 常用小波基函數(shù) 489 19.2 連續(xù)小波分析 492 19.2.1 連續(xù)小波變換 492 19.2.2 GUI連續(xù)小波變換 493 19.3 一維離散小波分析 494 19.3.1 一維離散小波變換與重構(gòu) 495 19.3.2 GUI一維離散小波分析 498 19.4 二維離散小波分析 499 19.4.1 二維離散小波變換與重構(gòu) 499 19.4.2 GUI二維離散小波分析 502 19.5 去噪與壓縮 503 19.5.1 小波去噪與壓縮 503 19.5.2 GUI小波去噪與壓縮 505 19.6 本章小節(jié) 508 第20章 偏微分方程應(yīng)用 509 20.1 PDE應(yīng)用GUI 509 20.2 PDE求解設(shè)置 510 20.2.1 PDE求解過程 510 20.2.2 2-D幾何構(gòu)型 511 20.2.3 劃分網(wǎng)格 512 20.3 PDE求解 514 20.3.1 方程類型介紹 514 20.3.2 PDE求解示例 516 20.4 本章小結(jié) 519