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第一篇 基础知识3

第1章 MATLAB概述3

1.1 工作环境3

1.1.1 系统组成3

1.1.2 工作窗口4

1.1.3 应用简介8

1.2 文件管理9

1.2.1 目录结构9

1.2.2 当前目录浏览器10

1.2.3 路径搜索10

1.3 帮助系统12

1.3.1 文本帮助12

1.3.2 演示帮助13

1.3.3 帮助导航窗口14

1.4 MATLAB使用初步15

1.5 本章小结16

第2章 MATLAB基础17

2.1 数据类型17

2.1.1 数值类型17

2.1.2 字符与字符串22

2.1.3 结构22

2.1.4 单元数组25

2.1.5 函数旬柄27

2.1.6 映射容器28

2.1.7 数据类型识别与转换31

2.2 运算符与运算32

2.2.1 算术运算符33

2.2.2 关系运算符33

2.2.3 逻辑运算符34

2.2.4 运算优先级35

2.3 字符串处理35

2.3.1 字符串构造36

2.3.2 字符串比较37

2.3.3 查找与替换37

2.3.4 字符串类型转换38

2.4 矩阵基础38

2.4.1 有关概念38

2.4.2 创建矩阵39

2.4.3 改变矩阵结构40

2.4.4 矩阵下标41

2.4.5 矩阵信息43

2.5 本章小结46

第3章 数据输入输出基础47

3.1 打开与关闭文件47

3.1.1 打开文件47

3.1.2 关闭文件49

3.2 读写二进制文件50

3.2.1 写二进制文件50

3.2.2 读二进制文件51

3.3 读写文本文件52

3.3.1 写文本文件52

3.3.2 读文本文件53

3.4 读写位置控制54

3.5 导入数据55

3.5.1 向导导入数据55

3.5.2 命令导入数据56

3.6 本章小结57

第4章 编程基础58

4.1 变量与语句58

4.1.1 变量命名58

4.1.2 变量类型59

4.1.3 特殊变量59

4.1.4 关键字60

4.1.5 语句构成60

4.2 程序控制61

4.2.1 顺序结构61

4.2.2 分支结构61

4.2.3 循环结构65

4.2.4 其他常用控制命令67

4.3 M文件与脚本69

4.3.1 M文件69

4.3.2 脚本70

4.4 函数71

4.4.1 M文件函数71

4.4.2 匿名函数73

4.4.3 子函数73

4.4.4 私有函数74

4.4.5 重载函数74

4.4.6 内联函数75

4.4.7 eval、feval函数75

4.4.8 函数的函数76

4.4.9 内嵌函数77

4.4.1 0函数编写建议77

4.5 M文件变量检测77

4.5.1 输入输出变量检测78

4.5.2 可变数量输入输出78

4.6 程序调试79

4.6.1 直接调试79

4.6.2 工具调试79

4.7 本章小结80

第5章 可视化基础81

5.1 图形绘制对象81

5.2 二维图形81

5.2.1 plot命令81

5.2.2 图形叠绘86

5.2.3 子图绘制87

5.2.4 交互绘图88

5.2.5 双纵坐标图89

5.2.6 特殊坐标绘图90

5.2.7 函数绘图92

5.3 三维图形94

5.3.1 曲线图94

5.3.2 网格图96

5.3.3 曲面图97

5.4 四维图形98

5.4.1 第四维表达98

5.4.2 四维图绘制99

5.5 特殊图形100

5.5.1 饼状图100

5.5.2 直方图101

5.5.3 柱形图102

5.5.4 离散数据点图104

5.5.5 散点图105

5.5.6 句量图106

5.5.7 等值线图107

5.6 图形处理108

5.6.1 图形输出108

5.6.2 图形细化109

5.6.3 坐标轴控制113

5.6.4 视角与透视114

5.7 绘图窗口116

5.7.1 创建绘图窗口116

5.7.2 操作绘图窗口116

5.7.3 绘图窗口工具栏118

5.8 本章小结118

第二篇 数学基础121

第6章 数组与矩阵操作121

6.1 数组运算121

6.1.1 创建与访问数组121

6.1.2 数组运算124

6.2 矩阵操作128

6.2.1 创建矩阵128

6.2.2 改变矩阵结构133

6.3 矩阵元素运算135

6.3.1 矩阵四则运算135

6.3.2 矩阵元素幂运算138

6.3.3 矩阵元素查找与排序138

6.3.4 矩阵元素求和、求积与求差分140

6.4 矩阵运算142

6.4.1 矩阵分析142

6.4.2 矩阵分解146

6.4.3 特征值与特征向量149

6.4.4 矩阵函数运算150

6.5 稀疏矩阵152

6.5.1 稀疏矩阵存储方式152

6.5.2 创建稀疏矩阵153

6.5.3 稀疏矩阵运算154

6.6 本章小结154

第7章 数学函数运算155

7.1 初等函数运算155

7.1.1 三角函数155

7.1.2 指数与对数函数157

7.1.3 复数函数158

7.1.4 截断和求余函数159

7.1.5 离散数学函数160

7.1.6 基本数据分析函数161

7.1.7 多项式函数163

7.2 特殊函数运算163

7.2.1 特殊函数163

7.2.2 坐标变换函数165

7.3 本章小结166

第8章 符号计算167

8.1 符号计算概述167

8.2 符号变量与表达式168

8.2.1 符号对象169

8.2.2 符号计算运算符与函数171

8.2.3 符号对象识别175

8.2.4 符号变量175

8.2.5 符号表达式显示177

8.2.6 表达式项操作177

8.2.7 符号数值和精度181

8.3 符号函数182

8.3.1 复合函数操作182

8.3.2 反函数运算183

8.4 符号微积分184

8.4.1 符号表达式的极限184

8.4.2 符号表达式的导数185

8.4.3 符号表达式的积分186

8.4.4 符号表达式的级数求和积186

8.4.5 符号表达式的泰勒级数187

8.5 符号积分变换189

8.5.1 Fourier变换189

8.5.2 Laplace变换189

8.5.3 Z变换190

8.6 符号矩阵计算191

8.6.1 算术运算191

8.6.2 线性代数运算191

8.6.3 特征值分解192

8.7 符号方程求解193

8.7.1 代数方程求解193

8.7.2 微分方程求解195

8.8 符号计算界面196

8.8.1 funtool分析界面196

8.8.2 taylortool分析界面198

8.9 本章小结199

第三篇 数据分析203

第9章 多项式分析203

9.1 多项式及函数203

9.1.1 多项式及其函数203

9.1.2 多项式计算203

9.1.3 多项式方程求根204

9.1.4 多项式四则运算204

9.1.5 多项式微积分206

9.1.6 有理多项式展开207

9.2 极限208

9.3 本章小结208

第10章 数值运算209

10.1 解线性方程组209

10.1.1 线性法209

10.1.2 迭代法211

10.2 插值与拟合212

10.2.1 插值213

10.2.2 曲线拟合218

10.3 数值微积分220

10.3.1 一元数值积分220

10.3.2 多重数值积分221

10.3.3 数值微分222

10.4 常微分方程223

10.5 本章小结224

第11章 优化225

11.1 优化问题求解过程225

11.1.1 选择求解器225

11.1.2 设置变量226

11.1.3 写目标函数226

11.1.4 写约束条件228

11.1.5 设置求解器参数228

11.1.6 求解并检查结果230

11.1.7 改善优化结果230

11.2 线性规划230

11.3 二进制整数规划232

11.4 二次规划233

11.5 非线性规划235

11.5.1 无约束优化235

11.5.2 约束优化237

11.6 多目标规划240

11.6.1 多目标规划240

11.6.2 最大最小化问题242

11.7 最小二乘问题243

11.7.1 线性最小二乘问题243

11.7.2 非线性最小二乘问题245

11.8 GUI工具247

11.9 本章小结248

第12章 概率统计249

12.1 统计量操作249

12.1.1 产生随机数249

12.1.2 抽样253

12.2 数据统计分析254

12.2.1 特征统计量254

12.2.2 统计图表257

12.3 概率分布与计算263

12.3.1 概率密度计算263

12.3.2 概率分布计算265

12.4 本章小结268

第四篇 拓展知识271

第13章 句柄图形271

13.1 句柄图形对象系统271

13.1.1 句柄图形对象组织271

13.1.2 句柄图形对象简介272

13.2 句柄图形对象操作273

13.2.1 创建与保存273

13.2.2 访问、复制和删除274

13.2.3 图形输出控制276

13.3 属性设置282

13.3.1 通用对象属性282

13.3.2 属性设置函数282

13.3.3 默认属性设置283

13.4 Figure对象285

13.4.1 Figure对象简介285

13.4.2 Figure对象操作287

13.5 Axes对象287

13.5.1 Axes对象简介287

13.5.2 Axes对象操作287

13.6 Core对象295

13.7 Plot对象297

13.7.1 创建Plot对象297

13.7.2 连接变量298

13.8 Group对象299

13.8.1 创建Group对象299

13.8.2 对象变换299

13.9 Annotation对象301

13.1 0本章小结301

第14章 GUI编程302

14.1 GUI基础302

14.1.1 GUI介绍302

14.1.2 创建GUI303

14.1.3 回调函数306

14.2 GUI控件307

14.2.1 GUI控件类型307

14.2.2 创建GUI控件307

14.3 GUI菜单和工具栏310

14.3.1 GUI菜单310

14.3.2 GUI工具栏313

14.4 对话框314

14.4.1 创建函数314

14.4.2 创建方法314

14.5 布局317

14.5.1 布局函数317

14.5.2 布局方式318

14.6 GUI行为控制编程322

14.6.1 回调与中断322

14.6.2 数据管理323

14.7 GUI实例324

14.8 本章小结327

第15章 Simulink基础328

15.1 概述328

15.1.1 基本概念328

15.1.2 工作环境329

15.1.3 Simulink数据类型332

15.1.4 模块和模块库332

15.1.5 Simulink常用工具336

15.2 Simulink模型337

15.2.1 模块基本操作337

15.2.2 设置输出提示341

15.2.3 模型和模型文件342

15.2.4 保存系统模型345

15.2.5 打印模型框图及生成报告346

15.3 子系统350

15.3.1 子系统介绍350

15.3.2 高级子系统技术352

15.4 运行仿真366

15.4.1 启动仿真过程366

15.4.2 仿真过程诊断367

15.4.3 仿真配置367

15.4.4 仿真的设置369

15.5 调试372

15.5.1 模型调试373

15.5.2 调试器控制376

15.5.3 设置断点379

15.6 S函数383

15.6.1 S-函数概述383

15.6.2 M文件S-函数386

15.7 本章小结389

第16章 MATLAB编译器与接口390

16.1 编译器安装与配置390

16.1.1 编译器介绍与安装390

16.1.2 编译器配置391

16.2 编译过程393

16.2.1 MCR安装393

16.2.2 MCR编译过程393

16.3 编译生成独立程序393

16.3.1 编译命令mcc394

16.3.2 编译独立程序395

16.4 接口概述398

16.4.1 MEX文件398

16.4.2 MAT文件介绍398

16.4.3 计算引擎399

16.5 基于C/C++的MEX文件399

16.5.1 MEX文件结构399

16.5.2 创建C/C++MEX文件400

16.5.3 调试C/C++MEX文件404

16.6 基于C/C++的MAT文件405

16.6.1 创建C/C++MAT文件405

16.6.2 读取C/C++MAT文件408

16.7 基于C/C++的计算引擎调用410

16.7.1 引擎库函数410

16.7.2 创建引擎调用程序411

16.8 本章小结413

第五篇 MATLAB应用417

第17章 信号处理应用417

17.1 信号处理基础417

17.1.1 连续信号417

17.1.2 离散信号418

17.1.3 波形发生函数421

17.1.4 信号基本运算427

17.2 统计信号处理429

17.2.1 相关性与协方差429

17.2.2 频谱分析431

17.2.3 窗函数432

17.2.4 经典谱估计435

17.2.5 现代谱估计437

17.2.6 时频分析438

17.2.7 特殊变换439

17.2.8 重采样444

17.3 IIR滤波器445

17.3.1 经典法IIR滤波器设计445

17.3.2 直接法IIR滤波器设计451

17.4 FIR滤波器452

17.4.1 窗函数法452

17.4.2 约束最小二乘法453

17.4.3 其他FIR滤波器设计方法454

17.5 参数建模455

17.5.1 时域建模455

17.5.2 频域建模457

17.6 GUI工具介绍458

17.6.1 信号综合处理工具458

17.6.2 波形查看器459

17.6.3 谱分析查看器459

17.6.4 滤波器可视化工具460

17.6.5 滤波器设计与分析工具460

17.6.6 滤波处理工具461

17.7 本章小结462

第18章 图像处理应用463

18.1 图像处理基础463

18.1.1 图像表达463

18.1.2 图像类型与文件464

18.1.3 图像数据读写471

18.2 图像显示472

18.2.1 标准图像显示技术472

18.2.2 特殊图像显示技术473

18.3 图像运算476

18.3.1 代数运算476

18.3.2 空间变换478

18.4 图像变换481

18.4.1 二维傅立叶变换482

18.4.2 离散余弦变换482

18.4.3 其他变换484

18.5 图像分析与增强485

18.5.1 像素分析485

18.5.2 图像分析489

18.5.3 图像调整493

18.5.4 图像平滑496

18.6 图像区域处理498

18.6.1 区域设置498

18.6.2 区域滤波500

18.6.3 区域填充500

18.7 图像颜色处理501

18.7.1 显示颜色位数501

18.7.2 减少颜色501

18.7.3 转换颜色502

18.8 本章小结503

第19章 小波分析应用504

19.1 小波分析基础504

19.1.1 小波变换504

19.1.2 常用小波基函数505

19.2 连续小波分析508

19.2.1 连续小波变换508

19.2.2 GUI连续小波变换509

19.3 一维离散小波分析510

19.3.1 一维离散小波变换与重构510

19.3.2 GUI一维离散小波分析514

19.4 二维离散小波分析515

19.4.1 二维离散小波变换与重构515

19.4.2 GUI二维离散小波分析518

19.5 去噪与压缩518

19.5.1 小波去噪与压缩518

19.5.2 GUI小波去噪与压缩521

19.6 本章小节523

第20章 偏微分方程应用524

20.1 PDE应用GUI524

20.2 PDE求解设置525

20.2.1 PDE求解过程525

20.2.2 2-D几何构型526

20.2.3 划分网格527

20.3 PDE 求解528

20.3.1 方程类型介绍529

20.3.2 PDE求解示例530

20.4 本章小结534