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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MATLAB5

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funm122

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 funtool186

8.5.2 Taylor Tool186

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 GUIDE217

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 Designer226

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/导出操作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