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第一篇 基础篇2

第1章 MATLAB入门2

1.1 MATLAB简介2

1.1.1 MATLAB的特点和优势2

1.1.2 版本升级3

1.2 安装与卸载3

1.3 主界面6

1.3.1 命令窗口（Command Window）6

1.3.2 其他窗口9

1.3.3 菜单栏、工具栏和开始按钮14

1.4 搜索路径17

1.5 帮助系统19

1.6 小结24

第2章 MATLAB矩阵和数组25

2.1 矩阵的创建25

2.1.1 直接输入元素创建矩阵25

2.1.2 调用函数创建特殊矩阵26

2.2 矩阵间的连接28

2.2.1 基本连接28

2.2.2 函数连接30

2.3 矩阵的扩展32

2.3.1 扩大矩阵的尺寸32

2.3.2 缩小矩阵的尺寸33

2.4 改变矩阵的形状33

2.5 向量、标量与空矩阵35

2.5.1 向量35

2.5.2 标量37

2.5.3 空矩阵38

2.6 矩阵元素的寻访39

2.6.1 双下标寻访39

2.6.2 单下标寻访39

2.6.3 寻访多个元素41

2.7 矩阵信息的获取42

2.7.1 获取矩阵的数据结构43

2.7.2 获取矩阵元素的数据类型43

2.7.3 获取矩阵的尺寸信息45

2.8 高维数组46

2.8.1 高维数组的创建46

2.8.2 高维数组的信息访问48

2.8.3 高维数组操作函数49

2.9 小结52

第3章 MATLAB数据类型53

3.1 数值类型53

3.1.1 整数类型53

3.1.2 双精度浮点类型55

3.1.3 单精度浮点类型57

3.1.4 复数58

3.1.5 无穷和非数60

3.2 逻辑类型62

3.2.1 创建逻辑类型63

3.2.2 逻辑矩阵的应用63

3.3 字符与字符串64

3.3.1 创建字符数组64

3.3.2 字符串的比较66

3.3.3 字符串的查找与替换68

3.3.4 字符串与数值类型的互相转换68

3.4 元胞69

3.4.1 创建元胞数组69

3.4.2 字符串元胞数组72

3.4.3 访问元胞数组内容73

3.5 构架74

3.5.1 创建构架数组74

3.5.2 访问构架数组元素76

3.6 小结77

第4章 MATLAB数值运算78

4.1 矩阵基本运算78

4.1.1 矩阵的加／减78

4.1.2 矩阵乘法79

4.1.3 矩阵除法80

4.1.4 矩阵的幂82

4.1.5 矩阵按位运算83

4.2 关系运算与逻辑运算86

4.2.1 关系运算符86

4.2.2 逻辑运算符88

4.2.3 关系逻辑函数90

4.3 运算符优先级91

4.4 小结92

第5章 绘图93

5.1 MATLAB绘图功能概述93

5.2 基本绘图指令94

5.2.1 基本绘图流程94

5.2.2 常用绘图函数95

5.2.3 线型设置98

5.2.4 多图绘制100

5.2.5 坐标格式设置101

5.3 图形标注103

5.3.1 图形标注概述104

5.3.2 图形标题105

5.3.3 坐标轴标签106

5.3.4 图例设置107

5.3.5 文本的标注108

5.3.6 封闭区域的填充110

5.4 模式化绘图111

5.4.1 柱状图和面积图111

5.4.2 饼图113

5.4.3 直方图113

5.4.4 离散数据绘图115

5.4.5 等高线图116

5.4.6 向量图117

5.4.7 函数绘图119

5.5 三维绘图120

5.5.1 三维图形概述120

5.5.2 三维基本绘图121

5.5.3 三维模式化绘图125

5.5.4 三维图显示控制131

5.6 小结141

第二篇 提高篇144

第6章 图形对象和句柄144

6.1 MATLAB图形对象144

6.1.1 图形对象的体系结构144

6.1.2 根对象145

6.1.3 图形窗口对象（Figure）145

6.1.4 用户界面对象（UI Objects）145

6.1.5 轴对象（Axes）146

6.1.6 内核对象（Core Objects）146

6.1.7 绘图对象（Plot Objects）147

6.1.8 组对象（Group Objects）147

6.1.9 注释对象（Annotation Objects）147

6.1.10 MATLAB图形对象的属性148

6.2 MATLAB对象句柄148

6.2.1 MATLAB对象句柄的概念148

6.2.2 对象句柄的寻访149

6.2.3 使用句柄操作对象150

6.3 设置和查询对象属性151

6.3.1 设置对象属性152

6.3.2 查询对象属性152

6.3.3 对象默认属性154

6.4 图形窗口对象（Figure）157

6.4.1 窗口对象的位置属性157

6.4.2 窗口对象的色彩属性158

6.4.3 窗口对象的绘制模式159

6.4.4 定制图形窗口的光标159

6.5 轴对象（Axes）160

6.5.1 轴对象的位置属性160

6.5.2 轴对象的刻度、刻度标记及坐标轴方向161

6.5.3 轴对象的多轴重叠163

6.5.4 轴对象的自动模式属性165

6.6 图形输出控制165

6.6.1 定制图形输出的窗口和轴165

6.6.2 利用newPlot属性定制图形输出的重叠属性165

6.7 小结167

第7章 程序设计168

7.1 M文件168

7.1.1 M文件编辑器168

7.1.2 脚本文件（MATLAB scripts）和函数文件（MATLAB functions）169

7.1.3 M文件结构175

7.1.4 P-码文件176

7.2 函数177

7.2.1 主函数与子函数177

7.2.2 嵌套函数179

7.3 变量182

7.3.1 变量的命名规则182

7.3.2 变量的分类183

7.3.3 变量检测函数185

7.4 程序结构186

7.4.1 顺序结构187

7.4.2 循环结构187

7.4.3 分支结构191

7.5 程序控制语句195

7.5.1 结束循环语句195

7.5.2 错误警告语句198

7.5.3 输入控制语句200

7.6 小结202

第8章 程序调试、优化和出错处理203

8.1 调试203

8.1.1 调试的基本任务203

8.1.2 程序调试的基本方法206

8.1.3 MATLAB调试器207

8.1.4 警告和错误信息211

8.2 性能优化212

8.2.1 MATLAB性能分析212

8.2.2 效率优化技术216

8.2.3 内存优化技术216

8.3 出错处理217

8.3.1 错误查询机制217

8.3.2 错误处理218

8.4 小结220

第9章 MATLAB符号计算221

9.1 符号对象的创建221

9.1.1 创建符号变量和常量221

9.1.2 创建符号表达式223

9.1.3 创建符号矩阵224

9.1.4 创建符号函数224

9.1.5 解析型对象到数值型对象的转换225

9.2 符号表达式操作227

9.2.1 符号表达式的展开、分解及化简227

9.2.2 符号表达式的替换231

9.3 符号函数操作233

9.3.1 符号函数复合233

9.3.2 符号函数求反234

9.3.3 特殊符号函数235

9.4 符号矩阵操作235

9.4.1 符号矩阵的代数运算235

9.4.2 符号矩阵的逻辑运算238

9.4.3 符号矩阵的行列式238

9.4.4 符号矩阵的逆239

9.4.5 符号矩阵的秩240

9.4.6 符号矩阵的特征分解241

9.4.7 符号矩阵的SVD分解243

9.5 符号微积分245

9.5.1 符号极限245

9.5.2 符号微分246

9.5.3 符号积分248

9.5.4 符号级数展开250

9.5.5 符号级数求和251

9.6 符号方程求解252

9.6.1 一般代数方程252

9.6.2 线性代数方程组254

9.6.3 符号常微分方程256

9.7 小结259

第三篇 应用篇262

第10章 数据分析262

10.1 数据排序分析262

10.1.1 最大（小）值262

10.1.2 中位数、分位数264

10.1.3 排序266

10.2 数据求和（积）、差分269

10.2.1 求和269

10.2.2 求积270

10.2.3 求累计和、积271

10.2.4 差分272

10.3 均值和方差分析272

10.4 数据预处理274

10.4.1 缺失数据处理274

10.4.2 异常值274

10.5 统计分析276

10.5.1 几种重要的概率分布276

10.5.2 随机数的生成277

10.5.3 数据直方图分析279

10.5.4 数据统计函数281

10.6 小结283

第11章 矩阵分析284

11.1 矩阵分析的应用背景284

11.1.1 线性代数方程求解284

11.1.2 最优化问题285

11.2 矩阵特征量285

11.2.1 矩阵的行列式285

11.2.2 矩阵的逆286

11.2.3 矩阵的范数288

11.2.4 矩阵的条件数290

11.2.5 矩阵的秩292

11.2.6 矩阵特征值294

11.3 矩阵分解295

11.3.1 特征值分解296

11.3.2 Schur分解297

11.3.3 Cholesky分解298

11.3.4 LU分解299

11.3.5 QR分解302

11.3.6 SVD分解303

11.4 矩阵函数306

11.4.1 矩阵函数的概念306

11.4.2 常用矩阵函数306

11.4.3 用户定义矩阵函数308

11.5 小结310

第12章 函数分析311

12.1 函数的表示311

12.1.1 匿名函数311

12.1.2 M函数文件312

12.1.3 匿名函数与M函数文件比较313

12.1.4 函数句柄314

12.2 函数的零点314

12.2.1 问题描述314

12.2.2 初始区间法求函数零点314

12.2.3 初始点法求函数零点316

12.3 数值积分318

12.3.1 单重积分318

12.3.2 多重积分321

12.4 数值微分323

12.4.1 数值差分与一元数值微分323

12.4.2 数值梯度与多元数值微分325

12.5 函数最优化326

12.5.1 单变量最优化326

12.5.2 多变量最优化328

12.6 函数可视化330

12.6.1 MATLAB函数可视化函数330

12.6.2 一元函数可视化330

12.6.3 二元函数可视化332

12.6.4 极坐标图334

12.7 小结335

第13章 高级数值计算336

13.1 多项式336

13.1.1 多项式表示336

13.1.2 矩阵特征多项式336

13.1.3 多项式求值337

13.1.4 多项式的根338

13.1.5 多项式卷积和反卷积339

13.1.6 多项式微积分340

13.1.7 有理分式部分和展开341

13.2 插值342

13.2.1 一维插值342

13.2.2 二维插值345

13.2.3 插值方法346

13.3 回归分析和曲线拟合350

13.3.1 问题描述350

13.3.2 线性回归分析350

13.3.3 多分量回归分析353

13.3.4 曲线拟合354

13.3.5 交互式曲线拟合工具356

13.4 傅里叶分析358

13.4.1 FFT和IFFT358

13.4.2 FFT的幅度和相位360

13.4.3 傅里叶分析应用实例361

13.5 常微分方程363

13.5.1 一阶常微分方程363

13.5.2 高阶常微分方程367

13.5.3 ODE函数的选择369

13.6 小结371

第14章 用户图形界面（GUI）372

14.1 两种GUI设计方式372

14.1.1 GUI对象及层次结构373

14.1.2 回调函数374

14.1.3 手工代码式375

14.1.4 GUIDE式378

14.1.5 GUIDE界面环境382

14.2 GUI界面设计386

14.2.1 界面设计原则386

14.2.2 窗口和轴388

14.2.3 菜单388

14.2.4 控件390

14.3 GUI程序设计391

14.3.1 GUIM文件结构剖析391

14.3.2 GUIDE的数据组织392

14.3.3 回调函数393

14.4 GUI应用实例394

14.4.1 用户需求395

14.4.2 GUI界面设计395

14.4.3 GUI程序设计396

14.4.4 GUI程序发布397

14.5 小结397

第四篇 接口篇400

第15章 文件的I/O操作400

15.1 低级文件的打开和关闭400

15.2 读取和写入ASCII文件401

15.2.1 ASCII文件的读取401

15.2.2 ASCII文件的写入404

15.3 读取和写入二进制文件405

15.3.1 二进制文件的读取405

15.3.2 二进制文件的写入406

15.4 文件位置指针407

15.5 高级文件I/O操作409

15.6 小结413

第16章 MATLAB编译器414

16.1 MATLAB编译器简介414

16.1.1 MATLAB Compiler 4414

16.1.2 MATLAB Compiler 4的功能和局限性416

16.2 安装与设置416

16.2.1 编译器的安装416

16.2.2 MCR的安装417

16.2.3 编译器的设置418

16.3 编译器的使用419

16.3.1 MCC选项419

16.3.2 编译指令421

16.3.3 独立于MATLAB环境的M程序编译422

16.4 编译器的独立应用422

16.4.1 独立C/C＋＋应用的创建423

16.4.2 独立Windows应用程序的创建423

16.4.3 独立应用程序的发布425

16.5 小结426

第17章 应用程序接口427

17.1 mxArray数据结构427

17.2 mx函数428

17.3 MATLAB中调用C和FORTRAN429

17.3.1 MEX文件简介429

17.3.2 MEX配置430

17.3.3 C语言MEX文件432

17.3.4 FORTRAN语言MEX文件433

17.4 MATLAB引擎434

17.4.1 C语言引擎函数435

17.4.2 FORTRAN语言引擎函数439

17.4.3 引擎应用实例441

17.5 C和FORTRAN调用MATLAB445

17.5.1 由M程序创建共享函数库（DLL）445

17.5.2 C/FORTRAN中调用MATLAB446

17.5.3 应用实例446

17.6 小结449

第18章 Notebook和M-book450

18.1 M-book450

18.1.1 Notebook的安装和设置450

18.1.2 创建M-book451

18.2 细胞453

18.2.1 细胞和细胞群453

18.2.2 自初始化细胞455

18.2.3 计算区456

18.2.4 细胞的循环运行459

18.2.5 输出细胞的格式控制460

18.2.6 Notebook使用注意462

18.3 小结463

第五篇 工具箱篇466

第19章 信号处理工具箱466

19.1 波形产生466

19.1.1 常用周期信号466

19.1.2 常用非周期信号467

19.1.3 常用序列469

19.2 IIR滤波器设计471

19.2.1 滤波器原型设计471

19.2.2 频率指标转换475

19.2.3 离散化477

19.2.4 直接IIR滤波器设计479

19.3 FIR滤波器设计482

19.3.1 窗口方法设计483

19.3.2 多带FIR滤波器设计484

19.3.3 约束最小二乘法设计487

19.3.4 任意响应滤波器设计489

19.4 频谱分析490

19.4.1 周期图方法490

19.4.2 Welch方法493

19.4.3 MTM和MUSIC方法494

19.4.4 参数化方法497

19.5 使用SPTool500

19.5.1 功能概述500

19.5.2 数据的导入501

19.5.3 信号查看503

19.5.4 滤波器设计504

19.5.5 滤波器查看507

19.5.6 频谱查看509

19.6 小结511

第20章 图像处理工具箱512

20.1 数字图像基础512

20.1.1 数字图像的生成512

20.1.2 图像数据的读／写514

20.1.3 图像数据的显示515

20.2 MATLAB图像类型517

20.2.1 四种常见的图像类型517

20.2.2 图像类型的相互转换518

20.3 图像的灰度变换522

20.3.1 图像的直方图523

20.3.2 灰度变换524

20.3.3 直方图均衡527

20.4 图像的代数运算528

20.4.1 图像加法529

20.4.2 图像乘法529

20.4.3 图像减法530

20.4.4 图像除法530

20.5 图像的几何运算530

20.5.1 图像缩放531

20.5.2 图像旋转532

20.5.3 图像裁剪534

20.6 图像滤波534

20.6.1 卷积和相关534

20.6.2 线性滤波536

20.6.3 排序滤波539

20.7 小结541

第21章 SIMULINK工具箱542

21.1 SIMULINK基础知识542

21.1.1 安装SIMULINK542

21.1.2 启动SIMULINK543

21.1.3 SIMULINK库浏览器544

21.1.4 模型窗口菜单栏545

21.1.5 模型窗口工具栏和状态栏547

21.1.6 SIMULINK简单建模仿真示例548

21.1.7 SIMULINK帮助550

21.2 模块操作552

21.2.1 连接模块552

21.2.2 模块参数设置553

21.2.3 信号标签555

21.2.4 信号标签的传递555

21.3 仿真设置557

21.3.1 设置仿真时间558

21.3.2 设置仿真步长558

21.3.3 设置仿真算法559

21.3.4 设置输出选项561

21.4 连续系统模型实现562

21.4.1 连续系统数学描述562

21.4.2 连续系统模型实例566

21.5 SIMULINK子系统568

21.5.1 子系统的创建569

21.5.2 子系统的封装571

21.6 编写S-函数575

21.6.1 S-函数的工作原理575

21.6.2 S-函数的概念576

21.6.3 S-函数的使用578

21.6.4 S-函数模板581

21.6.5 S-函数举例583

21.7 小结586