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第1章 MATLAB概述1

1.1 MATLAB简介1

1.2 MATLAB主要功能2

1.2.1 开发算法和应用程序2

1.2.2 分析和访问数据3

1.2.3 实现数据可视化3

1.2.4 进行数值计算4

1.2.5 发布结果和部署应用程序5

1.3 MATLAB安装与启动5

1.3.1 MATLAB的安装5

1.3.2 MATLAB的启动与退出7

1.3.3 Desktop操作界面简介8

1.4 Command Window运行入门8

1.4.1 命令行的使用8

1.4.2 数值、变量和表达式9

1.4.3 命令行的特殊输入方法11

1.4.4 命令窗口的显示格式12

1.4.5 命令窗口常用快捷键与命令13

1.5 Command History窗口14

1.6 Current Directory窗口14

1.7 Workspace Browser和Variable Editor窗口15

1.7.1 Workspace Browser窗口15

1.7.2 Variable Editor窗口15

1.8 命令行辅助功能与Function Browser16

1.9 Help17

1.9.1 Help Browser18

1.9.2 命令窗口查询帮助18

第2章 矩阵和数组20

2.1 矩阵的创建与组合20

2.1.1 创建简单矩阵20

2.1.2 创建特殊矩阵21

2.1.3 矩阵的合并22

2.2 矩阵的寻访与赋值23

2.2.1 矩阵的标识23

2.2.2 矩阵的寻访24

2.2.3 矩阵的赋值24

2.3 进行数组运算的常用函数25

2.3.1 函数数组运算规则的定义25

2.3.2 进行数组运算的常用函数25

2.4 查询矩阵信息27

2.4.1 矩阵的形状信息27

2.4.2 矩阵的数据类型27

2.4.3 矩阵的数据结构28

2.5 数组运算与矩阵运算28

2.6 矩阵的重构29

2.6.1 矩阵元素的扩展与删除29

2.6.2 矩阵的重构30

2.7 稀疏矩阵31

2.7.1 稀疏矩阵的存储方式32

2.7.2 稀疏矩阵的创建32

2.7.3 稀疏矩阵的运算35

2.7.4 稀疏矩阵的交换与重新排序36

2.7.5 稀疏矩阵视图38

2.8 多维数组38

2.8.1 多维数组的创建39

2.8.2 多维数组的寻访与重构41

2.9 多项式的表达式及其操作44

2.9.1 多项式的表达式和创建44

2.9.2 多项式运算函数45

第3章 数据类型47

3.1 数值型47

3.2 逻辑型47

3.2.1 逻辑型简介47

3.2.2 返回逻辑结果的函数48

3.2.3 运算符的优先级50

3.3 字符和字符串51

3.3.1 创建字符串51

3.3.2 字符串比较52

3.3.3 字符串查找与替换53

3.3.4 类型转换54

3.3.5 字符串应用函数小结55

3.4 structure数组56

3.4.1 structure数组的创建57

3.4.2 structure数组的寻访59

3.4.3 structure数组域的基本操作60

3.4.4 structure数组的操作61

3.5 cell数组63

3.5.1 cell数组的创建63

3.5.2 cell数组的寻访65

3.5.3 cell数组的基本操作65

3.5.4 cell数组操作函数66

3.6 Map容器67

3.6.1 Map数据类型介绍67

3.6.2 Map对象的创建68

3.6.3 查看Map的内容69

3.6.4 Map的读写70

3.6.5 Map中key和value的修改72

3.6.6 映射其他数据类型73

第4章 数值计算75

4.1 因式分解75

4.1.1 行列式、逆和秩75

4.1.2 Cholesky因式分解77

4.1.3 LU因式分解78

4.1.4 QR因式分解79

4.1.5 范数81

4.2 矩阵特征值和奇异值82

4.2.1 特征值和特征向量的求取82

4.2.2 奇异值分解84

4.3 概率和统计85

4.3.1 基本分析函数85

4.3.2 概率函数、分布函数、逆分布函数和随机数93

4.4 数值求导与积分94

4.4.1 导数与梯度94

4.4.2 一元函数的数值积分95

4.4.3 二重积分的数值计算97

4.4.4 三重积分的数值计算97

4.5 插值98

4.5.1 一维数据插值98

4.5.2 二维数据插值99

4.5.3 多维插值100

4.5.4 样条插值100

4.6 曲线拟合101

4.6.1 最小二乘原理及其曲线拟合算法101

4.6.2 曲线拟合的实现102

4.7 Fourier分析102

4.8 微分方程104

4.8.1 常微分方程104

4.8.2 偏微分方程106

第5章 符号计算110

5.1 符号变量、表达式及符号方程110

5.1.1 符号变量与表达式的创建110

5.1.2 符号计算中的运算符和基本函数112

5.1.3 创建符号方程113

5.2 符号微积分113

5.2.1 符号求导与微分113

5.2.2 符号求极限115

5.2.3 符号积分116

5.2.4 级数求和116

5.2.5 Taylor级数117

5.3 符号表达式的化简与替换117

5.3.1 符号表达式的化简118

5.3.2 符号表达式的替换122

5.4 符号可变精度计算125

5.5 符号线性代数127

5.5.1 基础代数运算127

5.5.2 线性代数运算128

5.6 符号方程求解130

5.6.1 求代数方程符号解130

5.6.2 求代数方程组的符号解130

5.6.3 求微分方程符号解132

5.6.4 求微分方程组的符号解134

5.7 符号积分变换134

5.7.1 Fourier变换及其反变换134

5.7.2 Laplace变换及其反变换135

5.7.3 Z变换及其反变换136

第6章 MATLAB编程基础138

6.1 M文件138

6.1.1 M文件编辑器139

6.1.2 M文件的基本内容140

6.1.3 脚本式M文件142

6.1.4 函数式M文件143

6.2 流程控制143

6.2.1 顺序结构144

6.2.2 if语句144

6.2.3 switch语句146

6.2.4 for循环146

6.2.5 while循环147

6.2.6 continue命令148

6.2.7 break命令149

6.2.8 return命令150

6.2.9 人机交互命令150

6.3 函数的类型152

6.3.1 主函数152

6.3.2 子函数152

6.3.3 私有函数153

6.3.4 嵌套函数154

6.3.5 重载函数157

6.3.6 匿名函数157

6.4 函数的变量161

6.4.1 变量类型161

6.4.2 变量的传递162

6.5 函数句柄164

6.5.1 函数句柄的创建165

6.5.2 函数句柄的调用165

6.5.3 函数句柄的操作166

6.6 串演算函数167

6.6.1 eval函数167

6.6.2 feval函数168

6.6.3 inline函数169

6.7 内存的使用170

6.7.1 内存管理函数170

6.7.2 高效使用内存的策略170

6.7.3 解决“Out of Memory”问题172

6.8 程序调试和优化173

6.8.1 使用Debugger窗口调试173

6.8.2 在命令窗口中调试176

6.8.3 profile性能检测178

6.9 错误处理180

6.9.1 使用try-catch语句捕捉错误180

6.9.2 处理错误和从错误中恢复181

6.9.3 警告183

第7章 数据可视化185

7.1 绘图的基本知识185

7.1.1 离散数据和离散函数的可视化185

7.1.2 连续函数的可视化186

7.1.3 可视化的一般步骤187

7.2 二维图形187

7.2.1 基本绘图函数187

7.2.2 曲线的色彩、线型和数据点型189

7.2.3 坐标、刻度和网格控制190

7.2.4 图形标识192

7.2.5 双坐标图和子图195

7.2.6 双轴对数图形197

7.2.7 特殊二维图形197

7.3 三维图形203

7.3.1 绘制三维曲线图203

7.3.2 绘制三维曲面图203

7.3.3 特殊三维图形205

7.4 三维图形的高级控制207

7.4.1 视点控制207

7.4.2 颜色的使用208

7.4.3 光照控制208

第8章 图像处理210

8.1 图像文件的操作210

8.1.1 查询图像文件的信息211

8.1.2 图像文件的读写212

8.1.3 图像文件的显示213

8.1.4 图像格式的转换214

8.2 图像的几何运算216

8.2.1 图像的平移216

8.2.2 图像的镜像变换216

8.2.3 图像缩放217

8.2.4 图像的旋转218

8.2.5 图像的剪切218

8.3 图像的正交变换219

8.3.1 傅立叶变换219

8.3.2 离散余弦变换220

8.3.3 Radon变换221

8.4 MATLAB图像增强222

8.4.1 像素值及其统计特性222

8.4.2 对比度增强224

8.4.3 直方图均衡化225

8.4.4 空域滤波增强226

8.4.5 频域增强228

第9章 图形用户界面（GUI）设计230

9.1 句柄图形对象230

9.1.1 图形对象230

9.1.2 图形对象句柄231

9.1.3 图形对象属性的获取和设置232

9.2 GUIDE简介234

9.2.1 启动GUI235

9.2.2 Layout编辑器235

9.2.3 运行GUI236

9.3 创建GUI236

9.3.1 GUI窗口布局236

9.3.2 菜单的添加237

9.3.3 控件241

9.4 CallBack函数245

9.4.1 变量的传递245

9.4.2 函数编写246

9.5 GUI设计示例248

第10章 数据文件I/O254

10.1 处理文件名称254

10.2 MATLAB支持的文件格式255

10.3 导入向导的使用256

10.4 MAT文件的读写257

10.4.1 MAT文件的写入257

10.4.2 MAT文件的读取258

10.5 Text文件读写259

10.5.1 Text文件的读取259

10.5.2 Text文件的写入262

10.6 Excel文件读写262

10.7 音频／视频文件操作264

10.7.1 获取音频／视频文件的文件头信息264

10.7.2 音频／视频文件的导入与导出264

第11章 MATLAB优化问题应用266

11.1 MATLAB优化工具箱266

11.1.1 MATLAB求解器267

11.1.2 极小值优化269

11.1.3 多目标优化275

11.1.4 方程组求解276

11.1.5 最小二乘及数据拟合277

11.2 模式搜索法278

11.3 模拟退火算法280

11.3.1 模拟退火算法简介280

11.3.2 模拟退火算法应用实例280

11.3.3 关于计算结果281

11.4 遗传算法282

11.4.1 遗传算法简介282

11.4.2 遗传算法应用实例283

11.5 Optimization Tool简介285

第12章 信号处理289

12.1 信号处理基本理论289

12.1.1 信号的生成289

12.1.2 数字滤波器结构293

12.2 IIR滤波器的MATLAB实现294

12.2.1 IIR滤波器经典设计295

12.2.2 IIR滤波器直接设计法301

12.2.3 广义巴特沃思IIR滤波器设计302

12.3 FIR滤波器的MATLAB实现303

12.3.1 FIR滤波器设计303

12.3.2 fir1函数304

12.3.3 fir2函数305

第13章 Simulink仿真306

13.1 Simulink简介306

13.1.1 Simulink功能与特点306

13.1.2 Simulink的安装与启动307

13.2 Simulink基础309

13.2.1 Simulink模型是什么309

13.2.2 Simulink模块操作309

13.2.3 Simulink信号线操作312

13.2.4 Simulink对模型的注释314

13.2.5 Simulink常用的模型库314

13.2.6 Simulink仿真配置316

13.3 Simulink动态系统仿真320

13.3.1 简单系统的仿真分析320

13.3.2 离散系统的仿真分析322

13.3.3 连续系统的仿真分析324

13.4 Simulink模型中的子系统327

13.4.1 子系统的建立327

13.4.2 子系统的封装328

13.5 Simulink S-函数331

13.5.1 什么是S-函数332

13.5.2 S-函数的作用和原理332

13.5.3 用M文件创建S-函数实例333

第14章 应用程序接口336

14.1 MATLAB应用程序接口介绍336

14.2 MATLAB调用C/C++337

14.2.1 MATLAB MEX文件338

14.2.2 C-MEX文件的使用341

14.3 C/C＋＋调用MATLAB引擎346

14.3.1 MATLAB计算引擎概述346

14.3.2 MATLAB计算引擎库函数347

14.3.3 C/C＋＋调用MATLAB引擎348

14.4 MATLAB编译器352

14.4.1 MATLAB编译器的安装和设置353

14.4.2 MATLAB编译器的使用354

14.4.3 独立应用程序356

第15章 MATLAB基础计算技巧365

15.1 MATLAB数组创建与重构技巧365

15.2 MATLAB数据类型使用技巧371

15.3 MATLAB数值计算技巧373

15.4 MATLAB文件读取操作技巧375

15.5 MATLAB绘图技巧376

第16章 MATLAB编程技巧379

16.1 MATLAB编程风格379

16.1.1 命名规则379

16.1.2 文件与程序结构381

16.1.3 基本语句382

16.1.4 排版、注释与文档385

16.2 MATLAB编程注意事项387

16.3 内存的使用389

16.4 提高MATLAB运行效率390

16.4.1 提高运行效率基本原则390

16.4.2 提高运行效率举例392

第17章 MATLAB在数学建模中的应用395

17.1 MATLAB蒙特卡罗模拟395

17.1.1 蒙特卡罗方法简介395

17.1.2 蒙特卡罗方法编程示例396

17.2 MATLAB灰色系统理论应用398

17.2.1 GM（1,1）预测模型简介398

17.2.2 灰色预测计算实例399

17.3 MATLAB模糊聚类分析401

17.3.1 模糊聚类分析简介401

17.3.2 模糊聚类分析应用示例402

17.4 MATLAB层次分析法应用406

17.4.1 层次分析法简介406

17.4.2 层次分析法的应用409