MATLAB技术大全

书籍目录

第1章　MATLAB概述　1

1．1　MATLAB简介　2

1．1．1　MATLAB的发展　2

1．1．2　MATLAB的优点　2

1．1．3　MATLAB的缺点　4

1．2　MATLAB的安装　4

1．3　MATLAB操作界面介绍　7

1．3．1　命令窗口　8

1．3．2　命令历史窗口　10

1．3．3　工作空间窗口　10

1．3．4　当前目录窗口　10

1．4　MATLAB帮助系统　11

1．4．1　帮助窗口　11

1．4．2　帮助命令　12

1．4．3　MATLAB远程帮助系统　15

1．5　本章小结　16

第2章　MATLAB基础知识　17

2．1　一般运算符及操作符　18

2．1．1　运算符　18

2．1．2　操作符　21

2．2　数据格式显示　22

2．3　关系运算符　24

2．4　逻辑运算及逻辑函数　25

2．4．1　逻辑运算　25

2．4．2　逻辑函数　27

2．5　字符串操作　36

2．5．1　MATLAB中的字符串符号　36

2．5．2　一般通用字符串操作　38

2．5．3　字符串比较操作　42

2．5．4　字符串与数值间的相互转换　47

2．5．5　进制间的转换　48

2．6　数值数据类型　50

2．6．1　整数　50

2．6．2　浮点数　53

2．6．3　整型浮点数间的操作函数　54

2．6．4　复数　55

2．7　函数和特殊函数简明介绍　57

2．8　数组　58

2．8．1　一维数组的创建　58

2．8．2　多维数组的创建　60

2．8．3　数组的运算　63

2．8．4　常用的标准数组　65

2．8．5　低维数组的寻址和搜索　66

2．8．6　低维数组的处理函数　71

2．8．7　高维数组的处理和运算　73

2．9　单元数组和结构体　76

2．9．1　单元数组的创建和操作　76

2．9．2　单元数组函数　79

2．9．3　结构体创建　81

2．9．4　结构体函数　82

2．10　本章小结　84

第3章　矩阵及其运算　85

3．1　矩阵的表示　86

3．1．1　数值矩阵的生成　86

3．1．2　矩阵的标识　90

3．1．3　矩阵的修改和抽取　91

3．1．4　矩阵元素的数据变换　94

3．2　矩阵运算　95

3．2．1　矩阵与常数的四则运算　95

3．2．2　矩阵的转置　96

3．2．3　方阵的行列式　96

3．2．4　矩阵的逆和伪逆　97

3．2．5　矩阵和向量的范数　98

3．2．6　矩阵的秩　99

3．2．7　矩阵的迹　100

3．2．8　矩阵的指数和对数运算　100

3．3　矩阵分解　101

3．3．1　cholesky分解　101

3．3．2　LU分解　102

3．3．3　QR分解　104

3．3．4　schur分解　105

3．3．5　奇异值分解　106

3．3．6　特征值分解　107

3．3．7　海森伯格形式的分解　109

3．4　方程组求解　109

3．4．1　线性方程组的求解　109

3．4．2　非线性方程组的求解　115

3．4．3　非齐次线性方程组的通解　116

3．5　矩阵秩与线性相关性　117

3．5．1　矩阵和向量组的秩及线性相关性　117

3．5．2　求行阶梯矩阵及向量组的基　117

3．6　稀疏矩阵　119

3．6．1　稀疏矩阵的创建　119

3．6．2　稀疏矩阵的应用　121

3．6．3　稀疏矩阵与满矩阵的相互转换　123

3．7　本章小结　128

第4章　符号及其运算　129

4．1　符号变量的创建　130

4．1．1　字符型数据变量的创建　130

4．1．2　符号型数据变量的创建　130

4．1．3　符号变量的基本操作　131

4．2　符号表达式与符号方程创建　134

4．2．1　符号表达式的创建　134

4．2．2　符号方程的创建　135

4．2．3　符号表达式的操作　136

４．3　符号矩阵的创建　142

4．3．1　用sym命令直接创建符号矩阵　142

4．3．2　由数值矩阵转换为符号矩阵　142

4．3．3　利用矩阵元素的通式创建符号矩阵　143

4．3．4　符号矩阵及符号数组的运算　144

4．4　符号微积分　149

4．4．1　符号极限　149

4．4．2　符号微分和求导　150

4．4．3　符号积分　152

4．5　符号积分变换　153

4．5．1　Fourier变换及其逆变换　153

4．5．2　Laplace变换及其逆变换　154

4．5．3　Z变换及其反变换　155

4．6　符号代数方程求解　157

4．7　符号微分方程求解　158

4．8　图示化符号函数计算器　159

4．8．1　单变量符号函数计算器　159

4．8．2　泰勒级数逼近计算器　162

4．9　本章小结　162

第5章　微分和积分　163

5．1　极限、导数与微分　164

5．1．1　极限　164

5．1．2　导数与微分　164

5．2　积分　168

5．2．1　一元函数的积分　168

5．2．2　二元及三元函数的数值积分　171

5．3　化简、提取与替换代入　173

5．3．1　化简　173

5．3．2　提取与替换代入　178

5．4　级数求和　181

5．4．1　symsum(s)　181

5．4．2　symsum(s，v)　181

5．4．3　symsum(s，v，a，b)　182

5．5　泰勒、傅里叶级数展开　183

5．5．1　一元函数泰勒展开　183

5．5．2　多元函数的完全泰勒展开　185

5．5．3　傅里叶级数展开　186

5．6　多重积分　186

5．6．1　二重积分　186

5．6．2　三重积分　187

5．7　本章小结　188

第6章　多元函数及常微分方程　189

6．1　多元函数的极限、微分与极值　190

6．1．1　多元函数的极限　190

6．1．2　多元函数求导　191

6．1．3　多元函数局部极值　192

6．1．4　条件极值　193

6．1．5　显式复合函数微分求导　196

6．2　重积分　197

6．3　曲线积分与曲面积分　198

6．3．1　定义域是无向的积分　198

6．3．2　对坐标的曲线积分和曲面积分　199

6．4　常微分方程和偏微分方程的求解　200

6．4．1　常微分方程的数值求解　200

6．4．2　偏微分方程的数值求解　204

6．5　本章小结　208

第7章　概率与统计　209

7．1　概率密度函数　210

7．1．1　连续分布密度函数　210

7．1．2　离散分布密度函数　213

7．1．3　抽样分布密度函数　217

7．2　概率分布　220

7．2．1　随机变量的累加分布函数　220

7．2．2　随机变量的逆累加分布函数　222

7．2．3　随机数的产生　223

7．2．4　参数估计　225

7．3　样本描述　229

7．3．1　描述集中趋势的统计量　229

7．3．2　描述离中趋势的统计量　231

7．3．3　自助统计量　233

7．3．4　中心矩　235

7．3．5　相关系数　235

7．3．6　协方差矩阵　236

7．4　假设检验　236

7．4．1　单个样本的t检测　236

7．4．2　两个样本的t检测　237

7．4．3　z检验　239

7．5　多元统计分析　239

7．5．1　判别分析　240

7．5．2　聚类分析　241

7．5．3　因素分析　247

7．5．4　多元方差分析　249

7．6　回归分析　250

7．6．1　一元回归分析　250

7．6．2　多元回归分析　252

7．7　本章小结　258

第8章　拟合与插值　259

8．1　数据预处理　260

8．1．1　输入数据集合　260

8．1．2　数据的查看　263

8．1．3　数据的预处理　263

8．2　曲线拟合　266

8．2．1　有关函数介绍　266

8．2．2　曲线的参数拟合　268

8．2．3　非参数拟合　270

8．2．4　基本拟合界面　273

8．2．5　多项式曲线拟合　278

8．3　数值插值　278

8．3．1　一维数值插值　278

8．3．2　二维数值插值　280

8．3．3　三维数值插值　283

8．3．4　样条插值　284

8．4　本章小结　286

第9章　优化问题　287

9．1　优化工具箱　288

9．1．1　优化工具箱的简介　288

9．1．2　优化工具箱中的函数　288

9．1．3　foptions函数　289

9．2　无约束最优化问题　289

9．2．1　单变量最优化　289

9．2．2　无约束非线性规划问题　292

9．3　有约束最优化问题　298

9．3．1　线性规划问题　298

9．3．2　有约束非线性最优化问题　299

9．4　二次规划　301

9．5　多目标规划　302

9．6　最小二乘最优化问题　304

9．6．1 非线性数据(曲线)拟合　305

9．6．2　非负线性最小二乘问题　306

9．6．3　有约束线性最小二乘问题　306

9．6．4　非线性最小二乘问题　308

9．7　非线性方程(组)求解　309

9．7．1　非线性方程的解　309

9．7．2　非线性方程组的解　309

9．8　本章小结　312

第10章　图形绘制　313

10．1　基本绘图命令　314

10．1．1　图形窗口简介　314

10．1．2　基本绘图操作　317

10．1．3　图形注释　319

10．1．4　特殊函数　321

10．2　二维绘图　325

10．2．1　二维绘图命令　325

10．2．2　交互式绘图操作　327

10．3　三维绘图　328

10．3．1　三维绘图命令　329

10．3．2　三维绘图改进命令　331

10．3．3　三维视图的可视效果控制　333

10．3．4　三维图形的光照控制　334

10．3．5　柱面和球面的表达　336

10．4　本章小结　336

第11章　高级图像处理　337

11．1　图形对象　338

11．1．1　通用函数　338

11．1．2　根对象　341

11．1．3　轴对象　341

11．1．4　用户控制对象　342

11．1．5　用户菜单对象　344

11．2　图形的高级控制　348

11．2．1　视点控制和图像的旋转　348

11．2．2　颜色的使用　350

11．2．3　光照控制　356

11．3　本章小结　358

第12章　MATLAB初级编程基础　359

12．1　M文件和P文件　360

12．1．1　M文件函数文件　360

12．1．2　M文件脚本文件　361

12．1．3　M文件规则与属性　362

12．1．4　P文件及操作　363

12．2　M文件编辑器　363

12．2．1　运行M文件编辑器　363

12．2．2　设置M文件编辑器的属性　364

12．3　MATLAB编程的构件　365

12．3．1　变量　365

12．3．2　变量的检测、传递　366

12．3．3　运算关系与运算符号　367

12．3．4　关键字　372

12．3．5　指令行　372

12．3．6　常见函数　372

12．4　数据流结构　373

12．4．1　顺序结构　373

12．4．2　if和switch选择结构　374

12．4．3　for和while循环结构　377

12．4．4　try-catch容错结构　379

12．4．5　其他数据流结构　380

12．5　控制命令　381

12．5．1　continue和break命令　381

12．5．2　return和pause命令　382

12．5．3 input和keyboard命令　384

12．5．4　error和warning命令　385

12．6　本章小结　386

第13章　MATLAB高级编程　387

13．1　MATLAB函数　388

13．1．1　主函数　388

13．1．2　子函数　388

13．1．3　嵌套函数　389

13．2　字符串操作　390

13．2．1　eval函数　390

13．2．2　feval函数　392

13．2．3　inline内联函数　393

13．3　变量传递与交换　395

13．3．1　输入输出变量检测命令　395

13．3．2　“变长度”输入输出变量　396

13．3．3　全局变量、局部变量和持久变量　397

13．3．4　跨空间计算与赋值　399

13．4　M文件的调试和剖析　401

13．4．1　直接调试法　401

13．4．2　工具调试法　402

13．4．2　Profiler分析工具　407

13．4．3　应用实例　408

13．5　本章小结　411

第14章　MATLAB句柄图形系统　413

14．1　句柄图形基础　414

14．1．1　图形对象概述　414

14．1．2　图形对象句柄　415

14．1．3　图形对象属性　417

14．2　图形对象的创建　420

14．2．1　创建图形窗口对象　420

14．2．2　创建坐标轴对象　423

14．2．3　创建曲线对象　424

14．2．4　创建文字对象　425

14．2．5　创建曲面对象　426

14．2．6　核心图形对象　427

14．3　句柄图形对象的基本操作　430

14．3．1　设置查询图形对象属性　430

14．3．2　设置对象的默认属性操作　431

14．3．3　高层绘图对象操作　434

14．4　本章小结　436

第15章　图形用户界面(GUI)设计　437

15．1　图形用户界面(GUI)设计过程　438

15．1．1　设计的一般步骤及原则　438

15．1．2　GUI设计的基本方式　438

15．2　使用GUIDE创建GUI　440

15．2．1　GUIDE概述　440

15．2．2　启动GUIDE　440

15．2．3　GUI的设计窗口简介　441

15．2．4　使用GUIDE创建GUI步骤　447

15．2．5　使用GUIDE创建GUI的实例　447

15．3　M文件创建GU　456

15．4　本章小结　460

第16章　GUI高级图形设计　461

16．1　GUIDE常用工具　462

16．1．1　排列工具　462

16．1．2　对象属性检查器　462

16．1．3　图形窗口的属性　464

16．1．4　图形对象属性　465

16．2　菜单和对话框　466

16．2．1　图形对象句柄函数　466

16．2．2　菜单　467

16．2．3　对话框　469

16．2．4　GUI组态　471

16．2．5　GUI界面设计　473

16．3　编程设计GUI　474

16．3．1　M文件及GUI数据管理　474

16．3．2　回调函数的使用方法　476

16．3．3　图形窗口的行为控制　477

16．4　图形用户界面设计实例　478

16．4．1　图形界面的实现　478

16．4．2　行为控制的实现　479

16．5　本章小结　486

第17章　GUI用户界面　487

17．1　用户控件的概述　488

17．1．1　用户控件种类　488

17．1．2　用户控件属性　492

17．1．3　回调函数　496

17．2　综合应用实例　497

17．2．1　双位按键、无线按键、控件区域框实例　497

17．2．2　静态文本框、滑动键、检录框实例　499

17．2．3　可编辑文本框、弹出框、列表框、按键实例　501

17．2．4　M基础文件　502

17．2．5　编写界面程序　507

17．2．6　GUI程序设计　512

17．2．7　回调子函数　513

17．2．8　设计实例　514

17．3　本章小结　518

第18章　Simulink基础概述　519

18．1　Simulink的基础操作　520

18．1．1　Simulink概述　520

18．1．2　Simulink安装步骤　520

18．1．3　Simulink启动方式　521

18．1．4　模型窗口工具栏　522

18．2　Simulink仿真系统步骤　526

18．2．1　启动添加Simulink模块库　526

18．2．2　建立模型设置模块属性　527

18．2．3　模块连接　528

18．2．4　运行系统输出结果　528

18．3　Simulink的模块库　528

18．3．1　Simulink的公共模块库　529

18．3．2　Simulink的专业模块库　536

18．4　Simulink模块的基本操作　541

18．4．1　Simulink模型的工作原理　541

18．4．2　模块的选定复制　542

18．4．3　模块大小改变与旋转　543

18．4．4　模块颜色的改变与名的改变　544

18．4．5　模块参数设置　546

18．4．6　连线分支与连线改变　547

18．4．7　信号组合　549

18．5　模型注释　549

18．6　设置Simulink仿真系统界面　550

18．6．1　模块框图属性编辑　550

18．6．2　信号标签与标签传递　552

18．7　仿真运行过程　554

18．7．1　运行仿真　554

18．7．2　仿真参数设置　554

18．7．3　示波器的使用　559

18．8　本章小结　560

第19章　Simulink建模与仿真　561

19．1　Simulink连续系统建模　562

19．1．1　线性系统建模　562

19．1．2　非线性系统建模　568

19．2　子系统　569

19．2．1　通用子系统生成的常见方法　569

19．2．2　子系统的基本操作　571

19．3　子系统的封装技术　572

19．3．1　子系统封装的创建方法　572

19．3．2　设置封装编辑器的图标编辑对话框　575

19．3．3　设置封装编辑器的参数初始化对话框　577

19．3．4　设置封装编辑器的文档编辑对话框　579

19．4　条件执行子系统　579

19．4．1　条件执行子系统概述　579

19．4．2　条件执行子系统的建立　580

19．5　使能子系统　581

19．5．1　使能子系统的参数设置　581

19．5．2　使能子系统的应用实例　582

19．6　触发子系统　584

19．6．1　触发子系统的种类　584

19．6．2　触发子系统的应用实例　584

19．7　原子子系统　587

19．7．1　原子子系统介绍　587

19．7．2　原子子系统的创立　588

19．8　其他子系统　589

19．9　本章小结　590

第20章　S函数和仿真系统建模　591

20．1　S函数概述　592

20．1．1　S函数基础概念　592

20．1．2　S函数的使用步骤　592

20．1．3　S函数相关概念　594

20．2　编写S文件　595

20．2．1　S函数工作流程　595

20．2．2　S函数模板的使用　596

20．2．3　S函数程序代码　597

20．3　编写C MEX S函数　607

20．3．1　MEX文件　607

20．3．2　Simstruct数据结构　607

20．3．3　工作向量(Work Vector)　608

20．3．4　C MEX S函数流程　609

20．3．5　C MEX S函数模板　609

20．3．6　S函数包装　617

20．4　本章小结　618

第21章　文件I/O　619

21．1　低级文件I/O介绍　620

21．2　文件打开和关闭　620

21．2．1　打开文件　620

21．2．2　关闭文件　622

21．3　数据的读写　623

21．3．1　读取TXT文件　623

21．3．2　写入二进制文件　633

21．4　文件的定位和文件的状态　635

21．5　高级文件I/O介绍　639

21．5．1　Mat文件操作　639

21．5．2　图像、声音、影片格式文件的操作　643

21．6　本章小结　644

第22章　MATLAB编译器　645

22．1　编译器的概述　646

22．1．1　编译器的功能　646

22．1．2　编译器的局限性　646

22．1．3　脚本文件与函数文件的转换　647

22．2　编译器的安装和配置　649

22．2．1　安装MATLAB编译器　649

22．2．2　设置MATLAB编译器　649

22．2．3　安装MCR　652

22．3　MATLAB编译器编译过程　656

22．4　mcc编译命令　657

22．4．1　编译命令的格式和选项　657

22．4．2　处理脚本文件 　659

22．4．3　用mcc命令编译M文件　661

22．4．4　编译文件的性能优化　662

22．5　创建独立外部应用程序　663

22．5．1　独立外部程序创建过程说明　663

22．5．2　编译M文件　664

22．5．3　编译包含绘图命令的M文件　665

22．6　本章小结　666

第23章　应用程序接口　667

23．1　C语言MEX文件　668

23．1．1　MEX文件的结构　670

23．1．2　创建C语言的MEX文件　672

23．2　MEX文件　673

23．2．1　创建C语言的MAT文件　674

23．2．2　创建FORTRAN语言的MAT文件　676

23．3　MATLAB引擎技术　678

23．3．1　引擎技术概述　679

23．3．2　计算引擎应用程序工作流程　679

23．3．3　VC调用MATLAB引擎　680

23．4　Java语言接口　684

23．4．1　MATLAB中的Java接口　685

23．4．2　Java接口程序应用　691

23．5　本章小结　696

第24章　MATLAB混合编程技术　697

24．1　MATLAB混合编程概述　698

24．2　COM生成器　698

24．2．1　创建nnToolKit的COM组件　698

24．2．2　安装nnToolKit组件　701

24．2．3　VB调用nnToolKit神经网络工具包实现混合编程　702

24．2．4　CB调用nnToolKit神经网络工具包实现混合编程　706

24．2．5　VC调用nnToolKit神经网络工具包实现混合编程　708

24．3　Excel生成器　714

24．3．1　创建nnxToolKit的Excel插件　714

24．3．2　安装nnxToolKit组件　715

24．3．3　nnxToolKit组件集成到VBA　715

24．3．4　创建图形用户界面　718

24．3．5　保存和测试插件　723

24．3．6　打包应用程序　724

24．4　本章小结　724

第25章　MATLAB工具箱　725

25．1　MATLAB工具箱概述　726

25．1．1　工具箱类型　726

25．1．2　MATLAB常用工具箱介绍　728

25．1．3　工具箱和工具箱函数的查询办法　740

25．1．4　工具箱的扩充　745

25．1．5　工具箱的添加　746

25．2　MATLAB主工具箱　748

25．3　本章小结　749

第26章　信号工具箱　750

26．1　信号、系统和信号处理的基本概念　751

26．1．1　信号　751

26．1．2　系统　751

26．1．3　信号处理　751

26．2　基本信号的表示及可视化　751

26．2．1　正弦波　751

26．2．2　方波　752

26．2．3　锯齿波和三角波　753

26．2．4　指数信号　754

26．2．5　阶跃信号　755

26．2．6　单位脉冲信号　756

26．3　连续信号的时域运算与时域变换　757

26．3．1　加(减)、乘运算　757

26．3．2　信号的翻褶、位移、尺度变换　758

26．3．3　卷积运算　759

26．4　线性系统的时域分析　760

26．4．1　脉冲响应　761

26．4．2　阶跃响应　762

26．4．3　对任意输入的响应　763

26．5　连续时间信号的频域分析　764

26．6　连续系统的复频域分析　765

26．6．1　系统函数定义　765

26．6．2　系统零、极点分布与系统稳定性关系　766

26．7　信号采样与重构　767

26．7．1　信号的采样　767

26．7．2　信号的重构　768

26．8　本章小结　769

第27章　图像处理工具箱　770

27．1　图像处理工具箱概述　771

27．1．1　图像处理工具函数　772

27．1．2　MATLAB可操作的图像文件　776

27．1．3　图像和图像数据　777

27．1．4　图像处理工具箱所支持的图像类型　777

27．1．5　图像文件的读写和查询　778

27．1．6　MATLAB图像类型转换　779

27．2　图像处理　782

27．2．1　图像的灰度变换与直方图　782

27．2．2　图像的增强滤波　785

27．2．3　图像的空间变换　787

27．2．4　图像边缘检测与分割　792

27．3　本章小结　797

作者简介

MATLAB是一种数值计算和图形图像处理的工具软件，它的特点是语法结构简明，数值计算高效，图形功能完备，易学易用。它在矩阵运算、数值分析、优化、图形图像处理、系统建模与仿真等领域都有广泛的应用。

《MATLAB技术大全》从MATLAB的基础知识入手，循序渐进地介绍了MATLAB的知识体系结构及操作方法。其中主要介绍了如何使用MATLAB进行数据分析、图形图像处理、MATLAB编程、图形用户界面建立、MATLAB仿真，以及文件输入/输出、编译器和应用程序接口等高级技术。《MATLAB技术大全》侧重于利用大量的实例来引导读者快速学习和掌握MATLAB的各种功能， 并尽量与实际问题相结合，以体现其工程应用的重要性。

《MATLAB技术大全》系统全面、内容合理、实例丰富、层次清晰、使用方便，适用于初、中级MATLAB用户，也可作为高等学校理工科专业本科生、研究生和教师的教学用书，以及广大科研和工程技术人员的参考用书。

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