MATLAB完全自学教程电子书

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内容提要

前言

第1章 MATLAB概述

1.1 MATLAB简介

1.1.1 MATLAB的发展

1.1.2 MATLAB的优点

1.1.3 MATLAB的缺点

1.2 MATLAB的安装

1.3 MATLAB操作界面介绍

1.3.1 命令行窗口

1.3.2 命令历史记录窗口

1.3.3 工作区窗口

1.3.4 当前目录窗口

1.4 MATLAB帮助系统

1.4.1 帮助窗口

1.4.2 帮助命令

1.5 本章小结

第2章 MATLAB基础知识

2.1 一般运算符和操作符

2.1.1 运算符

2.1.2 操作符

2.2 数据格式显示

2.3 关系运算符

2.4 逻辑运算和逻辑函数

2.4.1 逻辑运算

2.4.2 逻辑函数

2.5 字符串操作

2.5.1 MATLAB中的字符串符号

2.5.2 一般通用字符串操作

2.5.3 字符串比较操作

2.5.4 字符串与数值间的相互转换

2.5.5 进制间的转换

2.6 数值数据类型

2.6.1 整数

2.6.2 浮点数

2.6.3 整数和浮点数之间的操作函数

2.6.4 复数

2.7 函数的简明介绍

2.8 数组

2.8.1 一维数组的创建

2.8.2 多维数组的创建

2.8.3 数组的运算

2.8.4 常用的标准数组

2.8.5 低维数组的寻址和搜索

2.8.6 低维数组的处理函数

2.8.7 高维数组的处理和运算

2.9 单元数组和结构体

2.9.1 单元数组的创建和操作

2.9.2 单元数组处理函数

2.9.3 结构体创建

2.9.4 结构体处理函数

2.10 本章小结

第3章 矩阵及其运算

3.1 矩阵的表示

3.1.1 数值矩阵的生成

3.1.2 矩阵的标识

3.1.3 矩阵的修改

3.1.4 矩阵元素的数据变换

3.2 矩阵运算

3.2.1 矩阵与常数的四则运算

3.2.2 矩阵的转置

3.2.3 方阵的行列式

3.2.4 矩阵的逆和伪逆

3.2.5 矩阵和向量的范数

3.2.6 矩阵的秩

3.2.7 矩阵的迹

3.2.8 矩阵的指数和对数运算

3.3 矩阵分解

3.3.1 Cholesky分解

3.3.2 LU分解

3.3.3 QR分解

3.3.4 Schur分解

3.3.5 奇异值分解

3.3.6 特征值分解

3.3.7 黑森贝格（Hessenberg）分解

3.4 方程组求解

3.4.1 线性方程组的求解

3.4.2 非线性方程组的求解

3.4.3 非齐次线性方程组的通解

3.5 矩阵秩与线性相关性

3.5.1 矩阵和向量组的秩与线性相关性

3.5.2 求行阶梯矩阵和向量组的基

3.6 稀疏矩阵

3.6.1 稀疏矩阵的生成

3.6.2 稀疏矩阵的应用

3.6.3 稀疏矩阵与满矩阵的相互转换

3.7 本章小结

第4章 符号及其运算

4.1 字符型、符号型数据变量

4.1.1 字符型数据变量的创建

4.1.2 符号型数据变量的创建

4.1.3 符号变量的基本操作

4.2 符号表达式与符号方程

4.2.1 符号表达式的创建

4.2.2 符号方程的创建

4.2.3 符号表达式的操作

4.3 符号矩阵的创建等

4.3.1 用sym()函数直接创建符号矩阵

4.3.2 由数值矩阵转换为符号矩阵

4.3.3 利用矩阵元素的通式创建符号矩阵

4.3.4 符号矩阵和符号数组的运算

4.4 符号微积分

4.4.1 符号极限

4.4.2 符号微分和求导

4.4.3 符号积分

4.5 符号积分变换

4.5.1 傅里叶变换及其逆变换

4.5.2 拉普拉斯变换及其逆变换

4.5.3 Z变换及其逆变换

4.6 符号代数方程求解

4.7 符号微分方程求解

4.8 图示化符号函数计算器

4.8.1 单变量符号函数计算器

4.8.2 泰勒级数逼近计算器

4.9 本章小结

第5章 微分和积分

5.1 极限与导数

5.1.1 极限

5.1.2 导数

5.2 积分

5.2.1 一元函数的积分

5.2.2 二元函数和三元函数的数值积分

5.3 化简、提取与替换代入

5.3.1 化简

5.3.2 提取和替换代入

5.4 级数求和

5.4.1 symsum(s)

5.4.2 symsum(s,v)

5.4.3 symsum(s,v,a,b)

5.5 泰勒、傅里叶级数展开

5.5.1 一元函数泰勒展开

5.5.2 多元函数的完全泰勒展开

5.5.3 傅里叶级数展开

5.6 多重积分

5.6.1 二重积分

5.6.2 三重积分

5.7 本章小结

第6章 多元函数和常微分方程

6.1 多元函数的极限、微分及极值

6.1.1 多元函数的极限

6.1.2 多元函数求导

6.1.3 多元函数局部极值

6.1.4 条件极值

6.1.5 显式复合函数微分求导

6.2 重积分

6.3 曲线积分与曲面积分

6.3.1 定义域无向的积分

6.3.2 对坐标的曲面积分

6.4 常微分方程和偏微分方程的求解

6.4.1 常微分方程的数值求解

6.4.2 偏微分方程的数值求解

6.5 本章小结

第7章 概率与统计

7.1 概率密度函数

7.1.1 连续分布密度函数

7.1.2 离散分布密度函数

7.1.3 抽样分布密度函数

7.2 概率分布

7.2.1 随机变量的累加分布函数

7.2.2 随机变量的逆累加分布函数

7.2.3 随机数的产生

7.2.4 参数估计

7.3 样本描述

7.3.1 描述集中程度的统计量

7.3.2 描述离散程度的统计量

7.3.3 自助统计量

7.3.4 中心矩

7.3.5 相关系数

7.3.6 协方差矩阵

7.4 假设检验

7.4.1 单个样本的t检验

7.4.2 两个样本的t检验

7.4.3 Z检验

7.5 多元统计分析

7.5.1 判别分析

7.5.2 聚类分析

7.5.3 因素分析

7.5.4 多元方差分析

7.6 回归分析

7.6.1 一元回归分析

7.6.2 多元回归分析

7.7 本章小结

第8章 拟合和插值

8.1 数据预处理

8.1.1 输入数据集合

8.1.2 数据的查看

8.1.3 数据的预处理

8.2 曲线拟合

8.2.1 有关函数介绍

8.2.2 曲线的参数拟合

8.2.3 非参数拟合

8.2.4 基本拟合界面

8.2.5 多项式曲线拟合

8.3 数值插值

8.3.1 一维数值插值

8.3.2 二维数值插值

8.3.3 三维数值插值

8.3.4 样条插值

8.4 本章小结

第9章 优化问题

9.1 优化工具箱

9.1.1 优化工具箱的简介

9.1.2 优化工具箱中的函数

9.1.3 options()函数

9.2 无约束最优化问题

9.2.1 单变量最优化

9.2.2 无约束非线性规划问题

9.3 有约束最优化问题

9.3.1 线性规划问题

9.3.2 有约束非线性最优化问题

9.4 二次规划

9.5 多目标规划

9.6 最小二乘最优化问题

9.6.1 非线性数据（曲线）拟合

9.6.2 非负线性最小二乘问题

9.6.3 有约束线性最小二乘问题

9.6.4 非线性最小二乘问题

9.7 非线性方程（组）求解

9.7.1 非线性方程的解

9.7.2 非线性方程组的解

9.8 本章小结

第10章 图形绘制

10.1 基本绘图命令

10.1.1 图形窗口简介

10.1.2 基本绘图操作

10.1.3 图形注释

10.1.4 特殊函数

10.2 二维绘图

10.2.1 二维绘图命令

10.2.2 交互式绘图操作

10.3 三维绘图

10.3.1 三维绘图函数

10.3.2 三维绘图改进函数

10.3.3 三维图形的可视效果控制

10.3.4 三维图形的光照控制

10.3.5 柱面和球面的表达

10.4 本章小结

第11章 高级图形处理

11.1 图形对象

11.1.1 通用函数

11.1.2 根对象

11.1.3 轴对象

11.1.4 用户控制对象

11.1.5 用户菜单对象

11.2 图形的高级控制

11.2.1 视点控制和图形的旋转

11.2.2 颜色的使用

11.2.3 光照控制

11.3 本章小结

第12章 MATLAB编程基础

12.1 M文件和P文件

12.1.1 M函数文件

12.1.2 M脚本文件

12.1.3 M文件的规则和属性

12.1.4 P文件及其操作

12.2 M文件编辑器

12.2.1 运行M文件编辑器

12.2.2 设置M文件编辑器的属性

12.3 MATLAB编程的构件

12.3.1 变量

12.3.2 变量的检测和传递

12.3.3 运算关系和运算符号

12.3.4 常见函数

12.3.5 其他构件

12.4 数据流结构

12.4.1 顺序结构

12.4.2 if和switch选择结构

12.4.3 for和while循环结构

12.4.4 try…catch容错结构

12.4.5 其他数据流结构

12.5 控制函数

12.5.1 continue()和break()函数

12.5.2 return()和pause()函数

12.5.3 input()和keyboard()函数

12.5.4 error()和warning()函数

12.6 本章小结

第13章 MATLAB高级编程

13.1 MATLAB函数

13.1.1 主函数

13.1.2 子函数

13.1.3 嵌套函数

13.2 字符串操作

13.2.1 eval()函数

13.2.2 feval()函数

13.2.3 inline()函数

13.3 变量传递和交换

13.3.1 输入和输出变量检测函数

13.3.2 “可变长度”输入和输出变量

13.3.3 全局变量、局部变量及永久变量

13.3.4 跨空间计算和赋值

13.4 M文件的调试和剖析

13.4.1 直接调试法

13.4.2 工具调试法

13.4.3 应用实例

13.5 本章小结

第14章 MATLAB句柄图形系统

14.1 句柄图形基础

14.1.1 图形对象概述

14.1.2 图形对象句柄

14.1.3 图形对象属性

14.2 图形对象的创建

14.2.1 创建图形窗口对象

14.2.2 创建坐标轴对象

14.2.3 创建曲线对象

14.2.4 创建文字对象

14.2.5 创建曲面对象

14.2.6 核心图形对象

14.3 句柄图形对象的基本操作

14.3.1 设置、查询图形对象属性

14.3.2 设置对象的默认属性操作

14.3.3 高级绘图对象操作

14.4 本章小结

第15章 GUI设计

15.1 GUI设计过程

15.1.1 设计的一般步骤和原则

15.1.2 GUI设计的基本方式

15.2 使用GUIDE创建GUI

15.2.1 GUIDE概述

15.2.2 启动GUIDE

15.2.3 GUI设计窗口简介

15.2.4 使用GUIDE创建GUI的步骤

15.2.5 使用GUIDE创建GUI的实例

15.3 用M文件创建GUI

15.4 本章小结

第16章 GUI高级图形设计

16.1 GUIDE常用工具

16.1.1 排列工具

16.1.2 对象属性查看器

16.1.3 图形窗口的属性

16.1.4 图形对象的属性

16.2 菜单和对话框

16.2.1 图形对象句柄函数

16.2.2 菜单

16.2.3 对话框

16.2.4 GUI组态

16.2.5 GUI设计

16.3 编程设计GUI

16.3.1 M文件和GUI数据管理

16.3.2 回调函数的使用方法

16.3.3 图形窗口的行为控制

16.4 GUI设计实例

16.4.1 图形界面的实现

16.4.2 行为控制的实现

16.5 本章小结

第17章 GUI用户控件操作

17.1 用户控件的概述

17.1.1 用户控件种类

17.1.2 用户控件属性

17.1.3 回调函数

17.2 综合应用实例等

17.2.1 双位按钮、“无线电”选择按钮、控件区域框实例

17.2.2 静态文本框、滑标、检查框实例

17.2.3 可编辑文本框、弹出框、列表框、按钮实例

17.2.4 M基础文件

17.2.5 编写界面开启程序

17.2.6 GUI程序设计

17.2.7 回调函数

17.2.8 设计实例

17.3 本章小结

第18章 Simulink基础概述

18.1 Simulink的基础操作

18.1.1 Simulink概述

18.1.2 Simulink启动方式

18.2 Simulink仿真系统步骤

18.2.1 启动添加Simulink模块

18.2.2 建立模型设置模块属性

18.2.3 模块连接

18.2.4 运行系统输出结果

18.3 Simulink的模块库

18.3.1 Simulink的公共模块库

18.3.2 Simulink的专业模块库

18.4 Simulink模块的基本操作

18.4.1 Simulink模型的工作原理

18.4.2 模块的选定和复制

18.4.3 模块大小的改变与旋转

18.4.4 模块颜色的改变与名称的改变

18.4.5 模块参数设置

18.4.6 连线分支与连线改变

18.4.7 信号的组合与分解

18.5 模型注释

18.6 设置Simulink仿真系统界面

18.6.1 模块框图属性编辑

18.6.2 信号标签与标签传递

18.7 仿真运行过程

18.7.1 运行仿真

18.7.2 仿真参数设置

18.7.3 示波器的使用

18.8 本章小结

第19章 Simulink建模与仿真

19.1 Simulink连续系统建模

19.1.1 线性系统建模

19.1.2 非线性系统建模

19.2 子系统

19.2.1 通用子系统创建的常见方法

19.2.2 子系统的基本操作

19.3 子系统的封装技术

19.3.1 子系统封装的方法

19.3.2 设置封装编辑器的图标编辑选项卡

19.3.3 设置封装编辑器的参数初始化选项卡

19.3.4 设置封装编辑器的文档编辑选项卡

19.4 条件执行子系统

19.4.1 条件执行子系统概述

19.4.2 条件执行子系统的建立

19.5 使能子系统

19.5.1 使能子系统的参数设置

19.5.2 使能子系统的应用实例

19.6 触发子系统

19.6.1 触发子系统的种类

19.6.2 触发子系统的应用实例

19.7 原子子系统

19.7.1 原子子系统介绍

19.7.2 原子子系统的建立

19.8 其他子系统

19.9 本章小结

第20章 S函数和仿真系统建模

20.1 S函数概述

20.1.1 S函数的基础概念

20.1.2 S函数的使用步骤

20.1.3 S函数相关概念

20.2 编写S函数

20.2.1 S函数工作流程

20.2.2 S函数模板的使用

20.2.3 S函数程序代码

20.3 编写C MEX S函数

20.3.1 MEX文件

20.3.2 Simstruct数据结构

20.3.3 工作向量

20.3.4 S函数流程

20.3.5 S函数模板

20.3.6 S函数包装

20.4 本章小结

第21章 文件I/O

21.1 低级文件I/O介绍

21.2 文件打开和关闭

21.2.1 打开文件

21.2.2 关闭文件

21.3 数据的读写

21.3.1 读取TXT文件

21.3.2 写入二进制文件

21.4 文件的定位和文件的状态

21.5 高级文件I/O介绍

21.5.1 MAT文件操作

21.5.2 图像、声音、影片格式文件的操作

21.6 本章小结

第22章 应用程序接口

22.1 C语言MEX文件

22.1.1 MEX文件的结构

22.1.2 创建C语言的MEX文件

22.2 MAT文件

22.2.1 创建C语言的MAT文件

22.2.2 创建Fortran语言的MAT文件

22.3 Java接口

22.3.1 MATLAB中的Java接口

22.3.2 Java接口程序应用

22.4 本章小结

第23章 MATLAB工具箱

23.1 MATLAB工具箱概述

23.1.1 工具箱类型

23.1.2 MATLAB常用工具箱介绍

23.1.3 工具箱和工具箱函数的查询办法

23.1.4 工具箱的扩充

23.1.5 工具箱的添加

23.2 MATLAB主工具箱

23.3 本章小结

第24章 信号处理工具箱

24.1 信号、系统及信号处理的基本概念

24.1.1 信号

24.1.2 系统

24.1.3 信号处理

24.2 基本信号的表示和可视化

24.2.1 正弦波

24.2.2 方波

24.2.3 锯齿波和三角波

24.2.4 指数信号

24.2.5 阶跃信号

24.2.6 单位脉冲信号

24.3 连续信号的时域运算与时域变换

24.3.1 相加、相乘运算

24.3.2 信号的翻褶、移位、尺度变换

24.3.3 卷积运算

24.4 线性系统的时域分析

24.4.1 脉冲响应

24.4.2 阶跃响应

24.4.3 对任意输入的响应

24.5 连续时间信号的频域分析

24.6 连续系统的复频域分析

24.6.1 系统函数H (s)定义

24.6.2 系统零极点分布与系统稳定性关系

24.7 信号采样与重构

24.7.1 信号的采样

24.7.2 信号的重构

24.8 本章小结

第25章 图像处理工具箱

25.1 图像处理工具箱概述

25.1.1 图像处理工具函数

25.1.2 MATLAB可操作的图像文件

25.1.3 图像和图像数据

25.1.4 图像处理工具箱所支持的图像类型

25.1.5 图像文件的读写和查询

25.1.6 MATLAB图像类型转换

25.2 图像处理

25.2.1 图像的灰度变换与直方图

25.2.2 图像的增强滤波

25.2.3 图像的空间变换

25.2.4 图像边缘检测与分割

25.3 本章小结