MATLAB完全自学教程

图书标准信息

• 作者 梁彦冰 李银兵
• 出版社 人民邮电出版社
• 出版时间 2023-01
• 版次 1
• ISBN 9787115594785
• 定价 119.80元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 页数 560页
• 字数 924千字

【内容简介】

MATLAB是一种用于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、图形图像处理、系统建模与仿真等领域都有广泛的应用。
  本书从MATLAB的基础知识入手，循序渐进地介绍了MATLAB的知识体系结构和操作方法。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、文件输入/输出以及应用程序接口等内容。本书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。
  本书系统全面、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、研究生的学习用书，教师的教学用书，以及广大科研人员和工程技术人员的参考用书。

【作者简介】

梁彦冰 毕业于华北理工大学，主讲《高等数学》《线性代数》《离散数学》等课程，负责组建了院系的Matlab实验室，完成校级、市级相关的课题项目，多次参与美国大学生数学建模以及全国大学生数学建模等赛事的学生matlab培训与指导工作，主编教材1部，参编2部，完成论文十多篇。

【目录】

第 1章  MATLAB概述　1

1.1  MATLAB简介　1

1.1.1  MATLAB的发展　1

1.1.2  MATLAB的优点　2

1.1.3  MATLAB的缺点　3

1.2  MATLAB的安装　3

1.3  MATLAB操作界面介绍　6

1.3.1  命令行窗口　6

1.3.2  命令历史记录窗口　8

1.3.3  工作区窗口　8

1.3.4  当前目录窗口　8

1.4  MATLAB帮助系统　9

1.4.1  帮助窗口　9

1.4.2  帮助命令　10

1.5  本章小结　10

第 2章  MATLAB基础知识　11

2.1  一般运算符和操作符　11

2.1.1  运算符　11

2.1.2  操作符　14

2.2  数据格式显示　15

2.3  关系运算符　16

2.4  逻辑运算和逻辑函数　17

2.4.1  逻辑运算　17

2.4.2  逻辑函数　19

2.5  字符串操作　26

2.5.1  MATLAB中的字符串符号　26

2.5.2  一般通用字符串操作　27

2.5.3  字符串比较操作　29

2.5.4  字符串与数值间的相互转换　33

2.5.5  进制间的转换　34

2.6  数值数据类型　36

2.6.1  整数　36

2.6.2  浮点数　38

2.6.3  整数和浮点数之间的操作函数　38

2.6.4  复数　39

2.7  函数的简明介绍　41

2.8  数组　41

2.8.1  一维数组的创建　42

2.8.2  多维数组的创建　43

2.8.3  数组的运算　45

2.8.4  常用的标准数组　46

2.8.5  低维数组的寻址和搜索　48

2.8.6  低维数组的处理函数　51

2.8.7  高维数组的处理和运算　53

2.9  单元数组和结构体　55

2.9.1  单元数组的创建和操作　55

2.9.2  单元数组处理函数　57

2.9.3  结构体创建　58

2.9.4  结构体处理函数　59

2.10  本章小结　60

第3章  矩阵及其运算　61

3.1  矩阵的表示　61

3.1.1  数值矩阵的生成　61

3.1.2  矩阵的标识　64

3.1.3  矩阵的修改　65

3.1.4  矩阵元素的数据变换　67

3.2  矩阵运算　68

3.2.1  矩阵与常数的四则运算　68

3.2.2  矩阵的转置　69

3.2.3  方阵的行列式　69

3.2.4  矩阵的逆和伪逆　69

3.2.5  矩阵和向量的范数　71

3.2.6  矩阵的秩　71

3.2.7  矩阵的迹　72

3.2.8  矩阵的指数和对数运算　72

3.3  矩阵分解　73

3.3.1  Cholesky分解　73

3.3.2  LU分解　74

3.3.3  QR分解　75

3.3.4  Schur分解　76

3.3.5  奇异值分解　76

3.3.6  特征值分解　77

3.3.7  黑森贝格（Hessenberg）分解　78

3.4  方程组求解　79

3.4.1  线性方程组的求解　79

3.4.2  非线性方程组的求解　83

3.4.3  非齐次线性方程组的通解　84

3.5  矩阵秩与线性相关性　85

3.5.1  矩阵和向量组的秩与线性相关性　85

3.5.2  求行阶梯矩阵和向量组的基　85

3.6  稀疏矩阵　86

3.6.1  稀疏矩阵的生成　86

3.6.2  稀疏矩阵的应用　88

3.6.3  稀疏矩阵与满矩阵的相互转换　89

3.7  本章小结　91

第4章  符号及其运算　92

4.1  字符型、符号型数据变量　92

4.1.1  字符型数据变量的创建　92

4.1.2  符号型数据变量的创建　93

4.1.3  符号变量的基本操作　93

4.2  符号表达式与符号方程　96

4.2.1  符号表达式的创建　96

4.2.2  符号方程的创建　97

4.2.3  符号表达式的操作　97

4.3  符号矩阵的创建等　101

4.3.1  用sym()函数直接创建符号矩阵　101

4.3.2  由数值矩阵转换为符号矩阵　102

4.3.3  利用矩阵元素的通式创建符号矩阵　102

4.3.4  符号矩阵和符号数组的运算　103

4.4  符号微积分　107

4.4.1  符号极限　107

4.4.2  符号微分和求导　108

4.4.3  符号积分　109

4.5  符号积分变换　110

4.5.1  傅里叶变换及其逆变换　110

4.5.2  拉普拉斯变换及其逆变换　111

4.5.3  Z变换及其逆变换　112

4.6  符号代数方程求解　113

4.7  符号微分方程求解　114

4.8  图示化符号函数计算器　115

4.8.1  单变量符号函数计算器　115

4.8.2  泰勒级数逼近计算器　118

4.9  本章小结　118

第5章  微分和积分　119

5.1  极限与导数　119

5.1.1  极限　119

5.1.2  导数　119

5.2  积分　122

5.2.1  一元函数的积分　122

5.2.2  二元函数和三元函数的数值积分　125

5.3  化简、提取与替换代入　127

5.3.1  化简　127

5.3.2  提取和替换代入　131

5.4  级数求和　133

5.4.1  symsum(s)　133

5.4.2  symsum(s,v)　133

5.4.3  symsum(s,v,a,b)　134

5.5  泰勒、傅里叶级数展开　134

5.5.1  一元函数泰勒展开　134

5.5.2  多元函数的完全泰勒展开　136

5.5.3  傅里叶级数展开　137

5.6  多重积分　137

5.6.1  二重积分　137

5.6.2  三重积分　138

5.7  本章小结　139

第6章  多元函数和常微分方程　140

6.1  多元函数的极限、微分及极值　140

6.1.1  多元函数的极限　140

6.1.2  多元函数求导　141

6.1.3  多元函数局部极值　142

6.1.4  条件极值　143

6.1.5  显式复合函数微分求导　145

6.2  重积分　146

6.3  曲线积分与曲面积分　147

6.3.1  定义域无向的积分　147

6.3.2  对坐标的曲面积分　148

6.4  常微分方程和偏微分方程的求解　149

6.4.1  常微分方程的数值求解　149

6.4.2  偏微分方程的数值求解　152

6.5  本章小结　155

第7章  概率与统计　156

7.1  概率密度函数　156

7.1.1  连续分布密度函数　156

7.1.2  离散分布密度函数　158

7.1.3  抽样分布密度函数　161

7.2  概率分布　162

7.2.1  随机变量的累加分布函数　162

7.2.2  随机变量的逆累加分布函数　164

7.2.3  随机数的产生　165

7.2.4  参数估计　166

7.3  样本描述　169

7.3.1  描述集中程度的统计量　170

7.3.2  描述离散程度的统计量　172

7.3.3  自助统计量　174

7.3.4  中心矩　175

7.3.5  相关系数　175

7.3.6  协方差矩阵　176

7.4  假设检验　176

7.4.1  单个样本的t检验　176

7.4.2  两个样本的t检验　177

7.4.3  Z检验　178

7.5  多元统计分析　179

7.5.1  判别分析　179

7.5.2  聚类分析　180

7.5.3  因素分析　184

7.5.4  多元方差分析　185

7.6  回归分析　186

7.6.1  一元回归分析　186

7.6.2  多元回归分析　188

7.7  本章小结　192

第8章  拟合和插值　193

8.1  数据预处理　193

8.1.1  输入数据集合　193

8.1.2  数据的查看　195

8.1.3  数据的预处理　196

8.2  曲线拟合　197

8.2.1  有关函数介绍　198

8.2.2  曲线的参数拟合　199

8.2.3  非参数拟合　200

8.2.4  基本拟合界面　201

8.2.5  多项式曲线拟合　204

8.3  数值插值　205

8.3.1  一维数值插值　205

8.3.2  二维数值插值　207

8.3.3  三维数值插值　208

8.3.4  样条插值　209

8.4  本章小结　210

第9章  优化问题　211

9.1  优化工具箱　211

9.1.1  优化工具箱的简介　211

9.1.2  优化工具箱中的函数　211

9.1.3  options()函数　212

9.2  无约束最优化问题　213

9.2.1  单变量最优化　213

9.2.2  无约束非线性规划问题　215

9.3  有约束最优化问题　221

9.3.1  线性规划问题　221

9.3.2  有约束非线性最优化问题　222

9.4  二次规划　223

9.5  多目标规划　224

9.6  最小二乘最优化问题　226

9.6.1  非线性数据（曲线）拟合　227

9.6.2  非负线性最小二乘问题　228

9.6.3  有约束线性最小二乘问题　228

9.6.4  非线性最小二乘问题　230

9.7  非线性方程（组）求解　231

9.7.1  非线性方程的解　231

9.7.2  非线性方程组的解　231

9.8  本章小结　233

第 10章  图形绘制　234

10.1  基本绘图命令　234

10.1.1  图形窗口简介　234

10.1.2  基本绘图操作　237

10.1.3  图形注释　238

10.1.4  特殊函数　240

10.2  二维绘图　242

10.2.1  二维绘图命令　242

10.2.2  交互式绘图操作　243

10.3  三维绘图　245

10.3.1  三维绘图函数　245

10.3.2  三维绘图改进函数　246

10.3.3  三维图形的可视效果控制　247

10.3.4  三维图形的光照控制　248

10.3.5  柱面和球面的表达　249

10.4  本章小结　250

第 11章  高级图形处理　251

11.1  图形对象　251

11.1.1  通用函数　251

11.1.2  根对象　253

11.1.3  轴对象　253

11.1.4  用户控制对象　254

11.1.5  用户菜单对象　256

11.2  图形的高级控制　258

11.2.1  视点控制和图形的旋转　258

11.2.2  颜色的使用　260

11.2.3  光照控制　264

11.3  本章小结　266

第 12章  MATLAB编程基础　267

12.1  M文件和P文件　267

12.1.1  M函数文件　267

12.1.2  M脚本文件　268

12.1.3  M文件的规则和属性　269

12.1.4  P文件及其操作　270

12.2  M文件编辑器　270

12.2.1  运行M文件编辑器　270

12.2.2  设置M文件编辑器的属性　271

12.3  MATLAB编程的构件　271

12.3.1  变量　271

12.3.2  变量的检测和传递　273

12.3.3  运算关系和运算符号　274

12.3.4  常见函数　277

12.3.5  其他构件　278

12.4  数据流结构　278

12.4.1  顺序结构　279

12.4.2  if和switch选择结构　279

12.4.3  for和while循环结构　281

12.4.4  try…catch容错结构　283

12.4.5  其他数据流结构　284

12.5  控制函数　285

12.5.1  continue()和break()函数　285

12.5.2  return()和pause()函数　286

12.5.3  input()和keyboard()函数　287

12.5.4  error()和warning()函数　288

12.6  本章小结　288

第 13章  MATLAB高级编程　289

13.1  MATLAB函数　289

13.1.1  主函数　289

13.1.2  子函数　290

13.1.3  嵌套函数　290

13.2  字符串操作　291

13.2.1  eval()函数　291

13.2.2  feval()函数　292

13.2.3  inline()函数　293

13.3  变量传递和交换　294

13.3.1  输入和输出变量检测函数　295

13.3.2 “可变长度”输入和输出变量　296

13.3.3  全局变量、局部变量及永久  变量　297

13.3.4  跨空间计算和赋值　298

13.4  M文件的调试和剖析　299

13.4.1  直接调试法　300

13.4.2  工具调试法　300

13.4.3  应用实例　304

13.5  本章小结　306

第 14章  MATLAB句柄图形系统　307

14.1  句柄图形基础　307

14.1.1  图形对象概述　307

14.1.2  图形对象句柄　309

14.1.3  图形对象属性　310

14.2  图形对象的创建　312

14.2.1  创建图形窗口对象　313

14.2.2  创建坐标轴对象　314

14.2.3  创建曲线对象　315

14.2.4  创建文字对象　316

14.2.5  创建曲面对象　317

14.2.6  核心图形对象　318

14.3  句柄图形对象的基本操作　320

14.3.1  设置、查询图形对象属性　320

14.3.2  设置对象的默认属性操作　321

14.3.3  高级绘图对象操作　323

14.4  本章小结　324

第 15章  GUI设计　325

15.1  GUI设计过程　325

15.1.1  设计的一般步骤和原则　325

15.1.2  GUI设计的基本方式　326

15.2  使用GUIDE创建GUI　326

15.2.1  GUIDE概述　327

15.2.2  启动GUIDE　327

15.2.3  GUI设计窗口简介　328

15.2.4  使用GUIDE创建GUI的步骤　331

15.2.5  使用GUIDE创建GUI的实例　331

15.3  用M文件创建GUI　333

15.4  本章小结　336

第 16章  GUI高级图形设计　337

16.1  GUIDE常用工具　337

16.1.1  排列工具　337

16.1.2  对象属性查看器　337

16.1.3  图形窗口的属性　339

16.1.4  图形对象的属性　340

16.2  菜单和对话框　341

16.2.1  图形对象句柄函数　341

16.2.2  菜单　341

16.2.3  对话框　343

16.2.4  GUI组态　345

16.2.5  GUI设计　346

16.3  编程设计GUI　347

16.3.1  M文件和GUI数据管理　347

16.3.2  回调函数的使用方法　349

16.3.3  图形窗口的行为控制　351

16.4  GUI设计实例　352

16.4.1  图形界面的实现　352

16.4.2  行为控制的实现　352

16.5  本章小结　358

第 17章  GUI用户控件操作　359

17.1  用户控件的概述　359

17.1.1  用户控件种类　359

17.1.2  用户控件属性　363

17.1.3  回调函数　366

17.2  综合应用实例等　367

17.2.1  双位按钮、“无线电”选择按钮、  控件区域框实例　367

17.2.2  静态文本框、滑标、检查框  实例　368

17.2.3  可编辑文本框、弹出框、列表框、  按钮实例　369

17.2.4  M基础文件　370

17.2.5  编写界面开启程序　374

17.2.6  GUI程序设计　377

17.2.7  回调函数　377

17.2.8  设计实例　379

17.3  本章小结　382

第 18章  Simulink基础概述　383

18.1  Simulink的基础操作　383

18.1.1  Simulink概述　383

18.1.2  Simulink启动方式　384

18.2  Simulink仿真系统步骤　384

18.2.1  启动添加Simulink模块　384

18.2.2  建立模型设置模块属性　385

18.2.3  模块连接　385

18.2.4  运行系统输出结果　386

18.3  Simulink的模块库　386

18.3.1  Simulink的公共模块库　386

18.3.2  Simulink的专业模块库　393

18.4  Simulink模块的基本操作　398

18.4.1  Simulink模型的工作原理　398

18.4.2  模块的选定和复制　399

18.4.3  模块大小的改变与旋转　399

18.4.4  模块颜色的改变与名称的改变　400

18.4.5  模块参数设置　401

18.4.6  连线分支与连线改变　401

18.4.7  信号的组合与分解　402

18.5  模型注释　402

18.6  设置Simulink仿真系统界面　403

18.6.1  模块框图属性编辑　403

18.6.2  信号标签与标签传递　404

18.7  仿真运行过程　405

18.7.1  运行仿真　405

18.7.2  仿真参数设置　406

18.7.3  示波器的使用　409

18.8  本章小结　410

第 19章  Simulink建模与仿真　411

19.1  Simulink连续系统建模　411

19.1.1  线性系统建模　411

19.1.2  非线性系统建模　415

19.2  子系统　416

19.2.1  通用子系统创建的常见方法　416

19.2.2  子系统的基本操作　417

19.3  子系统的封装技术　418

19.3.1  子系统封装的方法　418

19.3.2  设置封装编辑器的图标编辑  选项卡　421

19.3.3  设置封装编辑器的参数初始化  选项卡　422

19.3.4  设置封装编辑器的文档编辑  选项卡　424

19.4  条件执行子系统　424

19.4.1  条件执行子系统概述　425

19.4.2  条件执行子系统的建立　425

19.5  使能子系统　426

19.5.1  使能子系统的参数设置　426

19.5.2  使能子系统的应用实例　427

19.6  触发子系统　427

19.6.1  触发子系统的种类　427

19.6.2  触发子系统的应用实例　428

19.7  原子子系统　430

19.7.1  原子子系统介绍　430

19.7.2  原子子系统的建立　430

19.8  其他子系统　431

19.9  本章小结　433

第 20章  S函数和仿真系统建模　434

20.1  S函数概述　434

20.1.1  S函数的基础概念　434

20.1.2  S函数的使用步骤　435

20.1.3  S函数相关概念　435

20.2  编写S函数　436

20.2.1  S函数工作流程　436

20.2.2  S函数模板的使用　437

20.2.3  S函数程序代码　438

20.3  编写C MEX S函数　445

20.3.1  MEX文件　445

20.3.2  Simstruct数据结构　445

20.3.3  工作向量　446

20.3.4  S函数流程　446

20.3.5  S函数模板　447

20.3.6  S函数包装　453

20.4  本章小结　453

第 21章  文件I/O　454

21.1  低级文件I/O介绍　454

21.2  文件打开和关闭　455

21.2.1  打开文件　455

21.2.2  关闭文件　456

21.3  数据的读写　457

21.3.1  读取TXT文件　457

21.3.2  写入二进制文件　465

21.4  文件的定位和文件的状态　466

21.5  高级文件I/O介绍　470

21.5.1  MAT文件操作　470

21.5.2  图像、声音、影片格式文件的  操作　473

21.6  本章小结　474

第 22章  应用程序接口　475

22.1  C语言MEX文件　475

22.1.1  MEX文件的结构　477

22.1.2  创建C语言的MEX文件　478

22.2  MAT文件　479

22.2.1  创建C语言的MAT文件　480

22.2.2  创建Fortran语言的MAT文件　482

22.3  Java接口　483

22.3.1  MATLAB中的Java接口　484

22.3.2  Java接口程序应用　488

22.4  本章小结　492

第 23章  MATLAB工具箱　493

23.1  MATLAB工具箱概述　493

23.1.1  工具箱类型　493

23.1.2  MATLAB常用工具箱介绍　494

23.1.3  工具箱和工具箱函数的查询  办法　503

23.1.4  工具箱的扩充　509

23.1.5  工具箱的添加　510

23.2  MATLAB主工具箱　512

23.3  本章小结　513

第 24章  信号处理工具箱　514

24.1  信号、系统及信号处理的基本概念　514

24.1.1  信号　514

24.1.2  系统　514

24.1.3  信号处理　515

24.2  基本信号的表示和可视化　515

24.2.1  正弦波　515

24.2.2  方波　515

24.2.3  锯齿波和三角波　515

24.2.4  指数信号　516

24.2.5  阶跃信号　517

24.2.6  单位脉冲信号　517

24.3  连续信号的时域运算与时域变换　518

24.3.1  相加、相乘运算　518

24.3.2  信号的翻褶、移位、尺度变换　519

24.3.3  卷积运算　520

24.4  线性系统的时域分析　520

24.4.1  脉冲响应　521

24.4.2  阶跃响应　522

24.4.3  对任意输入的响应　523

24.5  连续时间信号的频域分析　523

24.6  连续系统的复频域分析　524

24.6.1  系统函数H (s)定义　524

24.6.2  系统零极点分布与系统稳定性  关系　526

24.7  信号采样与重构　526

24.7.1  信号的采样　526

24.7.2  信号的重构　527

24.8  本章小结　528

第 25章  图像处理工具箱　529

25.1  图像处理工具箱概述　529

25.1.1  图像处理工具函数　530

25.1.2  MATLAB可操作的图像文件　534

25.1.3  图像和图像数据　534

25.1.4  图像处理工具箱所支持的图像  类型　535

25.1.5  图像文件的读写和查询　535

25.1.6  MATLAB图像类型转换　536

25.2  图像处理　538

25.2.1  图像的灰度变换与直方图　538

25.2.2  图像的增强滤波　541

25.2.3  图像的空间变换　542

25.2.4  图像边缘检测与分割　545

25.3  本章小结　548