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第一篇 基础知识3

第1章 MATLAB概述3

1.1 工作环境3

1.1.1 系统组成3

1.1.2 工作窗口4

1.1.3 应用简介8

1.2 文件管理9

1.2.1 目录结构9

1.2.2 当前文件夹浏览器10

1.2.3 路径搜索10

1.3 帮助系统12

1.3.1 文本帮助12

1.3.2 演示帮助13

1.3.3 帮助导航窗口14

1.4 MATLAB使用初步16

1.5 本章小结16

第2章 MATLAB基础17

2.1 数据类型17

2.1.1 数值类型17

2.1.2 字符与字符串22

2.1.3 结构23

2.1.4 单元数组25

2.1.5 函数句柄27

2.1.6 映射容器28

2.1.7 数据类型识别与转换32

2.2 运算符与运算33

2.2.1 算术运算符33

2.2.2 关系运算符34

2.2.3 逻辑运算符35

2.2.4 运算优先级36

2.3 字符串处理36

2.3.1 字符串构造36

2.3.2 字符串比较37

2.3.3 查找与替换38

2.3.4 字符串类型转换38

2.4 矩阵基础39

2.4.1 有关概念39

2.4.2 创建矩阵39

2.4.3 改变矩阵结构41

2.4.4 矩阵下标42

2.4.5 矩阵信息44

2.5 本章小结47

第3章 数据输入输出基础48

3.1 打开与关闭文件48

3.1.1 打开文件48

3.1.2 关闭文件50

3.2 读写二进制文件51

3.2.1 写二进制文件51

3.2.2 读二进制文件51

3.3 读写文本文件53

3.3.1 写文本文件53

3.3.2 读文本文件54

3.4 读写位置控制55

3.5 导入数据56

3.5.1 向导导入数据56

3.5.2 命令导入数据57

3.6 本章小结58

第4章 编程基础59

4.1 变量与语句59

4.1.1 变量命名59

4.1.2 变量类型60

4.1.3 特殊变量60

4.1.4 关键字61

4.1.5 语句构成61

4.2 程序控制62

4.2.1 顺序结构62

4.2.2 分支结构62

4.2.3 循环结构66

4.2.4 其他常用控制命令68

4.3 M文件与脚本70

4.3.1 M文件70

4.3.2 脚本71

4.4 函数72

4.4.1 M文件函数72

4.4.2 匿名函数74

4.4.3 子函数74

4.4.4 私有函数75

4.4.5 重载函数75

4.4.6 内联函数75

4.4.7 eval、feval函数76

4.4.8 函数的函数77

4.4.9 内嵌函数78

4.4.10 函数编写建议78

4.5 M文件变量检测78

4.5.1 输入输出变量检测78

4.5.2 可变数量输入输出79

4.6 程序调试80

4.6.1 直接调试80

4.6.2 工具调试80

4.7 本章小结81

第5章 可视化基础82

5.1 图形绘制对象82

5.2 二维图形82

5.2.1 plot命令82

5.2.2 图形叠绘87

5.2.3 子图绘制87

5.2.4 交互绘图89

5.2.5 双纵坐标图90

5.2.6 特殊坐标绘图91

5.2.7 函数绘图93

5.3 三维图形95

5.3.1 曲线图95

5.3.2 网格图96

5.3.3 曲面图97

5.4 四维图形98

5.4.1 第四维表达99

5.4.2 四维图绘制99

5.5 特殊图形100

5.5.1 饼状图101

5.5.2 直方图102

5.5.3 柱形图102

5.5.4 离散数据点图104

5.5.5 散点图105

5.5.6 向量图106

5.5.7 等值线图107

5.6 图形处理108

5.6.1 图形输出108

5.6.2 图形细化109

5.6.3 坐标轴控制114

5.6.4 视角与透视115

5.7 绘图窗口117

5.7.1 创建绘图窗口117

5.7.2 绘图窗口工具栏117

5.8 本章小结118

第二篇 数学基础120

第6章 数组与矩阵操作120

6.1 数组运算120

6.1.1 创建与访问数组120

6.1.2 数组运算123

6.2 矩阵操作127

6.2.1 创建矩阵127

6.2.2 改变矩阵结构132

6.3 矩阵元素运算134

6.3.1 矩阵四则运算134

6.3.2 矩阵元素幂运算137

6.3.3 矩阵元素查找与排序137

6.3.4 矩阵元素求和、求积与求差分139

6.4 矩阵运算141

6.4.1 矩阵分析141

6.4.2 矩阵分解145

6.4.3 特征值与特征向量148

6.4.4 矩阵函数运算149

6.5 稀疏矩阵151

6.5.1 稀疏矩阵存储方式151

6.5.2 创建稀疏矩阵152

6.5.3 稀疏矩阵运算153

6.6 本章小结153

第7章 数学函数运算154

7.1 初等函数运算154

7.1.1 三角函数154

7.1.2 指数与对数函数156

7.1.3 复数函数157

7.1.4 截断和求余函数158

7.1.5 离散数学函数159

7.1.6 基本数据分析函数160

7.1.7 多项式函数162

7.2 特殊函数运算163

7.2.1 特殊函数163

7.2.2 坐标变换函数164

7.3 本章小结165

第8章 符号计算166

8.1 符号计算概述166

8.2 符号变量与表达式167

8.2.1 符号对象168

8.2.2 符号计算运算符与函数170

8.2.3 符号对象识别174

8.2.4 符号变量175

8.2.5 符号表达式显示176

8.2.6 表达式项操作176

8.2.7 符号数值和精度181

8.3 符号函数182

8.3.1 复合函数操作182

8.3.2 反函数运算183

8.4 符号微积分183

8.4.1 符号表达式的极限183

8.4.2 符号表达式的导数184

8.4.3 符号表达式的积分185

8.4.4 符号表达式的级数求和积186

8.4.5 符号表达式的泰勒级数187

8.5 符号积分变换188

8.5.1 Fourier变换188

8.5.2 Laplace变换189

8.5.3 Z变换189

8.6 符号矩阵计算190

8.6.1 算术运算190

8.6.2 线性代数运算191

8.6.3 特征值分解191

8.7 符号方程求解192

8.7.1 代数方程求解192

8.7.2 微分方程求解195

8.8 符号计算界面196

8.8.1 funtool分析界面196

8.8.2 taylortool分析界面198

8.9 本章小结199

第三篇 数据分析201

第9章 多项式分析201

9.1 多项式及函数201

9.1.1 多项式及其函数201

9.1.2 多项式计算201

9.1.3 多项式方程求根202

9.1.4 多项式四则运算202

9.1.5 多项式微积分204

9.1.6 有理多项式展开205

9.2 极限206

9.3 本章小结206

第10章 数值运算207

10.1 解线性方程组207

10.1.1 线性法207

10.1.2 迭代法209

10.2 插值与拟合210

10.2.1 插值210

10.2.2 曲线拟合216

10.3 数值微积分217

10.3.1 一元数值积分218

10.3.2 多重数值积分219

10.3.3 数值微分220

10.4 常微分方程221

10.5 本章小结222

第11章 优化223

11.1 优化问题求解过程223

11.1.1 选择求解器223

11.1.2 设置变量224

11.1.3 写目标函数224

11.1.4 写约束条件226

11.1.5 设置求解器参数226

11.1.6 求解并检查结果228

11.1.7 改善优化结果228

11.2 线性规划228

11.3 二进制整数规划231

11.4 二次规划232

11.5 非线性规划233

11.5.1 无约束优化233

11.5.2 约束优化236

11.6 多目标规划239

11.6.1 多目标规划239

11.6.2 最大最小化问题240

11.7 最小二乘问题242

11.7.1 线性最小二乘问题242

11.7.2 非线性最小二乘问题244

11.8 GUI工具245

11.9 本章小结246

第12章 概率统计247

12.1 统计量操作247

12.1.1 产生随机数247

12.1.2 抽样251

12.2 数据统计分析252

12.2.1 特征统计量252

12.2.2 统计图表255

12.3 概率分布与计算261

12.3.1 概率密度计算261

12.3.2 概率分布计算263

12.4 本章小结266

第四篇 拓展知识268

第13章 句柄图形268

13.1 句柄图形对象系统268

13.1.1 句柄图形对象组织268

13.1.2 句柄图形对象简介269

13.2 句柄图形对象操作269

13.2.1 创建与保存270

13.2.2 访问、复制和删除271

13.2.3 图形输出控制273

13.3 属性设置278

13.3.1 通用对象属性278

13.3.2 属性设置函数279

13.3.3 默认属性设置280

13.4 Figure对象282

13.4.1 Figure对象简介282

13.4.2 Figure对象操作283

13.5 Axes对象284

13.5.1 Axes对象简介284

13.5.2 Axes对象操作284

13.6 Core对象291

13.7 Plot对象293

13.7.1 创建Plot对象293

13.7.2 连接变量294

13.8 Group对象294

13.8.1 创建Group对象295

13.8.2 对象变换295

13.9 Annotation对象296

13.10 本章小结297

第14章 GUI编程298

14.1 GUI基础298

14.1.1 GUI介绍298

14.1.2 创建GUI299

14.1.3 回调函数302

14.2 GUI控件303

14.2.1 GUI控件类型303

14.2.2 创建GUI控件304

14.3 GUI菜单和工具栏306

14.3.1 GUI菜单307

14.3.2 GUI工具栏309

14.4 对话框310

14.4.1 创建函数310

14.4.2 创建方法311

14.5 布局314

14.5.1 布局函数314

14.5.2 布局方式314

14.6 GUI行为控制编程318

14.6.1 回调与中断319

14.6.2 数据管理320

14.7 GUI实例321

14.8 本章小结326

第15章 Simulink基础327

15.1 概述327

15.1.1 基本概念327

15.1.2 工作环境328

15.1.3 Simulink数据类型331

15.1.4 模块和模块库331

15.1.5 Simulink常用工具336

15.2 Simulink模型337

15.2.1 模块基本操作337

15.2.2 设置输出提示341

15.2.3 模型和模型文件342

15.2.4 保存系统模型345

15.2.5 打印模型框图及生成报告346

15.3 子系统349

15.3.1 子系统介绍350

15.3.2 高级子系统技术351

15.4 运行仿真362

15.4.1 启动仿真过程362

15.4.2 仿真过程诊断363

15.4.3 仿真配置363

15.4.4 仿真的设置365

15.5 调试369

15.5.1 模型调试369

15.5.2 调试器控制372

15.5.3 设置断点376

15.6 S函数379

15.6.1 S-函数概述379

15.6.2 M文件S-函数382

15.7 本章小结385

第16章 MATLAB编译器与接口386

16.1 编译器安装与配置386

16.1.1 编译器介绍与安装386

16.1.2 编译器配置387

16.2 编译过程387

16.2.1 MCR安装387

16.2.2 MCR编译过程388

16.3 编译生成独立程序388

16.3.1 编译命令mcc388

16.3.2 编译独立程序389

16.4 接口概述392

16.4.1 MEX文件393

16.4.2 MAT文件介绍393

16.4.3 计算引擎393

16.5 基于C/C++的MEX文件393

16.5.1 MEX文件结构394

16.5.2 创建C/C++MEX文件395

16.5.3 调试C/C++MEX文件399

16.6 本章小结400

第五篇 MATLAB应用402

第17章 信号处理应用402

17.1 信号处理基础402

17.1.1 连续信号402

17.1.2 离散信号403

17.1.3 波形发生函数406

17.1.4 信号基本运算412

17.2 统计信号处理414

17.2.1 相关性与协方差414

17.2.2 频谱分析416

17.2.3 窗函数417

17.2.4 经典谱估计420

17.2.5 现代谱估计422

17.2.6 时频分析423

17.2.7 特殊变换424

17.2.8 重采样428

17.3 IIR滤波器429

17.3.1 经典法IIR滤波器设计429

17.3.2 直接法IIR滤波器设计435

17.4 FIR滤波器436

17.4.1 窗函数法436

17.4.2 约束最小二乘法437

17.4.3 其他FIR滤波器设计方法438

17.5 参数建模439

17.5.1 时域建模439

17.5.2 频域建模441

17.6 GUI工具介绍442

17.6.1 信号综合处理工具442

17.6.2 波形查看器443

17.6.3 谱分析查看器443

17.6.4 滤波器可视化工具444

17.6.5 滤波器设计与分析工具444

17.6.6 滤波处理工具445

17.7 本章小结446

第18章 图像处理应用447

18.1 图像处理基础447

18.1.1 图像表达447

18.1.2 图像类型与文件448

18.1.3 图像数据读写455

18.2 图像显示456

18.2.1 标准图像显示技术456

18.2.2 特殊图像显示技术457

18.3 图像运算460

18.3.1 代数运算460

18.3.2 空间变换462

18.4 图像变换465

18.4.1 二维傅立叶变换466

18.4.2 离散余弦变换467

18.4.3 其他变换468

18.5 图像分析与增强469

18.5.1 像素分析469

18.5.2 图像分析473

18.5.3 图像调整477

18.5.4 图像平滑480

18.6 图像区域处理482

18.6.1 区域设置482

18.6.2 区域滤波484

18.6.3 区域填充484

18.7 图像颜色处理485

18.7.1 显示颜色位数485

18.7.2 减少颜色486

18.7.3 转换颜色487

18.8 本章小结487

第19章 小波分析应用488

19.1 小波分析基础488

19.1.1 小波变换488

19.1.2 常用小波基函数489

19.2 连续小波分析492

19.2.1 连续小波变换492

19.2.2 GUI连续小波变换493

19.3 一维离散小波分析494

19.3.1 一维离散小波变换与重构495

19.3.2 GUI一维离散小波分析498

19.4 二维离散小波分析499

19.4.1 二维离散小波变换与重构499

19.4.2 GUI二维离散小波分析502

19.5 去噪与压缩503

19.5.1 小波去噪与压缩503

19.5.2 GUI小波去噪与压缩505

19.6 本章小节508

第20章 偏微分方程应用509

20.1 PDE应用GUI509

20.2 PDE求解设置510

20.2.1 PDE求解过程510

20.2.2 2-D几何构型511

20.2.3 划分网格512

20.3 PDE求解514

20.3.1 方程类型介绍514

20.3.2 PDE求解示例516

20.4 本章小结519