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第1篇1

第1章 MATLAB R2014a概述1

1.1 MATLAB R2014a简介2

1.1.1 MathWorks及其产品概述2

1.1.2 MATLAB与其他数学软件2

1.1.3 MATLAB的主要特点3

1.1.4 MATLAB的系统组成3

1.1.5 MATLAB应用程序简介4

1.1.6 MATLAB R2014a新特性5

1.2 MATLAB R2014a的目录结构6

1.3 MATLAB R2014a的工作环境7

1.3.1 菜单／工具栏8

1.3.2 命令行窗口8

1.3.3 工作区9

1.4 MATLAB R2014a的通用命令10

1.5 MATLAB R2014a的文件管理11

1.5.1 当前文件夹浏览器和路径管理器11

1.5.2 搜索路径及其设置11

1.6 MATLAB R2014a的帮助系统13

1.6.1 纯文本帮助13

1.6.2 演示（Demos）帮助14

1.6.3 帮助导航浏览器15

1.7 MATLAB使用初步15

1.8 本章小结16

第2章 MATLAB基础知识17

2.1 数据类型18

2.1.1 数值类型18

2.1.2 逻辑类型22

2.1.3 字符和字符串24

2.1.4 函数句柄27

2.1.5 结构体类型29

2.1.6 数组类型32

2.1.7 单元数组类型33

2.1.8 map容器类型36

2.2 基本矩阵操作40

2.2.1 矩阵和数组的概念及其区别40

2.2.2 矩阵的构造42

2.2.3 矩阵大小及结构的改变45

2.2.4 矩阵下标引用47

2.2.5 矩阵信息的获取49

2.2.6 矩阵的保存和加载53

2.3 运算符59

2.3.1 算术运算符59

2.3.2 关系运算符61

2.3.3 逻辑运算符62

2.3.4 运算优先级63

2.4 字符串处理函数64

2.4.1 字符串的构造64

2.4.2 字符串比较函数66

2.4.3 字符串查找和替换函数66

2.4.4 字符串——数值转换67

2.5 本章小结68

第3章 数组与矩阵69

3.1 数组运算70

3.1.1 数组的创建和操作70

3.1.2 数组的常见运算73

3.2 矩阵操作77

3.2.1 创建矩阵77

3.2.2 改变矩阵大小82

3.2.3 重构矩阵84

3.3 矩阵元素的运算85

3.3.1 矩阵加减运算85

3.3.2 矩阵乘法运算86

3.3.3 矩阵的除法运算87

3.3.4 矩阵的幂运算88

3.3.5 矩阵元素的查找88

3.3.6 矩阵元素的排序89

3.3.7 矩阵元素的求和90

3.3.8 矩阵元素的求积91

3.3.9 矩阵元素的差分92

3.4 矩阵运算92

3.4.1 矩阵分析93

3.4.2 矩阵分解98

3.4.3 特征值和特征向量105

3.5 稀疏矩阵106

3.5.1 稀疏矩阵的存储方式107

3.5.2 稀疏矩阵的生成107

3.5.3 稀疏矩阵的运算112

3.6 本章小结112

第4章 MATLAB编程基础113

4.1 M文件编辑器114

4.2 变量116

4.2.1 变量的命名116

4.2.2 变量的类型117

4.2.3 MATLAB默认的特殊变量117

4.2.4 关键字118

4.3 MATLAB的控制流118

4.3.1 顺序结构118

4.3.2 if-else-end分支结构119

4.3.3 switch-case121

4.3.4 try-catch结构123

4.3.5 for循环结构124

4.3.6 while循环结构126

4.4 控制程序流的其他常用指令127

4.4.1 return指令127

4.4.2 input和keyboard指令127

4.4.3 yesinput指令128

4.4.4 pause指令128

4.4.5 continue指令128

4.4.6 break指令129

4.4.7 error和warning指令129

4.5 脚本和函数129

4.5.1 脚本129

4.5.2 函数130

4.5.3 M文件的一般结构132

4.5.4 匿名函数、子函数、私有函数与私有目录134

4.5.5 重载函数136

4.5.6 eval、feval函数和内联函数136

4.5.7 内联函数139

4.5.8 向量化和预分配142

4.5.9 函数的函数143

4.5.10 P码文件144

4.6 M文件中变量的检测与传递145

4.6.1 输入／输出变量检测指令145

4.6.2 “可变数量”输入／输出变量146

4.6.3 跨空间变量传递和赋值148

4.7 MATLAB程序的调试150

4.7.1 程序调试的基本概念150

4.7.2 直接调试法151

4.7.3 使用调试函数进行调试152

4.7.4 工具调试法155

4.7.5 程序的性能优化技术156

4.8 本章小结157

第5章 数据可视化158

5.1 图形绘制159

5.1.1 离散数据及离散函数159

5.1.2 连续函数160

5.1.3 图形绘制示例161

5.1.4 图形绘制的基本步骤162

5.2 二维图形绘制162

5.2.1 plot指令163

5.2.2 格栅168

5.2.3 文字说明168

5.2.4 线型、标记和颜色171

5.2.5 坐标轴设置174

5.2.6 图形迭绘175

5.2.7 子图绘制176

5.2.8 交互式绘图177

5.2.9 双坐标轴绘制178

5.2.10 fplot绘图指令179

5.2.11 ezplot绘图指令180

5.2.12 特殊坐标轴绘图181

5.2.13 二维特殊图形函数183

5.3 三维图形绘制188

5.3.1 曲线图绘制188

5.3.2 网格图绘制189

5.3.3 曲面图的绘制190

5.3.4 光照模型191

5.3.5 绘制等值线图192

5.4 四维图形可视化193

5.4.1 用颜色描述第四维193

5.4.2 其他函数194

5.5 本章小结195

第2篇196

第6章 数据分析196

6.1 多项式及其函数197

6.1.1 多项式的表达式和创建197

6.1.2 多项式求根198

6.1.3 多项式的四则运算199

6.1.4 多项式的导数、积分与估值201

6.1.5 多项式运算函数及操作指令202

6.1.6 有理多项式203

6.2 数据插值204

6.2.1 一维插值205

6.2.2 二维插值208

6.3 函数的极限209

6.3.1 极限的概念209

6.3.2 求极限的函数210

6.4 函数数值积分211

6.4.1 数值积分问题的数学表述212

6.4.2 一元函数的数值积分212

6.4.3 多重数值积分214

6.5 本章小结215

第7章 符号数学计算216

7.1 MATLAB符号计算概述217

7.2 符号对象和符号表达式217

7.2.1 符号对象的创建命令217

7.2.2 符号对象的创建示例218

7.2.3 符号计算中的运算符和函数222

7.2.4 符号对象的类别识别函数225

7.2.5 符号表达式中的变量确定228

7.2.6 符号精度计算229

7.3 符号表达式操作230

7.3.1 符号表达式显示230

7.3.2 符号表达式合并231

7.3.3 符号表达式展开232

7.3.4 符号表达式嵌套233

7.3.5 符号表达式分解233

7.3.6 符号表达式化简234

7.4 符号表达式替换236

7.4.1 subs替换函数236

7.4.2 subexpr替换函数237

7.5 符号函数的操作238

7.5.1 复合函数操作238

7.5.2 反函数操作239

7.6 符号微积分240

7.6.1 符号表达式的极限240

7.6.2 符号表达式的微分242

7.6.3 符号表达式的积分243

7.6.4 符号表达式的级数求和244

7.6.5 符号表达式的泰勒级数245

7.7 符号积分变换246

7.7.1 傅里叶变换及其反变换246

7.7.2 拉普拉斯变换及其反变换247

7.7.3 Z变换及其反变换248

7.8 符号代数方程求解249

7.9 符号微分方程求解252

7.10 符号分析可视化254

7.10.1 funtool分析界面254

7.10.2 taylortool分析界面257

7.11 本章小结259

第8章 概率统计260

8.1 产生随机变量261

8.1.1 二项分布的随机数据的产生261

8.1.2 正态分布的随机数据的产生261

8.1.3 常见分布的随机数产生262

8.2 概率密度计算263

8.2.1 通用函数概率密度值263

8.2.2 专用函数概率密度值265

8.3 累积概率分布266

8.3.1 通用函数累积概率值266

8.3.2 专用函数累积概率值267

8.4 统计特征268

8.4.1 平均值、中值268

8.4.2 数据比较269

8.4.3 期望270

8.4.4 方差和标准差270

8.4.5 协方差与相关系数271

8.5 统计作图272

8.5.1 正整数频率表272

8.5.2 累积分布函数图形272

8.5.3 最小二乘拟合直线273

8.5.4 绘制正态分布概率图形274

8.5.5 样本数据的盒图275

8.5.6 参考线绘制276

8.5.7 样本概率图形278

8.5.8 正态拟合直方图278

8.6 本章小结279

第3篇280

第9章 偏微分方程工具箱280

9.1 偏微分方程（PDE）工具箱介绍281

9.1.1 偏微分方程常见类型介绍281

9.1.2 偏微分方程工具箱简介287

9.2 求解偏微分方程示例289

9.2.1 求解椭圆方程289

9.2.2 求解抛物线方程294

9.2.3 求解双曲线方程298

9.2.4 求解特征值方程302

9.3 本章小结306

第10章 优化工具箱307

10.1 优化工具箱及最优化问题介绍308

10.1.1 优化工具箱常用函数308

10.1.2 最优化问题311

10.2 线性规划314

10.2.1 线性规划函数314

10.2.2 线性规划问题的应用316

10.3 无约束非线性规划324

10.3.1 基本数学原理介绍324

10.3.2 无约束非线性规划函数325

10.3.3 无约束非线性规划问题的应用329

10.4 二次规划329

10.4.1 二次规划函数quadprog330

10.4.2 二次规划问题的应用332

10.5 有约束最小化333

10.5.1 有约束最小化函数fmincon333

10.5.2 有约束最小化应用336

10.6 目标规划337

10.6.1 目标规划函数fgoalattain337

10.6.2 目标规划应用340

10.7 最大最小化344

10.7.1 最大最小化函数fminimax344

10.7.2 最大最小化应用346

10.8 本章小结347

第11章 图像处理工具箱349

11.1 MATLAB图像处理基础知识350

11.1.1 MATLAB图像表达方式350

11.1.2 MATLAB支持的图像文件格式351

11.1.3 MATLAB图像类型352

11.1.4 MATLAB图像类型转换355

11.1.5 MATLAB图像数据读／写357

11.2 图像显示358

11.2.1 标准图像显示技术358

11.2.2 特殊图像显示技术360

11.3 图像运算364

11.3.1 代数运算364

11.3.2 空间变换365

11.3.3 图像配准369

11.4 图像数据变换370

11.4.1 二维傅里叶变换370

11.4.2 离散余弦变换374

11.4.3 其他变换377

11.5 图像分析与增强378

11.5.1 像素值及统计379

11.5.2 图像分析382

11.5.3 图像调整385

11.5.4 图像平滑389

11.6 图像区域处理391

11.6.1 区域设置391

11.6.2 区域滤波393

11.6.3 区域填充393

11.7 形态学操作394

11.7.1 图像膨胀394

11.7.2 图像腐蚀395

11.7.3 形态学重建396

11.8 颜色处理397

11.8.1 显示颜色397

11.8.2 减少颜色397

11.8.3 转换颜色398

11.9 本章小结399

第12章 信号处理工具箱400

12.1 MATLAB信号处理基础知识401

12.1.1 连续信号及其实现401

12.1.2 离散信号及其实现401

12.1.3 离散信号基本运算405

12.1.4 离散系统概念409

12.1.5 Z变换定义与性质409

12.1.6 离散傅里叶变换410

12.2 统计信号处理410

12.2.1 相关性与协方差411

12.2.2 频谱分析412

12.2.3 窗函数414

12.2.4 功率谱估计416

12.2.5 现代谱估计418

12.2.6 时频分析419

12.2.7 特殊变换方法420

12.2.8 重新采样423

12.3 IIR滤波器424

12.3.1 IIR滤波器优势424

12.3.2 经典滤波器设计过程424

12.3.3 经典法IIR滤波器设计424

12.3.4 直接法IIR滤波器设计431

12.4 FIR滤波器432

12.4.1 窗函数法FIR滤波器设计432

12.4.2 约束最小二乘法FIR滤波器设计434

12.4.3 其他设计方法435

12.5 参数建模435

12.5.1 时域建模436

12.5.2 频域建模438

12.6 特殊波形发生函数439

12.6.1 频率扫描余弦函数439

12.6.2 Sinc函数439

12.6.3 高斯震荡正弦脉冲440

12.6.4 三角脉冲441

12.6.5 三角波441

12.6.6 方形脉冲442

12.6.7 方波443

12.6.8 脉冲序列444

12.6.9 压控振荡波444

12.7 GUI工具445

12.7.1 信号处理综合工具445

12.7.2 波形查看器446

12.7.3 谱分析查看器447

12.7.4 滤波器可视化工具447

12.7.5 滤波器设计与分析工具448

12.7.6 滤波处理工具449

12.8 本章小结450

第13章 小波分析工具箱451

13.1 小波分析452

13.1.1 小波分析概述452

13.1.2 傅里叶变换和小波变换453

13.1.3 多分辨分析456

13.1.4 小波包分析459

13.1.5 几种常用的小波463

13.1.6 小波应用演示示例466

13.2 小波工具箱介绍467

13.2.1 小波工具箱的启动467

13.2.2 一维连续小波分析工具468

13.2.3 一维离散小波分析工具473

13.3 小波分析在图像处理中的应用480

13.3.1 基于小波变换的图像局部压缩480

13.3.2 二维小波变换的图像压缩482

13.3.3 图像压缩中阈值的确定与作用命令485

13.3.4 基于小波包变换的图像压缩486

13.3.5 小波变换用于图像去噪488

13.3.6 小波分析用于图像增强491

13.3.7 图像钝化与锐化493

13.3.8 小波分析用于图像融合495

13.3.9 小波分析用于图像分解496

13.4 本章小结499

第14章 Simulink仿真基础500

14.1 Simulink概述501

14.1.1 Simulink的基本概念501

14.1.2 Simulink的工作环境与启动503

14.1.3 Simulink模型的特点505

14.1.4 Simulink模块的组成507

14.1.5 Simulink中的数据类型508

14.1.6 Simulink 中的模块和模块库512

14.1.7 Simulink常用工具516

14.1.8 Simulink的实例演示518

14.2 Simulink模型创建520

14.2.1 Simulink模块的基本操作520

14.2.2 模型和模型文件524

14.2.3 创建模型的基本步骤和技巧525

14.3 过零检测和代数环529

14.3.1 过零检测529

14.3.2 代数环531

14.4 本章小结532

第15章 Simulink仿真应用533

15.1 子系统的创建和封装534

15.1.1 子系统介绍534

15.1.2 创建子系统536

15.1.3 封装子系统537

15.2 仿真模型的分析541

15.2.1 模型状态的确定541

15.2.2 线性化的数学描述543

15.2.3 平衡点分析544

15.2.4 微分方程的求解算法545

15.3 运行仿真546

15.3.1 启动仿真546

15.3.2 仿真的配置549

15.3.3 优化仿真过程555

15.4 模型调试557

15.4.1 Simulink调试器557

15.4.2 命令行调试及设置断点558

15.5 Simulink实例应用559

15.6 本章小结565

第4篇566

第16章 句柄图形对象566

16.1 句柄图形对象体系567

16.1.1 句柄图形组织567

16.1.2 句柄图形对象类型简介567

16.2 句柄图形对象操作568

16.2.1 创建对象568

16.2.2 访问对象句柄570

16.2.3 复制和删除对象572

16.2.4 控制图形输出574

16.2.5 保存句柄578

16.3 对象属性设置579

16.3.1 设置属性579

16.3.2 设置默认属性580

16.3.3 通用属性583

16.4 Figure对象584

16.4.1 Figure对象介绍584

16.4.2 Figure对象操作586

16.5 Axes对象586

16.5.1 坐标轴介绍586

16.5.2 标签与外观586

16.5.3 位置587

16.5.4 一图多轴588

16.5.5 坐标轴控制591

16.5.6 线条颜色控制593

16.5.7 绘图操作594

16.6 Core对象595

16.6.1 Core对象介绍595

16.6.2 Core对象创建示例595

16.7 Plot对象596

16.7.1 Plot对象介绍596

16.7.2 Plot对象创建示例596

16.7.3 连接变量597

16.8 Group对象598

16.8.1 Group对象介绍598

16.8.2 创建Group对象598

16.8.3 对象变换599

16.9 Annotation对象600

16.9.1 Annotation对象介绍600

16.9.2 Annotation对象使用示例600

16.10 本章小结601

第17章 图形用户界面602

17.1 图形用户界面介绍603

17.2 图形用户界面控件603

17.2.1 图形用户界面控件的创建604

17.2.2 鼠标动作执行606

17.2.3 事件队列的执行顺序608

17.2.4 回调函数的编写609

17.3 对话框对象612

17.3.1 公共对话框612

17.3.2 一般对话框616

17.4 界面菜单622

17.4.1 菜单建立622

17.4.2 菜单属性623

17.5 编写M文件624

17.6 图形界面创建工具GUIDE625

17.6.1 利用创建工具GUIDE进行GUI设计626

17.6.2 GUIDE创建的工具633

17.6.3 创建带Uicontrol控件的图形界面635

17.7 本章小结636

第18章 文件读取I/O637

18.1 文件夹的管理638

18.1.1 当前文件夹管理638

18.1.2 创建文件夹641

18.1.3 删除文件夹642

18.1.4 复制或移动文件夹643

18.2 打开和关闭文件646

18.2.1 打开文件646

18.2.2 关闭文件648

18.3 工作区数据——MAT文件648

18.3.1 输出数据到MAT文件649

18.3.2 读取MAT文件——load函数649

18.3.3 查看MAT文件的变量650

18.4 读／写二进制文件651

18.4.1 写二进制文件651

18.4.2 读二进制文件653

18.5 读／写文本文件656

18.5.1 写文本文件656

18.5.2 读文本文件657

18.5.3 其他读／写文本文件的函数661

18.6 文件内的位置控制667

18.7 导入数据669

18.8 本章小结671

第19章 MATLAB编译器672

19.1 MATLAB Compiler（编译器）概述673

19.2 编译器的安装和配置674

19.2.1 编译器的安装674

19.2.2 编译器的配置674

19.3 编译过程674

19.3.1 安装MCR674

19.3.2 MCR编译过程677

19.4 编译命令mcc677

19.5 编译生成独立运行程序678

19.5.1 编译M文件678

19.5.2 编译图形绘制M文件681

19.5.3 由含feval指令的M文件生成EXE文件682

19.5.4 编译GUI文件684

19.6 本章小结685

第20章 外部接口应用介绍686

20.1 接口概述687

20.1.1 MEX文件介绍687

20.1.2 MAT文件介绍687

20.1.3 MATLAB计算引擎介绍688

20.2 基于C/C++语言的MEX文件应用688

20.2.1 MEX文件结构688

20.2.2 创建C/C++MEX文件689

20.2.3 调试C/C++语言MEX程序文件694

20.3 基于C/C++语言的MAT文件应用695

20.3.1 使用C/C++语言创建MAT文件的过程695

20.3.2 使用C/C++语言创建MAT文件示例695

20.3.3 使用C/C++语言读取MAT文件示例697

20.4 基于C/C++语言的计算引擎应用700

20.4.1 MATLAB引擎库函数700

20.4.2 创建MATLAB引擎调用源程序701

20.5 MATLAB中JaVa语言的调用702

20.5.1 Java接口使用703

20.5.2 Java接口编程应用示例707

20.6 本章小结708