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第1部分1

第1章 MATLAB R2018a概述1

1.1 MATLAB R2018a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 R2018a新特性5

1.2 MATLAB R2018a的目录结构6

1.3 MATLAB R2018a的工作环境7

1.3.1菜单/工具栏7

1.3.2命令行窗口8

1.3.3工作区9

1.4 MATLAB R2018a的通用命令9

1.5 MATLAB R2018a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 R2018a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14

1.7初步使用MATLAB14

1.8本章小结15

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26

2.1.5结构体类型28

2.1.6数组类型30

2.1.7单元数组类型32

2.1.8 map容器类型34

2.2基本矩阵操作38

2.2.1矩阵和数组的概念及其区别38

2.2.2矩阵的构造39

2.2.3矩阵大小及结构的改变43

2.2.4矩阵下标引用44

2.2.5矩阵信息的获取46

2.2.6矩阵的保存和加载51

2.3运算符56

2.3.1算术运算符56

2.3.2关系运算符58

2.3.3逻辑运算符59

2.3.4运算优先级60

2.4字符串处理函数60

2.4.1字符串的构造61

2.4.2字符串比较函数62

2.4.3字符串查找和替换函数63

2.4.4字符串——数值转换64

2.5本章小结64

第3章 数组与矩阵65

3.1数组运算66

3.1.1数组的创建和操作66

3.1.2数组的常见运算69

3.2矩阵操作72

3.2.1创建矩阵72

3.2.2改变矩阵大小76

3.2.3重构矩阵78

3.3矩阵元素的运算79

3.3.1矩阵的加减运算79

3.3.2矩阵的乘法运算80

3.3.3矩阵的除法运算81

3.3.4矩阵的幂运算82

3.3.5矩阵元素的查找83

3.3.6矩阵元素的排序83

3.3.7矩阵元素的求和84

3.3.8矩阵元素的求积85

3.3.9矩阵元素的差分86

3.4矩阵运算86

3.4.1矩阵分析87

3.4.2矩阵分解91

3.4.3特征值和特征向量97

3.5稀疏矩阵99

3.5.1稀疏矩阵的存储方式99

3.5.2稀疏矩阵的生成100

3.5.3稀疏矩阵的运算104

3.6本章小结104

第4章 MATLAB编程基础105

4.1 M文件编辑器106

4.2变量108

4.2.1变量的命名108

4.2.2变量的类型109

4.2.3 MATLAB默认的特殊变量109

4.2.4关键字110

4.3 MATLAB的控制流110

4.3.1顺序结构110

4.3.2 if-else-end分支结构111

4.3.3 switch-case结构112

4.3.4 try-catch结构115

4.3.5 for循环结构115

4.3.6 while循环结构117

4.4控制程序流的其他常用指令118

4.4.1 return指令118

4.4.2 input和keyboard指令118

4.4.3 yesinput指令119

4.4.4 pause指令119

4.4.5 continue指令119

4.4.6 break指令120

4.4.7 error和warning指令120

4.5脚本和函数120

4.5.1脚本120

4.5.2函数121

4.5.3 M文件的一般结构123

4.5.4匿名函数、子函数、私有函数与私有目录125

4.5.5重载函数126

4.5.6 eval和feval函数126

4.5.7内联函数129

4.5.8向量化和预分配131

4.5.9函数的函数132

4.5.10 P码文件133

4.6 M文件中变量的检测与传递134

4.6.1输入/输出变量检测指令134

4.6.2“可变数量”输入/输出变量135

4.6.3跨空间变量传递和赋值137

4.7 MATLAB程序的调试139

4.7.1程序调试的基本概念139

4.7.2直接调试法140

4.7.3使用调试函数进行调试140

4.7.4工具调试法143

4.7.5程序的性能优化技术144

4.8本章小结146

第5章 数据可视化147

5.1图形绘制148

5.1.1离散数据及离散函数148

5.1.2连续函数148

5.1.3图形绘制示例149

5.1.4图形绘制的基本步骤151

5.2二维图形绘制151

5.2.1 plot指令151

5.2.2格栅155

5.2.3文字说明156

5.2.4线型、标记和颜色159

5.2.5坐标轴设置161

5.2.6图形叠绘162

5.2.7子图绘制163

5.2.8交互式绘图164

5.2.9双坐标轴绘制165

5.2.10 fplot绘图指令166

5.2.11 ezplot绘图指令167

5.2.12特殊坐标轴绘图168

5.2.13二维特殊图形函数170

5.3三维图形绘制174

5.3.1曲线图绘制174

5.3.2网格图绘制175

5.3.3曲面图绘制176

5.3.4光照模型177

5.3.5绘制等值线图178

5.4四维图形可视化179

5.4.1用颜色描述第四维179

5.4.2其他函数180

5.5本章小结181

第2部分183

第6章 数据分析183

6.1多项式及其函数184

6.1.1多项式的表达式和创建184

6.1.2多项式求根185

6.1.3多项式的四则运算186

6.1.4多项式的导数、积分与估值188

6.1.5多项式运算函数及操作指令189

6.1.6有理多项式189

6.2数据插值191

6.2.1一维插值191

6.2.2二维插值195

6.3函数的极限196

6.3.1极限的概念196

6.3.2求极限的函数196

6.4函数数值积分197

6.4.1数值积分问题的数学表述198

6.4.2一元函数的数值积分198

6.4.3多重数值积分200

6.5本章小结201

第7章 符号数学计算203

7.1 MATLAB符号计算概述204

7.2符号对象和符号表达式204

7.2.1符号对象的创建命令204

7.2.2符号对象的创建示例205

7.2.3符号计算中的运算符和函数208

7.2.4符号对象的类别识别函数211

7.2.5符号表达式中的变量确定213

7.2.6符号精度计算214

7.3符号表达式操作216

7.3.1符号表达式显示216

7.3.2符号表达式合并216

7.3.3符号表达式展开217

7.3.4符号表达式嵌套218

7.3.5符号表达式分解218

7.3.6符号表达式简化219

7.4符号表达式替换221

7.4.1 subs替换函数221

7.4.2 subexpr替换函数222

7.5符号函数的操作223

7.5.1复合函数操作223

7.5.2反函数操作224

7.6符号微积分225

7.6.1符号表达式的极限225

7.6.2符号表达式的微分226

7.6.3符号表达式的积分227

7.6.4符号表达式的级数求和228

7.6.5符号表达式的泰勒级数229

7.7符号积分变换230

7.7.1傅里叶变换及其反变换230

7.7.2拉普拉斯变换及其反变换231

7.7.3 Z变换及其反变换232

7.8符号代数方程求解233

7.9符号微分方程求解235

7.10符号分析可视化237

7.10.1 funtool分析界面237

7.10.2 taylortool分析界面240

7.11本章小结241

第8章 概率统计243

8.1产生随机变量244

8.1.1二项分布的随机数据的产生244

8.1.2正态分布的随机数据的产生244

8.1.3常见分布的随机数产生245

8.2概率密度计算246

8.2.1通用函数概率密度值246

8.2.2专用函数概率密度值248

8.3累积概率分布249

8.3.1通用函数累积概率值249

8.3.2专用函数累积概率值250

8.4统计特征251

8.4.1平均值、中值251

8.4.2数据比较252

8.4.3期望253

8.4.4方差和标准差253

8.4.5协方差与相关系数253

8.5统计作图255

8.5.1正整数频率表255

8.5.2累积分布函数图形255

8.5.3最小二乘拟合直线256

8.5.4绘制正态分布概率图形257

8.5.5样本数据的盒图258

8.5.6参考线绘制258

8.5.7样本概率图形260

8.5.8正态拟合直方图261

8.6本章小结262

第9章 数学建模函数263

9.1曲线拟合函数264

9.1.1多项式拟合264

9.1.2加权最小方差（WLS）拟合原理及实例265

9.1.3非线性曲线拟合267

9.2参数估计函数268

9.2.1常见分布的参数估计268

9.2.2点估计270

9.2.3区间估计272

9.3参数传递272

9.3.1输入和输出参数的数目273

9.3.2可变数目的参数传递274

9.3.3返回被修改的输入参数274

9.3.4全局变量276

9.4本章小结276

第10章 经典智能算法277

10.1粒子群算法的MATLAB实现278

10.1.1基本原理278

10.1.2程序设计279

10.1.3经典应用286

10.2遗传算法的MATLAB实现290

10.2.1基本原理290

10.2.2程序设计293

10.2.3经典应用297

10.3蚁群算法概述303

10.3.1基本原理303

10.3.2程序设计304

10.3.3经典应用306

10.4本章小结314

第3部分315

第11章 偏微分方程工具箱315

11.1偏微分方程（PDE）工具箱介绍316

11.1.1偏微分方程常见类型介绍316

11.1.2偏微分方程工具箱简介322

11.2求解偏微分方程示例323

11.2.1求解椭圆方程324

11.2.2求解抛物线方程328

11.2.3求解双曲线方程331

11.2.4求解特征值方程335

11.3本章小结338

第12章 优化工具箱339

12.1优化工具箱及最优化问题介绍340

12.1.1优化工具箱常用函数340

12.1.2最优化问题343

12.2线性规划345

12.2.1线性规划函数346

12.2.2线性规划问题的应用347

12.3无约束非线性规划355

12.3.1基本数学原理介绍355

12.3.2无约束非线性规划函数356

12.3.3无约束非线性规划问题的应用359

12.4二次规划359

12.4.1二次规划函数quadprog359

12.4.2二次规划问题的应用361

12.5有约束最小化362

12.5.1有约束最小化函数fmincon362

12.5.2有约束最小化应用365

12.6目标规划366

12.6.1目标规划函数fgoalattain366

12.6.2目标规划应用369

12.7最大最小化372

12.7.1最大最小化函数fminimax372

12.7.2最大最小化应用374

12.8本章小结375

第13章 小波分析工具箱377

13.1小波分析378

13.1.1小波分析概述378

13.1.2傅里叶变换和小波变换379

13.1.3多分辨分析382

13.1.4小波包分析385

13.1.5几种常用的小波389

13.1.6小波应用演示示例391

13.2小波工具箱介绍392

13.2.1小波工具箱的启动392

13.2.2一维连续小波分析工具393

13.2.3一维离散小波分析工具398

13.3小波分析在图像处理中的应用403

13.3.1基于小波变换的图像局部压缩404

13.3.2二维小波变换的图像压缩405

13.3.3图像压缩中阈值的确定与作用命令408

13.3.4基于小波包变换的图像压缩409

13.3.5小波变换用于图像去噪411

13.3.6小波分析用于图像增强414

13.3.7图像钝化与锐化416

13.3.8小波分析用于图像融合418

13.3.9小波分析用于图像分解420

13.4本章小结422

第14章 Simulink仿真基础423

14.1 Simulink概述424

14.1.1 Simulink的基本概念424

14.1.2 Simulink的工作环境与启动426

14.1.3 Simulink模型的特点427

14.1.4 Simulink模块的组成429

14.1.5 Simulink中的数据类型430

14.1.6 Simulink中的模块和模块库433

14.1.7 Simulink常用工具438

14.1.8 Simulink的实例演示439

14.2 Simulink模型创建441

14.2.1 Simulink模块的基本操作442

14.2.2模型和模型文件445

14.2.3创建模型的基本步骤和技巧447

14.3过零检测和代数环450

14.3.1过零检测450

14.3.2代数环452

14.4本章小结453

第15章 Simulink仿真应用455

15.1子系统的创建和封装456

15.1.1子系统介绍456

15.1.2创建子系统457

15.1.3封装子系统458

15.2仿真模型的分析462

15.2.1模型状态的确定462

15.2.2线性化的数学描述464

15.2.3平衡点分析465

15.2.4微分方程的求解算法466

15.3运行仿真467

15.3.1启动仿真467

15.3.2仿真的配置470

15.3.3优化仿真过程475

15.4模型调试477

15.4.1 Simulink调试器477

15.4.2命令行调试及设置断点478

15.5 Simulink实例应用479

15.6本章小结484

第4部分485

第16章 句柄图形对象485

16.1句柄图形对象体系486

16.1.1句柄图形组织486

16.1.2句柄图形对象类型简介486

16.2句柄图形对象操作487

16.2.1创建对象487

16.2.2访问对象句柄489

16.2.3复制和删除对象491

16.2.4控制图形输出492

16.2.5保存句柄496

16.3对象属性设置496

16.3.1设置属性497

16.3.2设置默认属性498

16.3.3通用属性500

16.4 Figure对象501

16.4.1 Figure对象介绍501

16.4.2 Figure对象操作502

16.5 Axes对象502

16.5.1标签与外观503

16.5.2位置503

16.5.3一图多轴504

16.5.4坐标轴控制507

16.5.5线条颜色控制509

16.5.6绘图操作509

16.6 Core对象510

16.6.1 Core对象介绍510

16.6.2 Core对象创建示例511

16.7 Plot对象512

16.7.1 Plot对象介绍512

16.7.2 Plot对象创建示例512

16.7.3连接变量513

16.8 Group对象513

16.8.1 Group对象介绍513

16.8.2创建Group对象514

16.8.3对象变换514

16.9 Annotation对象515

16.9.1 Annotation对象介绍515

16.9.2 Annotation对象使用示例515

16.10本章小结516

第17章 图形用户界面517

17.1图形用户界面介绍518

17.2图形用户界面控件518

17.2.1图形用户界面控件的创建519

17.2.2鼠标动作执行521

17.2.3事件队列的执行顺序522

17.2.4回调函数的编写523

17.3对话框对象525

17.3.1公共对话框526

17.3.2一般对话框529

17.4界面菜单535

17.4.1菜单建立535

17.4.2菜单属性536

17.5编写M文件537

17.6图形界面创建工具GUIDE539

17.6.1利用创建工具GUIDE进行GUI设计539

17.6.2 GUIDE创建的工具545

17.6.3创建带Uicontrol控件的图形界面547

17.7本章小结548