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第1篇 MATLAB基础2

第1章 MATLAB概述（教学视频：15分钟）2

1.1 MATLAB简介2

1.2 MATLAB的特点2

1.2.1 界面友好，容易使用2

1.2.2 强大的科学计算和数据处理能力3

1.2.3 强大的图形处理功能3

1.2.4 应用广泛的专业领域工具箱3

1.2.5 实用的程序接口3

1.3 MATLAB 2010a的新功能和特点4

1.4 MATLAB的安装、退出及卸载4

1.4.1 MATLAB的安装4

1.4.2 MATLAB的启动和退出8

1.4.3 MATLAB的卸载9

1.5 MATLAB的目录结构10

1.6 MATLAB的工作环境11

1.7 MATLAB的通用命令简介16

1.8 MATLAB的工具箱简介17

1.9 MATLAB的帮助系统18

1.9.1 命令行窗口查询帮助18

1.9.2 MATLAB 2010a联机帮助系统20

1.10 本章小结21

第2章 MATLAB基础（教学视频：78分钟）22

2.1 数据类型22

2.1.1 数值类型23

2.1.2 逻辑类型31

2.1.3 字符和字符串32

2.1.4 函数句柄33

2.1.5 单元数组类型35

2.1.6 结构体类型39

2.2 运算符46

2.2.1 算术运算符46

2.2.2 关系运算符47

2.2.3 逻辑运算符48

2.2.4 运算优先级52

2.3 日期和时间53

2.3.1 日期和时间的表示形式53

2.3.2 日期和时间的格式转换55

2.3.3 计时函数及其应用58

2.4 MATLAB中的常量和变量60

2.5 本章小结60

第3章 数组和矩阵分析（教学视频：160分钟）61

3.1 数组及其函数61

3.1.1 数组的建立和操作61

3.1.2 数组的算术运算65

3.1.3 数组的关系运算68

3.1.4 数组的逻辑运算70

3.1.5 数组信息的获取71

3.2 矩阵的创建75

3.3 矩阵的基本操作79

3.3.1 矩阵的扩展79

3.3.2 矩阵的块操作80

3.3.3 矩阵中元素的删除82

3.3.4 矩阵的转置82

3.3.5 矩阵的旋转83

3.3.6 矩阵的翻转84

3.3.7 矩阵尺寸的改变85

3.4 矩阵的基本数值运算85

3.4.1 矩阵的加减运算85

3.4.2 矩阵的乘法86

3.4.3 矩阵的除法87

3.4.4 矩阵元素的查找89

3.4.5 矩阵元素的排序89

3.4.6 矩阵元素的求和90

3.4.7 矩阵元素的求积91

3.4.8 矩阵元素的差分92

3.5 特殊矩阵的生成93

3.5.1 全零矩阵93

3.5.2 全1矩阵94

3.5.3 单位矩阵94

3.5.4 0～1间均匀分布的随机矩阵95

3.5.5 标准正态分布随机矩阵95

3.5.6 魔方矩阵96

3.5.7 范得蒙矩阵96

3.5.8 希尔伯特矩阵97

3.5.9 托普利兹矩阵98

3.5.10 伴随矩阵98

3.5.11 帕斯卡矩阵99

3.6 矩阵的特征和线性代数100

3.6.1 方阵的行列式100

3.6.2 特征值、特征向量和特征多项式100

3.6.3 对角阵102

3.6.4 上三角阵和下三角阵102

3.6.5 矩阵的逆和伪逆103

3.6.6 矩阵的秩104

3.6.7 矩阵的迹105

3.6.8 矩阵的范数105

3.6.9 矩阵的条件数106

3.6.10 矩阵的标准正交基107

3.6.11 矩阵的超越函数108

3.7 稀疏矩阵111

3.7.1 矩阵存储方式111

3.7.2 产生稀疏矩阵111

3.7.3 特殊稀疏矩阵115

3.8 矩阵的分解117

3.8.1 Cholesky分解117

3.8.2 LU分解118

3.8.3 QR分解119

3.8.4 SVD分解120

3.8.5 Schur分解121

3.8.6 Hessenberg分解122

3.9 本章小结123

第4章 字符串分析（教学视频：19分钟）124

4.1 字符串处理函数124

4.1.1 字符串基本属性124

4.1.2 字符串的构造125

4.1.3 字符串的比较127

4.1.4 字符串的查找和替换128

4.1.5 字符串的转换130

4.2 字符串的其他操作131

4.2.1 字符的分类131

4.2.2 字符串的执行132

4.2.3 其他操作134

4.3 本章小结136

第2篇 MATLAB科学运算138

第5章 MATLAB数据分析（教学视频：33分钟）138

5.1 多项式及其函数138

5.1.1 多项式的建立138

5.1.2 多项式的求值与求根139

5.1.3 多项式乘法和除法141

5.1.4 多项式的导数和积分142

5.1.5 多项式展开143

5.1.6 多项式拟合145

5.1.7 曲线拟合图形用户接口145

5.2 插值147

5.2.1 一维插值147

5.2.2 二维插值150

5.2.3 样条插值151

5.2.4 高维插值152

5.3 函数的极限153

5.3.1 极限的概念153

5.3.2 求极限的函数155

5.4 本章小结157

第6章 积分和微分运算（教学视频：27分钟）158

6.1 数值积分158

6.1.1 定积分概念158

6.1.2 利用梯形求面积159

6.1.3 利用矩形求面积161

6.1.4 单变量数值积分求解162

6.1.5 双重积分求解164

6.1.6 三重定积分求解165

6.2 常微分方程166

6.2.1 常微分方程符号解166

6.2.2 常微分方程数值解168

6.3 函数的极小值和零点171

6.3.1 一元函数的最小值171

6.3.2 多元函数的最小值172

6.3.3 一元函数的零点173

6.4 本章小结174

第7章 概率和数理统计（教学视频：94分钟）175

7.1 随机数的产生175

7.1.1 二项分布随机数据的产生175

7.1.2 泊松分布176

7.1.3 指数分布随机数据的产生176

7.1.4 均匀分布随机数据的产生177

7.1.5 正态分布随机数据的产生178

7.1.6 其他常见分布随机数据的产生179

7.2 概率密度函数179

7.2.1 常见离散分布的概率密度函数179

7.2.2 常见连续分布的概率密度函数182

7.2.3 三大抽样分布的概率密度函数185

7.3 随机变量的数字特征187

7.3.1 平均值和中位数187

7.3.2 数据的排序192

7.3.3 期望和方差195

7.3.4 常见分布的期望和方差198

7.3.5 协方差和相关系数203

7.3.6 偏斜度和峰度205

7.4 参数估计207

7.4.1 点估计207

7.4.2 区间估计207

7.5 假设检验212

7.5.1 方差已知时正态总体均值的假设检验212

7.5.2 方差未知时正态总体均值的假设检验213

7.5.3 两个正态分布均值差的检验214

7.5.4 两个分布一致性检验215

7.6 方差分析216

7.6.1 单因素方差分析216

7.6.2 双因素方差分析218

7.7 统计图绘制221

7.7.1 正整数的频率表221

7.7.2 样本数据的盒图222

7.7.3 最小二乘拟合直线222

7.7.4 正态分布概率图223

7.7.5 经验累积分布函数图224

7.7.6 威布尔概率图225

7.7.7 分位数-分位数图226

7.7.8 给当前图形加一条参考线227

7.7.9 给当前图形加多项式曲线228

7.7.10 样本的概率图形229

7.7.11 带有正态密度曲线的直方图230

7.7.12 在指定区间绘制正态密度曲线230

7.8 本章小结231

第8章 MATLAB符号计算（教学视频：124分钟）232

8.1 符号运算入门232

8.1.1 符号变量的创建232

8.1.2 符号变量235

8.1.3 符号函数和符号方程236

8.2 简单实例分析237

8.2.1 求解一元二次方程的根237

8.2.2 求导数237

8.2.3 计算不定积分238

8.2.4 计算定积分238

8.2.5 求解一阶微分方程238

8.3 符号运算精度239

8.4 符号表达式的操作240

8.4.1 符号表达式的基本运算240

8.4.2 符号表达式的常用操作241

8.4.3 符号表达式的化简245

8.4.4 符号表达式的替换247

8.4.5 反函数运算249

8.4.6 复合函数运算250

8.5 符号矩阵的计算251

8.5.1 符号矩阵的生成251

8.5.2 符号矩阵的四则运算253

8.5.3 符号矩阵的线性代数运算254

8.6 符号微积分260

8.6.1 符号表达式的微分运算260

8.6.2 符号表达式的极限262

8.6.3 符号表达式的积分262

8.6.4 级数的求和264

8.6.5 泰勒级数264

8.7 符号表达式积分变换265

8.7.1 Fourier变换及其反变换265

8.7.2 Laplace变换及其反变换267

8.7.3 Z变换及其反变换268

8.8 符号方程求解270

8.8.1 符号代数方程组的求解270

8.8.2 微分方程的求解273

8.9 符号函数的图形绘制275

8.9.1 符号函数曲线的绘制275

8.9.2 符号函数的三维网格图280

8.9.3 符号函数的等值线图283

8.9.4 符号函数的三维彩色曲面图284

8.10 图形化符号函数计算器286

8.10.1 单变量符号函数计算器287

8.10.2 泰勒级数逼近计算器288

8.11 Maple接口289

8.11.1 利用sym函数调用Maple函数290

8.11.2 利用maple函数调用Maple函数290

8.12 本章小结291

第3篇 数据可视化294

第9章 二维数据可视化（教学视频：112分钟）294

9.1 MATLAB绘图294

9.1.1 基本绘图函数294

9.1.3 子图绘制300

9.1.4 叠加图绘制301

9.1.5 设置坐标轴302

9.1.6 网格线和边框303

9.1.7 坐标轴的缩放304

9.1.8 图形的拖曳306

9.1.9 数据光标306

9.1.10 绘制直线307

9.1.11 极坐标绘图307

9.1.12 对数和半对数坐标系绘图309

9.1.13 双纵轴绘图311

9.2 图形的窗口和标注312

9.2.1 图形窗口313

9.2.2 图形标注概述314

9.2.3 图形标题315

9.2.4 坐标轴标题318

9.2.5 图例319

9.2.6 颜色条321

9.2.7 文本框标注322

9.2.8 获取和标记数据点323

9.3 特殊图形的绘制324

9.3.1 函数绘图325

9.3.2 柱状图328

9.3.3 饼状图330

9.3.4 直方图331

9.3.5 面积图331

9.3.6 散点图332

9.3.7 等高线绘图333

9.3.8 误差图335

9.3.9 填充图335

9.3.10 火柴杆图336

9.3.11 阶梯图336

9.3.12 罗盘图337

9.3.13 羽毛图337

9.3.14 向量场图338

9.3.15 彗星图338

9.3.16 伪彩色绘图339

9.4 图形句柄339

9.4.1 图形句柄339

9.4.2 坐标轴句柄342

9.5 本章小结346

第10章 三维数据可视化（教学视频：75分钟）347

10.1 创建三维图形347

10.1.1 三维图形概述347

10.1.2 三维曲线图348

10.1.3 三维曲面图348

10.1.4 特殊三维绘图354

10.1.5 非网格数据绘图362

10.1.6 创建三维片块模型363

10.2 三维隐函数绘图364

10.3 三维图形显示367

10.3.1 设置视角367

10.3.2 色彩控制369

10.3.3 光照效果377

10.3.4 Camera控制381

10.3.5 图形绘制实例382

10.4 图形的输出385

10.5 本章小结386

第4篇 MATLAB编程388

第11章 MATLAB基本编程（教学视频：77分钟）388

11.1 MATLAB编程概述388

11.1.1 M文件的创建388

11.1.2 脚本M文件388

11.1.3 函数M文件390

11.1.4 函数的参数传递393

11.2 流程控制397

11.2.1 变量397

11.2.2 顺序结构399

11.2.3 分支结构399

11.2.4 循环结构401

11.2.5 try...catch语句404

11.2.6 人机交互函数405

11.3 函数类型408

11.3.1 主函数409

11.3.2 子函数409

11.3.3 嵌套函数410

11.3.4 私有函数411

11.3.5 重载函数412

11.3.6 匿名函数414

11.3.7 函数句柄419

11.4 P码文件和ASV文件420

11.4.1 P码文件420

11.4.2 ASV文件422

11.5 本章小结423

第12章 程序调试和编程技巧（教学视频：33分钟）424

12.1 M文件调试424

12.1.1 出错信息424

12.1.2 直接调试法424

12.1.3 工具调试法425

12.1.4 错误处理430

12.2 M文件性能分析434

12.2.1 Code Analyzer工具434

12.2.2 Profiler分析工具436

12.3 编程技巧438

12.3.1 程序执行时间438

12.3.2 编程技巧438

12.3.3 小技巧442

12.4 本章小结443

第5篇 MATLAB仿真446

第13章 Simulink基本知识（教学视频：61分钟）446

13.1 Simulirk概述446

13.1.1 Simulink的概念446

13.1.2 Simulink的应用和特点446

13.2 Simulink的基本操作447

13.2.1 启动Simulink447

13.2.2 选择模块448

13.2.3 模块的连接449

13.2.4 模块的基本操作449

13.2.5 模块参数设置450

13.2.6 仿真器设置450

13.2.7 运行仿真451

13.3 常用的模块库452

13.3.1 Simulink常用模块子集452

13.3.2 连续时间模块子集453

13.3.3 非连续时间模块子集454

13.3.4 离散时间模块子集455

13.3.5 逻辑和位操作模块子集456

13.3.6 查表模块子集457

13.3.7 数学运算模块子集459

13.3.8 端口和子系统模块子集459

13.3.9 信号特征模块子集460

13.3.10 信号路径模块子集462

13.3.11 Sinks模块子集463

13.3.12 信号源模块子集464

13.3.13 用户定义模块子集465

13.4 子系统及其封装466

13.4.1 子系统466

13.4.2 子系统的封装467

13.5 Simulink模型工作空间469

13.6 本章小结470

第14章 Simulink建模和S-函数（教学视频：32分钟）471

14.1 回调函数471

14.1.1 模型回调函数471

14.1.2 模块回调函数472

14.2 运行仿真474

14.2.1 仿真参数的设置474

14.2.2 仿真的出错信息476

14.2.3 使用MATLAB命令运行仿真476

14.3 模型的调试478

14.3.1 Simulink调试器478

14.3.2 命令行调试479

14.4 S-函数建模479

14.4.1 S-函数介绍480

14.4.2 S-函数工作原理480

14.4.3 M文件的S-函数480

14.4.4 S-函数实例分析481

14.5 本章小结484

第6篇 MATLAB高级应用486

第15章 GUI编程开发（教学视频：70分钟）486

15.1 图形句柄486

15.1.1 MATLAB图形系统486

15.1.2 图形句柄487

15.1.3 图形对象的属性487

15.2 图形对象487

15.2.1 创建图形对象487

15.2.2 获取对象的属性488

15.2.3 设置对象的属性489

15.2.4 对象的基本操作491

15.2.5 root根对象494

15.2.6 figure对象495

15.2.7 axes坐标轴对象495

15.2.8 核心图形对象496

15.3 用户接口对象499

15.3.1 uicontrol对象499

15.3.2 uimenu对象500

15.3.3 uicontextmenu对象502

15.3.4 uitoolbar对象503

15.3.5 uibuttongroup对象506

15.3.6 uipanel对象506

15.3.7 uitable对象506

15.4 常用的对话框507

15.4.1 消息对话框508

15.4.2 错误对话框508

15.4.3 警告对话框509

15.4.4 帮助对话框509

15.4.5 输入对话框510

15.4.6 列表对话框511

15.4.7 问题对话框512

15.4.8 进度条设置对话框513

15.4.9 路径选择对话框514

15.4.10 文件打开对话框515

15.4.11 文件保存对话框516

15.4.12 页面设置对话框518

15.4.13 打印预览对话框518

15.4.14 打印对话框519

15.4.15 颜色设置对话框520

15.4.16 字体设置对话框520

15.5 本章小结521

第16章 GUIDE工具建立GUI界面（教学视频：79分钟）522

16.1 采用GUIDE建立GUI522

16.1.1 图形用户界面概述522

16.1.2 GUIDE启动522

16.1.3 GUI对象的常用属性526

16.1.4 GUI的M文件528

16.1.5 数据传递529

16.2 简单实例分析529

16.2.1 简单的按钮530

16.2.2 简单的滑动条530

16.2.3 弹出式菜单531

16.2.4 列表框531

16.2.5 加法运算532

16.2.6 坐标轴533

16.2.7 菜单534

16.2.8 快捷菜单535

16.3 综合实例分析536

16.3.1 声音的显示和播放536

16.3.2 语音实时采集和显示538

16.4 本章小结540

第17章 文件夹管理和文件I/O操作（教学视频：89分钟）541

17.1 文件夹管理541

17.1.1 当前文件夹541

17.1.2 文件夹管理542

17.2 低级文件I/O546

17.2.1 打开和关闭文件546

17.2.2 读取和写入二进制文件547

17.2.3 逐行读取文本文件549

17.2.4 格式化读取和写入文件549

17.2.5 文件内部的位置控制552

17.3 高级文件I/O553

17.3.1 使用向导导入数据553

17.3.2 带有分隔符的数据文件555

17.3.3 带有文本内容的数据文件556

17.3.4 利用函数importdata（）导入数据558

17.3.5 利用函数diary（）导出数据559

17.3.6 其他函数559

17.4 音频文件560

17.4.1 读取音频文件560

17.4.2 播放和录音563

17.4.3 写入音频文件564

17.5 图像文件566

17.5.1 读取和显示图像566

17.5.2 获取文件信息567

17.5.3 写入图片文件568

17.5.4 通过函数image（）显示图像569

17.6 视频文件570

17.6.1 读取视频文件570

17.6.2 获取文件信息572

17.6.3 写入视频文件572

17.7 表单文件573

17.7.1 读取表单文件574

17.7.2 获取表单文件信息575

17.7.3 写入表单文件575

17.7.4 Lotus 123表单文件576

17.8 本章小结576

第18章 MATLAB编译器（教学视频：28分钟）577

18.1 编译器概述577

18.2 编译器的安装和配置577

18.2.1 查看系统信息577

18.2.2 对编译器进行配置578

18.3 编译器的使用578

18.3.1 编译过程578

18.3.2 deploytool工具581

18.3.3 MCR的安装583

18.4 本章小结584

第7篇 工具箱与接口编程586

第19章 信号处理工具箱（教学视频：75分钟）586

19.1 数字信号处理理论586

19.1.1 信号处理工具箱586

19.1.2 离散信号586

19.1.3 波形发生器592

19.2 改变信号的采样率600

19.2.1 改变信号的采样率600

19.2.2 降低信号的采样率601

19.2.3 提高信号的采样率603

19.3 FIR数字滤波器604

19.3.1 FIR滤波器介绍604

19.3.2 常用的窗函数604

19.3.3 基于窗函数的FIR滤波器607

19.3.4 基于频率采样的FIR滤波器609

19.3.5 FIR滤波器实例分析610

19.4 IIR数字滤波器611

19.4.1 IIR数字滤波器介绍611

19.4.2 IIR数字滤波器612

19.4.3 IIR数字滤波器阶数的选择616

19.4.4 IIR滤波器实例分析617

19.5 非参数法功率谱估计618

19.5.1 周期图法功率谱估计618

19.5.2 Welch法功率谱估计619

19.6 参数模型法功率谱估计620

19.6.1 AR模型功率谱估计620

19.6.2 Yule-Walker法功率谱估计621

19.6.3 Burg法功率谱估计622

19.6.4 协方差法功率谱估计622

19.7 子空间法功率谱估计623

19.7.1 特征向量法功率谱估计623

19.7.2 MUSIC算法功率谱估计624

19.8 本章小结624

第20章 小波分析工具箱（教学视频：54分钟）625

20.1 小波分析625

20.1.1 小波分析简介625

20.1.2 连续小波变换626

20.1.3 离散小波变换626

20.1.4 多分辨分析627

20.1.5 小波包分解628

20.1.6 常用的小波629

20.2 一维小波分解和重构631

20.2.1 一维连续小波分解631

20.2.2 一维离散小波分解和重构631

20.3 二维小波分解和重构634

20.3.1 二维小波的单层分解和重构635

20.3.2 二维小波的多层分解和重构635

20.4 小波包分析638

20.4.1 一维小波包的分解和重构638

20.4.2 二维小波包的分解和重构642

20.4.3 小波能量和小波熵643

20.5 小波工具箱的GUI工具645

20.5.1 小波工具箱介绍645

20.5.2 小波和小波包的显示工具646

20.5.3 一维小波分析工具647

20.5.4 二维小波分析工具648

20.6 本章小结649

第21章 图像处理工具箱（教学视频：78分钟）650

21.1 图像处理基础650

21.1.1 数字图像处理650

21.1.2 图像处理工具箱介绍651

21.1.3 MATLAB中图像类型651

21.1.4 MATLAB图像类型转换656

21.1.5 图像的读写和显示661

21.1.6 图像浏览器666

21.2 图像的常用操作667

21.2.1 图像基本运算667

21.2.2 图像的直方图和直方图均衡化670

21.2.3 图像的对比度增强672

21.2.4 图像的插值673

21.2.5 图像中添加噪声675

21.2.6 图像剪切675

21.3 图像的变换技术677

21.3.1 图像的傅里叶变换677

21.3.2 图像的离散余弦变换678

21.4 图像增强技术679

21.4.1 像素值679

21.4.2 图像的滤波680

21.5 图像的边缘检测683

21.6 数字图像的采集684

21.6.1 USB摄像头设置684

21.6.2 图像和视频的采集685

21.6.3 imaqtool工具688

21.7 本章小结689

第22章 神经网络工具箱（教学视频：31分钟）690

22.1 人工神经网络概述690

22.1.1 人工神经网络介绍690

22.1.2 人工神经元691

22.1.3 MATLAB神经网络工具箱692

22.2 感知器神经网络693

22.2.1 感知器神经网络693

22.2.2 设计实例分析694

22.3 线性神经网络696

22.3.1 线性神经网络696

22.3.2 设计实例分析697

22.4 BP网络698

22.4.1 BP网络介绍698

22.4.2 BP网络的创建699

22.4.3 BP网络实例分析700

22.5 径向基神经网络702

22.5.1 径向基神经网络702

22.5.2 广义回归神经网络703

22.5.3 概率神经网络704

22.6 神经网络GUI工具706

22.6.1 nntool工具706

22.6.2 nprtool工具709

22.7 本章小结712

第23章 MATLAB与Word和Excel的接口（教学视频：33分钟）713

23.1 MATLAB与Word混合使用713

23.1.1 Notebook的安装713

23.1.2 Notebook的使用环境714

23.1.3 Notebook实例分析718

23.2 MATLAB与Excel混合使用719

23.2.1 Excel link的安装720

23.2.2 设置启动方式721

23.2.3 启动和终止Excel link722

23.2.4 Excel link工具栏722

23.2.5 实例分析723

23.3 本章小结726