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第1章 MATLAB简介1

1.1 MATLAB的发展史1

1.2 MATLAB的特点及应用领域2

1.3 MATLAB 2012a的安装4

1.4 MATLAB 2012a的工作环境5

1.4.1操作界面简介5

1.4.2 Command Window6

1.4.3 Command History窗口9

1.4.4输入变量11

1.4.5 Current Folder窗口和路径管理12

1.4.6搜索路径12

1.4.7工作区和变量编辑器14

1.4.8变量的编辑命令16

1.4.9存取数据文件17

1.5 MATLAB 2012a的帮助系统18

1.5.1纯文本帮助18

1.5.2演示帮助19

1.5.3帮助导航21

1.5.4帮助文件目录21

1.5.5帮助文件索引22

1.6小结22

第2章 MATLAB语言基础23

2.1基本概念23

2.1.1 MATLAB数据类型概述23

2.1.2整数类型24

2.1.3浮点数类型26

2.1.4复数28

2.1.5无穷量和非数值量28

2.1.6数值类型的显示格式29

2.1.7确定数值类型的函数30

2.1.8常量与变量30

2.1.9标量、向量、矩阵与数组31

2.1.10字符串32

2.1.11运算符32

2.1.12命令、函数、表达式和语句34

2.2向量运算35

2.2.1向量的生成35

2.2.2向量的加、减和数乘运算37

2.2.3向量的点积、叉积运算37

2.3矩阵运算39

2.3.1矩阵元素的存储次序39

2.3.2矩阵元素的表示及相关操作40

2.3.3矩阵的创建43

2.3.4矩阵的代数运算50

2.4字符串运算56

2.4.1字符串变量与一维字符数组56

2.4.2对字符串的多项操作57

2.4.3二维字符数组59

2.5小结60

第3章 数组及其操作61

3.1 MATLAB中的数组61

3.2数组的创建61

3.2.1创建空数组61

3.2.2创建一维数组62

3.2.3创建二维数组63

3.2.4创建三维数组64

3.2.5创建低维标准数组67

3.2.6创建高维标准数组69

3.3数组的属性70

3.3.1数组结构70

3.3.2数组大小70

3.3.3数组维度71

3.3.4数组数据类型72

3.3.5数组内存的占用73

3.4创建特殊数组73

3.4.1 0-1数组73

3.4.2对角数组74

3.4.3随机数组75

3.4.4魔方数组76

3.5数组操作76

3.5.1数组的保存和加载76

3.5.2数组的索引和寻址77

3.5.3数组的扩展和裁剪79

3.5.4数组形状的改变85

3.5.5数组运算88

3.5.6数组的查找91

3.5.7数组的排序92

3.5.8高维数组的降维操作93

3.6多维数组及其操作94

3.6.1多维数组的属性94

3.6.2多维数组的操作95

3.7小结98

第4章 数值计算99

4.1矩阵分析99

4.1.1使用norm函数进行范数分析99

4.1.2使用normest函数进行范数分析101

4.1.3条件数分析102

4.1.4数值矩阵的行列式103

4.1.5符号矩阵的行列式104

4.1.6矩阵的化零矩阵105

4.2线性方程组求解106

4.2.1直接法106

4.2.2迭代法108

4.3矩阵分解111

4.3.1 Cholesky分解111

4.3.2使用Cholesky分解求解线性方程组112

4.3.3不完全Cholesky分解113

4.3.4 LU分解114

4.3.5不完全RU分解115

4.3.6 QR分解116

4.3.7操作QR分解结果118

4.3.8奇异值分解118

4.4特征值分析119

4.4.1特征值和特征向量119

4.4.2稀疏矩阵的特征值和特征向量121

4.4.3特征值问题的条件数121

4.4.4特征值的复数问题123

4.5函数的零点124

4.5.1一元函数的零点124

4.5.2多元函数的零点126

4.6数值积分127

4.6.1一元函数的数值积分127

4.6.2矩形区域的多重数值积分129

4.6.3变量区域的多重数值积分129

4.7概率论与数理统计133

4.7.1双变量的概率分布133

4.7.2不同概率分布134

4.7.3数据分布分析136

4.8小结137

第5章 数据分析138

5.1插值138

5.1.1一维插值命令及实例138

5.1.2二维插值命令及实例141

5.1.3样条插值143

5.2曲线拟合144

5.2.1多项式拟合144

5.2.2加权最小方差拟合原理及实例146

5.3曲线拟合图形界面148

5.3.1曲线拟合148

5.3.2绘制拟合残差图形150

5.3.3进行数据预测151

5.4傅里叶分析152

5.4.1 DFT152

5.4.2 FFT和DFT的对比154

5.5微分方程156

5.5.1常微分方程的数值解156

5.5.2偏微分方程的数值解160

5.6小结164

第6章 符号运算165

6.1符号运算的基本概念165

6.1.1符号对象165

6.1.2创建符号对象与函数命令sym（）、syms（）与class（）166

6.1.3符号常量167

6.1.4符号变量167

6.1.5符号表达式、符号函数与符号方程168

6.1.6函数命令findsym（）169

6.1.7数组、矩阵与符号矩阵170

6.2符号运算的基本内容172

6.2.1符号变量代换及其函数subs（）172

6.2.2符号对象转换为数值对象的函数173

6.2.3符号表达式的化简175

6.2.4符号运算的其他函数179

6.2.5两种特定的符号运算函数180

6.3符号微积分运算及应用182

6.3.1 MATLAB符号极限运算182

6.3.2符号函数微分运算185

6.3.3符号函数积分运算186

6.4符号矩阵运算187

6.4.1符号矩阵的建立与访问187

6.4.2符号矩阵的基本运算190

6.4.3符号矩阵的化简195

6.4.4符号矩阵的微分与积分198

6.4.5符号矩阵的Laplace变换199

6.5 MATLAB符号方程求解200

6.5.1符号代数方程求解200

6.5.2符号微分方程求解202

6.6 MATLAB符号函数图形计算器FUNTOOL204

6.6.1符号函数图形计算器的界面205

6.6.2符号函数图形计算器的输入框操作205

6.6.3符号函数图形计算器的按钮操作206

6.7小结207

第7章 关系运算与逻辑运算208

7.1逻辑类型的数据208

7.2关系运算209

7.3逻辑运算210

7.3.1逐个元素的逻辑运算210

7.3.2捷径逻辑运算211

7.3.3按位逻辑运算212

7.4逻辑函数与测试函数212

7.5运算优先级213

7.6小结214

第8章 函数215

8.1 M文件215

8.1.1 M文件概述215

8.1.2局部变量与全局变量216

8.1.3 M文件的编辑与运行216

8.1.4脚本文件218

8.1.5函数文件219

8.1.6函数调用220

8.1.7 M文件调试工具223

8.1.8 M文件分析工具226

8.2 MATLAB的变量228

8.2.1 M文件的变量类型228

8.2.2 M文件的关键字229

8.3函数类型230

8.3.1匿名函数230

8.3.2 M文件主函数231

8.3.3嵌套函数231

8.3.4子函数232

8.3.5私有函数232

8.3.6重载函数232

8.4参数传递233

8.4.1 MATLAB参数传递概述233

8.4.2输入和输出参数的数目233

8.4.3可变数目的参数传递234

8.4.4返回被修改的输入参数235

8.4.5全局变量236

8.5小结237

第9章 MATLAB程序设计238

9.1 MATLAB程序结构238

9.1.1 if分支结构238

9.1.2 switch分支结构240

9.1.3 while循环结构241

9.1.4 for循环结构242

9.2 MATLAB控制语句244

9.2.1 continue命令244

9.2.2 break命令245

9.2.3 return命令245

9.2.4 input命令246

9.2.5 keyboard命令246

9.2.6 error和warning命令247

9.3数据的输入和输出248

9.3.1键盘输入语句（input）248

9.3.2屏幕输出语句（disp）248

9.3.3 M数据文件的存储/加载（save/load）248

9.3.4格式化文本文件的存储/读取（fprintf/fscanf）249

9.3.5二进制数据文件的存储/读取（fwrite/fread）249

9.3.6数据文件行的存储/读取（fgetl/fgets）249

9.4 MATLAB文件操作250

9.5面向对象编程252

9.5.1面向对象程序设计的基本方法252

9.5.2面向对象的程序设计实例254

9.6 MATLAB程序优化256

9.6.1效率优化257

9.6.2内存优化257

9.6.3编程注意事项263

9.6.4几个常用数学方法的算法程序264

9.7程序调试273

9.7.1程序调试命令273

9.7.2程序剖析274

9.8小结277

第10章 MATLAB数据图形可视化278

10.1 MATLAB图形窗口278

10.1.1创建图形窗口278

10.1.2关闭与清除图形窗口279

10.2二维图形的绘制279

10.2.1绘制二维曲线279

10.2.2绘制离散序列图281

10.2.3其他类型的二维图282

10.2.4二维图形的修饰284

10.2.5子图286

10.3三维图形的绘制288

10.3.1三维折线及曲线的基本绘图命令288

10.3.2绘制三维曲面289

10.3.3三维图形的视角变换292

10.3.4其他图形函数295

10.4图像297

10.4.1图像的类别和显示297

10.4.2图像的读写299

10.5函数绘图300

10.5.1一元函数绘图300

10.5.2二元函数绘图301

10.6图形对象及其属性设置303

10.6.1 MATLAB的图形对象303

10.6.2句柄-图形对象的标识304

10.6.3图形对象属性的获取与设定305

10.6.4图形对象常用属性306

10.6.5图形可视编辑工具308

10.7小结309

第11章 图形的打印和导出310

11.1图形打印和导出概述310

11.2图形打印310

11.2.1使用菜单打印图形310

11.2.2图形打印命令313

11.2.3打印设置313

11.3图形导出316

11.3.1使用菜单导出图形316

11.3.2图形导出命令316

11.3.3导出设置317

11.4小结319

第12章 句柄图形对象320

12.1句柄图形对象概述320

12.2 get和set函数322

12.2.1 get函数322

12.2.2 set函数322

12.3查找对象325

12.4图形窗口对象328

12.5核心图形对象329

12.6默认属性330

12.7非文件式属性332

12.8小结333

第13 章GUI334

13.1 GUI概述334

13.2使用M文件创建GUI对象335

13.3使用GUIDE创建GUI对象340

13.3.1启动GUIDE340

13.3.2添加控件342

13.3.3设置控件的属性346

13.3.4编写相应的程序代码351

13.3.5使用GUIDE创建GUI的注意事项357

13.4定制标准菜单360

13.5编写回调函数362

13.6创建现场菜单362

13.6.1编写GUI的程序代码363

13.6.2演示GUI对象366

13.7创建GUI对象的用户控件367

13.7.1控件区域框367

13.7.2静态文本框、滑动键、检录框示例368

13.7.3可编辑框、弹出框、列表框、按键示例371

13.8小结373

第14章 Simulink仿真系统374

14.1 Simulink的基础知识374

14.1.1 Simulink概述374

14.1.2 Simulink特点375

14.1.3 Simulink工作环境375

14.1.4 Simulink仿真基本步骤378

14.2模型的创建379

14.2.1模型概念和文件操作379

14.2.2模块操作380

14.2.3信号线操作382

14.2.4对模型的注释384

14.2.5常用的Source信源385

14.2.6常用的Sink信宿391

14.2.7仿真参数的设置396

14.2.8启动仿真400

14.3 Simulink系统仿真原理401

14.3.1 Simulink求解器概念402

14.3.2系统过零的概念与解决方案403

14.3.3系统代数环的概念与解决方案407

14.4高级积分器408

14.5小结411

第15章 信号处理工具箱412

15.1产生信号412

15.1.1锯齿波、三角波和矩形波发生器413

15.1.2周期sinc波414

15.1.3高斯调幅正弦波415

15.1.4调频信号416

15.1.5高斯分布随机序列417

15.2随机信号处理418

15.2.1随机信号的互相关函数418

15.2.2随机信号的互协方差函数420

15.2.3谱分析——psd函数421

15.2.4谱分析——pwelch函数422

15.3模拟滤波器设计424

15.3.1巴特沃斯滤波器424

15.3.2切比雪夫Ⅰ型滤波器425

15.3.3切比雪夫Ⅱ型滤波器426

15.4 IIR数字滤波器设计427

15.4.1巴特沃斯数字滤波器设计427

15.4.2切比雪夫Ⅰ型数字滤波器设计428

15.4.3切比雪夫Ⅱ型数字滤波器设计430

15.5小结431

第16章 神经网络工具箱432

16.1神经网络工具箱简介432

16.1.1神经元模型433

16.1.2神经网络结构434

16.1.3 MATLAB神经网络工具箱的使用435

16.2感知器441

16.2.1感知器的网络结构442

16.2.2感知器的图形解释442

16.2.3感知器设计实例444

16.3 BP神经网络446

16.3.1 BP神经网络介绍446

16.3.2 MATLAB中BP神经网络的重要函数和基本功能448

16.3.3 BP神经网络设计实例448

16.4径向基网络449

16.4.1径向基网络结构449

16.4.2径向基网络传递函数451

16.4.3径向基网络的创建与学习过程451

16.4.4径向基网络设计实例452

16.5自组织竞争神经网络453

16.5.1网络结构454

16.5.2竞争学习规则456

16.5.3竞争网络的训练过程456

16.5.4自组织竞争神经网络实例457

16.6小结458

第17章 小波分析工具箱459

17.1傅里叶变换到小波分析459

17.1.1傅里叶变换459

17.1.2小波分析462

17.1.3常用小波函数介绍463

17.2 Mallat算法464

17.2.1 Mallat算法原理464

17.2.2 Mallat算法示例467

17.3小波GUI简介470

17.4小波分析用例472

17.4.1信号压缩472

17.4.2信号去噪473

17.5小结476

第18章 图像处理工具箱477

18.1图像处理工具箱所支持的图像类型477

18.1.1真彩色图像477

18.1.2索引色图像477

18.1.3灰度图像478

18.1.4二值图像479

18.1.5多帧图像479

18.1.6读写图像数据480

18.1.7查看图像文件信息481

18.2显示图像482

18.2.1默认显示方式482

18.2.2添加颜色条483

18.2.3显示多帧图像483

18.2.4显示动画484

18.2.5三维材质图像485

18.3图像的灰度变换486

18.3.1图像的直方图486

18.3.2灰度变换487

18.3.3均衡直方图488

18.4小结489

附录 MATLAB基本命令490

参考文献494