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第1篇 基础知识3

第1章 MATLAB操作基础2

1.1 MATLAB概述3

1.2 MATLAB发展历史3

1.3 MATLAB主要功能4

1.4 MATLAB安装5

1.5 MATLAB的启动和退出7

1.5.1 MATLAB启动7

1.5.2 MATLAB的退出8

1.6 MATLAB操作界面8

1.6.1菜单栏8

1.6.2工具栏13

1.6.3命令窗口13

1.6.4工作空间窗口15

1.6.5当前目录窗口15

1.6.6历史记录窗口17

1.7 MATLAB联机帮助系统18

1.7.1联机帮助系统18

1.7.2命令窗口查询帮助19

第2章 数据结构与类型22

2.1常量与变量23

2.1.1常量23

2.1.2变量24

2.2数组与矩阵25

22.1数组25

2.2.2矩阵31

2.3逻辑类型与关系运算36

2.3.1逻辑数据类型37

2.3.2逻辑运算38

2.3.3关系运算39

2.3.4运算符优先级41

2.4字符串41

2.4.1创建字符串41

2.4.2类型转换43

2.4.3比较字符串45

2.4.4字符分类46

2.4.5查找与替换46

2.5结构数组47

2.5.1结构数组的创建47

2.5.2结构数组中的数据获取49

2.5.3结构数组中的操作50

2.5.4结构数组的大小52

2.5.5结构数组的嵌套53

2.6元胞数组54

2.6.1元胞数组的创建54

2.6.2元胞数组中的数据获得55

2.6.3元胞数组的删除与重塑57

2.6.4元胞数组中的操作函数59

2.6.5元胞数组的嵌套61

2.6.6元胞数组与数值数组间的转化62

第3章 数值计算及数据分析65

3.1因式分解65

3.1.1行列式、逆和秩65

3.1.2 LU因式分解67

3.1.3 QR因式分解69

3.1.4范数70

3.2矩阵特征值和奇异值72

3.2.1特征值和特征向量的求取72

3.2.2奇异值分解74

3.3数据分析和统计76

3.3.1基本的数据分析函数76

3.3.2协方差和相关系数函数82

3.4数值积分83

3.4.1一元函数的数值积分83

3.4.2二重积分的数值计算85

3.4.3三重积分的数值计算85

3.5插值86

3.5.1一维数据插值86

3.5.2二维数据插值88

3.5.3多维插值89

3.6多项式曲线拟合90

3.6.1最小二乘原理及其曲线拟合算法90

3.6.2曲线拟合的实现91

3.7傅里叶分析92

3.7.1傅里叶变换92

3.7.2快速傅里叶变换93

3.8微分方程96

3.8.1常微分方程96

3.82偏微分方程99

3.9稀疏矩阵103

3.9.1稀疏矩阵的存储方式103

3.9.2稀疏矩阵的创建103

3.9.3稀疏矩阵的函数处理106

3.9.4稀疏矩阵的交换与重新排序108

第4章 符号运算110

4.1符号变量、表达式及符号方程111

4.1.1使用sym函数定义符号变量及表达式111

4.1.2使用syms函数定义符号变量及表达式112

4.1.3符号方程的生成112

4.2符号变量的基本操作112

4.2.1 findsym函数113

4.2.2任意精度确定的符号表达式113

4.2.3数值型与符号型变量的转换114

4.3符号矩阵的生成和运算115

4.3.1符号矩阵的生成116

4.3.2符号矩阵及符号数组的运算117

4.4符号微积分122

4.4.1符号求极限122

4.4.2符号求导与微分123

4.4.3符号积分124

4.4.4级数求和125

4.4.5 taylor级数125

4.5符号函数图形表示126

4.5.1绘制符号函数的图形126

4.5.2三维参量曲线图127

4.5.3极坐标图形128

4.5.4符号函数的三维网格图128

4.5.5绘制符号函数等高线图129

4.5.6不同颜色填充等高线图130

4.5.7曲面网格图与等高线图的混合图131

4.5.8三维彩色曲面图132

4.5.9曲面图与等高线图的混合图133

4.5.10绘制函数图形134

4.6符号代数方程的求解135

4.6.1求代数方程符号解135

4.6.2求代数方程组符号解136

4.6.3求微分方程符号解138

4.6.4求微分方程组符号解139

4.7符号表达式的基本运算140

4.7.1符号表达式的提取分子、分母运算140

4.7.2符号表达式的基本代数运算141

4.7.3符号表达式的高级运算141

4.7.4符号数值函数的创建147

第5章 MATLAB编程基础148

5.1 M文件149

5.1.1 M文件编辑器149

5.1.2 M文件的基本内容150

5.1.3脚本式M文件152

5.1.4函数式M文件153

5.2函数流程控制154

5.2.1顺序结构154

5.2.2 if...else...end155

5.2.3 switch...case...end158

5.2.4 for循环159

5.2.5 while循环162

5.2.6人机交互命令163

5.3函数的类型168

5.3.1主函数168

5.3.2子函数168

5.3.3私有函数170

5.3.4嵌套函数171

5.3.5重载函数177

5.3.6匿名函数177

5.4函数的变量和参数183

5.4.1变量类型183

5.4.2变量的输入输出规则184

5.4.3向嵌套函数输入可选参数187

5.4.4传送特定类型的参数189

5.5函数句柄191

5.5.1函数句柄的创建191

5.5.2函数句柄的调用192

5.5.3函数句柄的操作192

5.6内存的使用194

5.6.1内存管理函数194

5.6.2高效使用内存的策略194

5.6.3解决“Out of Memory”错误196

5.7程序调试和优化196

5.7.1使用Debugger窗口进行调试197

5.7.2在命令窗口中进行调试202

5.7.3 Profile性能检测205

5.8错误处理209

5.8.1使用try-catch语句捕捉错误209

5.8.2处理错误和从错误中恢复209

5.8.3警告212

5.9程序开发的一些建议215

第2篇 开发进阶219

第6章 MATLAB文件操作218

6.1 MATLAB支持的文件格式219

6.2使用导入向导来导入文本数据219

6.3使用导入函数来导入文本数据222

6.3.1导入数值文本数据223

6.3.2导入有分隔符的ASCII数据文件224

6.3.3导入带有文本头的文件数据225

6.3.4导入字母数值混合的数据225

6.4按照ASCII码格式导出数据226

6.4.1将数据导出成带有分隔符的ASCII码文件227

6.4.2使用diary命令来导出数据228

6.4.3用csvwrite函数导出矩阵数据229

6.5对mat文件的操作229

6.5.1使用向导来导入mat文件中的数据229

6.5.2使用函数或命令来预览和导入mat文件中的数据230

6.6将Workspace中数据导出为mat文件231

6.6.1通过菜单将Workspace中数据导出为mat文件232

6.6.2通过save命令导出Workspace中数据为mat文件232

6.7对图像文件的操作234

6.7.1使用向导导入图像文件234

6.7.2读入与导出图像文件数据234

6.8对音频和视频文件的操作235

6.8.1利用向导打开音频或视频文件235

6.8.2获取音频和视频文件的文件头信息236

6.8.3音频视频文件的读入与导出236

6.9对表文件的操作239

6.9.1对Excel文档的操作239

6.9.2对Lotus 123数据表的操作241

6.10使用低端I／O函数来操作文件242

6.10.1文件的打开和关闭242

6.10.2二进制数据的读取243

6.10.3二进制数据的写入245

6.10.4逐行读取文本文件245

6.10.5格式化读取ASCII码数据246

6.10.6格式化写入文本文件247

6.10.7控制文件指针248

第7章 数据可视化251

7.1二维图形252

7.1.1基本绘图函数252

7.1.2特殊二维图形257

7.2三维图形266

7.2.1绘制三维曲线图266

7.2.2绘制三维曲面图267

7.2.3特殊三维图形269

7.3图形注释271

7.3.1图形注释方法271

7.3.2图题的标注272

7.3.3添加坐标轴标注273

7.3.4文本标注和交互式文本标注274

7.3.5图例的添加275

7.3.6坐标网格的添加276

7.4三维图形的高级控制277

7.4.1视点控制277

7.4.2颜色的使用278

7.4.3光照控制280

第3篇 行业应用283

第8章 MATLAB在数字图像处理中的应用282

8.1数字图像处理学283

8.1.1数字图像处理内容283

8.1.2数字图像处理应用283

8.2 MATLAB图像285

8.2.1 MATLAB图像类型285

8.2.2图像格式286

8.3图像文件的操作287

8.3.1查询图像文件的信息287

8.3.2图像文件的读取288

8.3.3图像文件的显示289

8.3.4图像文件的存储291

8.3.5图像格式的转换291

8.4图像的几何运算295

8.4.1图像的平移295

8.4.2图像的镜像变换297

8.4.3图像缩放298

8.4.4图像的旋转299

8.4.5图像的剪切301

8.5图像的正交变换302

8.5.1傅里叶变换302

8.5.2离散余弦变换309

8.5.3沃尔什-哈达玛变换（WHT）312

8.5.4 Radon变换317

8.6 MATLAB图像增强319

8.6.1像素值及其统计特性319

8.6.2对比度增强322

8.6.3直方图均衡化324

8.6.4空域滤波增强326

8.6.5频域增强331

第9章 MATLAB优化问题应用334

9.1 MATLAB求解器336

9.2求解极小值336

9.2.1标量最小值优化337

9.2.2无约束最小值优化340

9.2.3线性规划345

9.2.4二次规划347

9.2.5约束最小值优化350

9.3多目标优化354

9.3.1 fgoalattain函数355

9.3.2 fminimax函数358

9.4方程组求解360

9.4.1 fzero函数360

9.4.2 fsolve函数362

9.5最小二乘及数据拟合365

9.5.1 lsqnonneg函数365

9.5.2 lsqlin函数367

9.5.3 lsqnonlin函数369

9.5.4 lsqcurvefit函数371

9.6直接搜索法373

9.7模拟退火算法374

9.7.1模拟退火算法简介374

9.7.2模拟退火算法应用实例376

9.7.3关于验证计算378

9.8遗传算法379

9.8.1遗传算法简介379

9.8.2遗传算法应用实例382

9.9 optimtool简介384

第10章 MATLAB在信号处理中的应用389

10.1信号处理基本理论与MATLAB实现390

10.1.1信号处理基本理论390

10.1.2信号的产生391

10.1.3离散信号的基本运算394

10.2离散信号的数学变换和MATLAB实现394

10.2.1 Z变换分析394

10.2.2 Z变换MATLAB实现395

10.2.3 Fourier变换分析397

10.2.4离散Fourier变换MATLAB实现397

10.3数字滤波器的结构399

10.3.1数字滤波器399

10.3.2 IIR数字滤波器的结构400

10.3.3 FIR数字滤波器的结构402

10.4 IIR滤波器的MATLAB实现403

10.4.1 IIR滤波器经典设计404

10.4.2 IIR滤波器的直接设计法413

10.4.3广义巴特沃思的IIR滤波器设计414

10.5 FIR滤波器的MATLAB实现416

10.5.1 FIR滤波器设计416

10.5.2 fir1函数417

10.5.3 fir2函数419

第11章 Simulink仿真421

11.1 Simulink简介422

11.1.1 Simulink功能与特点422

11.1.2 Simulink的安装424

11.1.3 Simulink 7.1新特点424

11.2 Simulink基础425

11.2.1 Simulink模型是什么425

11.2.2 Simulink启动与窗口介绍425

11.2.3 Simulink模块操作427

11.2.4 Simulink信号线操作431

11.2.5 Simulink对模型的注释432

11.2.6 Simulink常用的模型库434

11.2.7 Simulink仿真配置436

11.3 Simulink动态系统仿真445

11.3.1简单系统的仿真分析445

11.3.2离散系统的仿真分析448

11.3.3连续系统的仿真分析450

11.4 Simulink模型中的子系统454

11.4.1子系统的建立454

11.4.2子系统的封装458

11.5 Simulink S-函数464

11.5.1什么是S-函数464

11.5.2 S-函数的作用和原理464

11.5.3用M文件表述的S-函数466

11.5.4用M文件创建S-函数实例470

第12章 图形用户界面GUI设计473

12.1句柄图形对象474

12.1.1图形对象474

12.1.2图形对象句柄474

12.1.3图形对象属性的获取和设置476

12.2 GUI的基本知识479

12.2.1启动GUI479

12.2.2布局（Layout）编辑器479

12.2.3运行GUI480

12.3创建GUI480

12.3.1 GUI窗口布局480

12.3.2菜单的添加482

12.3.3控件487

12.4 GUI编程492

12.4.1 GUI的M文件492

12.4.2 GUI编程举例495

第4篇 程序接口501

第13章 MATLAB与Office500

13.1 MATLAB与Word501

13.1.1 Notebook的安装501

13.1.2 Notebook的启用501

13.1.3 Notebook功能菜单503

13.1.4 Notebook的使用511

13.1.5输出的控制515

13.2 MATLAB与Excel516

13.2.1 Excel Link安装516

13.2.2 Excel Link函数520

13.2.3 Excel Link的应用520

第14章 MATLAB应用程序接口525

14.1 MATLAB应用程序接口介绍526

14.2 MATLAB调用C／C++527

14.2.1 MATLAB MEX文件527

14.2.2 C-MEX文件的使用531

14.3 C／C++调用MATLAB引擎535

14.3.1 MATLAB计算引擎概述535

14.3.2 MATLAB计算引擎库函数536

14.3.3 C／C++调用MATLAB引擎538

14.4 MATLAB编译器542

14.4.1 MATLAB编译器的安装和设置543

14.4.2 MATLAB编译器的使用544

14.4.3独立应用程序546