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第1章 MATLAB基本介绍1

1.1 MATLAB简介1

1.1.1 MATLAB的发展史1

1.1.2 MATLAB的主要应用3

1.1.3 MATLAB的主要特点3

1.1.4 MAT LAB新特性5

1.1.5 MATLAB的基本组成5

1.1.6 MATLAB版本介绍6

1.2 MATLAB R2013a安装与激活8

1.3 MATLAB工作环境14

1.3.1 HOME工具项14

1.3.2 PLOTS工具项19

1.3.3 Apps工具20

1.3.4 命令窗口24

1.3.5 当前文件夹26

1.3.6 工作空间窗口27

1.3.7 命令历史窗口28

1.4 MATLAB的工具箱概述29

1.5 MATLAB帮助系统30

1.5.1 命令查询帮助30

1.5.2 联机帮助系统32

第2章 MATLAB计算基础34

2.1 数据类型34

2.1.1 常量与变量35

2.1.2 数值类型37

2.1.3 逻辑类型44

2.1.4 字符和字符串45

2.1.5 函数句柄50

2.2 单元数组51

2.2.1 创建单元数组51

2.2.2 访问单元数组53

2.2.3 显示单元数组54

2.2.4 删除单元数组55

2.2.5 类型转换56

2.3 结构体数组56

2.3.1 创建结构体数组57

2.3.2 结构体数组操作58

2.3.3 数据类型转换59

2.4 运算符60

2.4.1 算术运算符60

2.4.2 关系运算61

2.4.3 逻辑运算62

2.5 日期和时间65

2.5.1 日期和时间表示形式65

2.5.2 日期与时间格式转换67

2.5.3 计时函数69

第3章 MATLAB矩阵创建及操作71

3.1 一般矩阵创建71

3.1.1 直接方式创建矩阵71

3.1.2 特殊矩阵创建73

3.2 矩阵的基本操作75

3.2.1 矩阵的修改75

3.2.2 矩阵的拼接76

3.2.3 矩阵的变向77

3.2.4 矩阵的抽取77

3.2.5 矩阵块操作78

3.2.6 矩阵的转置79

3.2.7 改变矩阵尺寸80

3.3 矩阵访问81

3.3.1 单元素访问81

3.3.2 单下标访问81

3.3.3 多个元素访问83

3.4 获取矩阵信息84

3.4.1 获取矩阵的数据结构84

3.4.2 获取矩阵元素数据类型85

3.4.3 获取矩阵尺寸信息85

3.5 矩阵的数值运算86

3.5.1 矩阵的加减运算86

3.5.2 矩阵的乘除运算87

3.5.3 矩阵元素查找89

3.5.4 矩阵元素排序89

3.5.5 矩阵元素的求和90

3.5.6 矩阵元素的求积91

3.5.7 矩阵元素的差分92

3.6 稀疏矩阵92

3.6.1 稀疏矩阵存储方式92

3.6.2 稀疏矩阵的创建93

3.6.3 查看稀疏矩阵信息95

3.6.4 特殊稀疏矩阵96

3.7 高维数组99

3.7.1 高维数组的创建99

3.7.2 高维数组基本操作102

3.7.3 高维数组特有操作函数105

第4章 MATLAB矩阵分析108

4.1 矩阵分析背景108

4.2 矩阵特征量108

4.2.1 矩阵的行列式108

4.2.2 矩阵的逆与逆逆109

4.2.3 矩阵的秩110

4.2.4 矩阵的迹111

4.2.5 矩阵的特征值111

4.2.6 矩阵的范数113

4.2.7 矩阵的条件数113

4.2.8 矩阵的标准正交114

4.3 超越函数115

4.3.1 矩阵平方根115

4.3.2 矩阵的对数116

4.3.3 矩阵指数117

4.3.4 普通矩阵函数117

4.4 矩阵的分解118

4.4.1 特征分解118

4.4.2 奇异值分解119

4.4.3 Schur分解122

4.4.4 Cholesky分解123

4.4.5 LU分解126

4.4.6 QR分解130

4.4.7 Hessenberg分解133

第5章 MATLAB的多项式与符号计算135

5.1 多项式135

5.1.1 多项式创建135

5.1.2 多项式的基本运算136

5.1.3 多项式的微分与积分138

5.1.4 多项式的展开139

5.1.5 多项式的拟合140

5.2 符号计算143

5.2.1 符号变量的创建143

5.2.2 符号矩阵145

5.2.3 符号运算精度145

5.2.4 符号表达式的基本操作146

5.2.5 反函数运算154

5.2.6 复合函数运算154

5.2.7 符号矩阵运算155

5.3 符号微积分158

5.3.1 符号极限158

5.3.2 符号微分159

5.3.3 符号积分161

5.3.4 符号级数163

5.4 符号积分变换164

5.4.1 傅里叶变换165

5.4.2 拉普拉斯变换165

5.4.3 Z变换166

第6章 MATLAB的程序结构与函数168

6.1 M文件168

6.1.1 M文件的创建168

6.1.2 脚本M文件169

6.1.3 函数M文件170

6.2 函数参数传递172

6.2.1 输入输出参数个数172

6.2.2 可变数目的参数传递173

6.3 程序结构175

6.3.1 顺序结构175

6.3.2 分支结构176

6.3.3 循环结构179

6.3.4 处理异常结构181

6.4 控制语句182

6.4.1 结束循环183

6.4.2 跳出循环184

6.4.3 转换控制184

6.4.4 输入控制权185

6.4.5 使用键盘186

6.4.6 提示警告信息187

6.4.7 暂时终止程序187

6.4.8 echo函数188

6.5 函数类型189

6.5.1 主函数189

6.5.2 子函数189

6.5.3 嵌套函数191

6.5.4 私有函数193

6.5.5 重载函数194

6.5.6 匿名函数196

6.5.7 内联函数199

6.5.8 函数句柄201

第7章 MATLAB图形处理203

7.1 基本的绘图处理203

7.1.1 常用函数203

7.1.2 图形修饰处理208

7.2 特殊二维图形217

7.2.1 条形图217

7.2.2 直方图218

7.2.3 面积图220

7.2.4 饼图221

7.2.5 散点图221

7.2.6 排列图223

7.2.7 等值线图224

7.2.8 误差图226

7.2.9 罗盘图226

7.2.10 羽毛图227

7.2.11 矢量图228

7.2.12 杆型图228

7.2.13 阶梯图229

7.2.14 极坐标图230

7.3 三维图形231

7.3.1 三维曲线图231

7.3.2 三维曲面图232

7.4 特殊三维绘图236

7.4.1 柱面图236

7.4.2 球面图237

7.4.3 ellipsoid函数237

7.4.4 三维等值线237

7.4.5 三维切片图238

7.4.6 三维柱状图239

7.4.7 三维饼图240

7.4.8 三维散点图241

7.4.9 三维火柴杆图242

7.4.10 三维向量图242

7.4.11 三维彩带图243

7.4.12 非网格数据绘图244

7.4.13 三维片块244

7.5 三维图形的修改245

7.5.1 视角处理245

7.5.2 色彩控制248

7.5.3 光照处理253

7.5.4 材质设置256

第8章 MATLAB的统计领域工具箱257

8.1 统计检验257

8.1.1 卡方检验257

8.1.2 Jarque-Beran检验258

8.1.3 Kolmogorov-Smirnov检验260

8.1.4 Lilliefors检验263

8.1.5 秩和检验264

8.2 假设测验266

8.2.1 单个正态总体假设检验266

8.2.2 两个正态总体的假设检验268

8.3 方差分析269

8.3.1 单因素方差分析269

8.3.2 双因素方差分析274

8.3.3 多因素方差分析276

8.4 回归分析279

8.4.1 线性回归分析280

8.4.2 线性回归诊断283

8.4.3 稳健回归285

8.4.4 非线性回归287

8.4.5 非线性回归模型预测289

8.5 多元统计分析290

8.5.1 判别分析290

8.5.2 聚类分析293

8.5.3 主成分分析299

8.5.4 因子分析301

第9章 MATLAB的信号处理工具箱305

9.1 信号处理工具箱305

9.2 波形产生306

9.2.1 方波306

9.2.2 锯齿波306

9.2.3 矩形波307

9.2.4 脉冲波308

9.2.5 非周期三角波308

9.2.6 sinc波309

9.2.7 扫频余弦信号310

9.2.8 周期sinc信号311

9.2.9 压控振荡信号312

9.3 信号采样313

9.3.1 改变信号的采样率313

9.3.2 降低信号的采样率314

9.3.3 提高信号的采样率315

9.4 IIR滤波器设计317

9.4.1 IIR数字滤波器介绍317

9.4.2 IIR数字滤波器318

9.4.3 IIR数字滤波器阶数的选择323

9.5 功率谱估计324

9.5.1 非参数法功率谱估计324

9.5.2 参数模型法功率谱估计326

9.5.3 子空间法功率谱估计331

9.6 FIR滤波器设计333

9.6.1 窗函数法333

9.6.2 多带设计法334

9.6.3 约束最小二乘法337

第10章 MATLAB的图像处理工具箱339

10.1 图像处理基础339

10.1.1 数字图像处理339

10.1.2 数字图像类型343

10.1.3 图像类型转换344

10.1.4 图像的读写与显示350

10.2 图像的基本操作355

10.2.1 基本运算355

10.2.2 图像增强358

10.2.3 图像变换360

10.2.4 图像滤波362

10.2.5 图像的插值364

10.2.6 图像添加噪声366

10.2.7 图像的剪切367

10.2.8 像素值368

10.3 图像的边缘检测369

第11章 MATLAB的优化工具箱372

11.1 线性规划372

11.2 整数规则376

11.3 二次规划377

11.4 非线性规划379

11.4.1 无约束非线性规划379

11.4.2 约束非线性规划382

11.5 多目标规划386

11.6 最小最大值问题389

第12章 MATLAB的神经网络工具箱392

12.1 人工神经网络介绍392

12.1.1 神经网络研究领域392

12.1.2 人工神经网络基本特征393

12.1.3 人工神经网络的应用393

12.1.4 几种著名的神经网络394

12.1.5 MATLAB神经网络工具箱396

12.2 感知器神经网络398

12.2.1 感知器神经网络函数398

12.2.2 感知器实例403

12.3 线性神经网络405

12.3.1 线性神经网络概述405

12.3.2 线性神经网络函数405

12.3.3 线性神经网络实例408

12.4 BP网络409

12.4.1 BP网络概述409

12.4.2 BP网络函数409

12.4.3 BP网络实例422

12.5 径向基网络425

12.5.1 径向基网络概述425

12.5.2 径向基网络函数426

12.5.3 径向基网络实例429

12.6 回归网络432

12.6.1 回归网络函数432

12.6.2 回归网络实例434

第13章 MATLAB的小波分析工具箱437

13.1 小波变换的概述437

13.2 常用小波函数439

13.2.1 一维小波变换439

13.2.2 二维小波变换447

13.2.3 小波包变换451

13.2.4 信号去噪456

13.2.5 信号压缩463

13.3 提升小波变换464

13.3.1 提升方案函数464

13.3.2 正交或双正交小波函数466

13.3.3 双正交四联滤波器函数466

13.3.4 正交或双正交小波函数469

13.3.5 波及lazy小波函数469

13.3.6 劳伦多项式和矩阵小波函数470

13.3.7 提升小波变换471

13.3.8 提升小波逆变换473

第14章 MATLAB的控制系统工具箱476

14.1 系统模型476

14.1.1 传递函数模型476

14.1.2 零极点模型478

14.1.3 状态空间模型479

14.1.4 模型间的转换480

14.1.5 系统之间的转换482

14.1.6 模型连接483

14.2 线性控制系统的分析484

14.2.1 时域分析485

14.2.2 根轨迹分析489

14.2.3 频域分析493

14.3 状态空间分析500

14.3.1 能控性分析500

14.3.2 能观性分析502

14.3.3 极点配置504

14.4 系统最优控制506

14.4.1 线性系统最优控制506

14.4.2 离散系统最优控制509

14.4.3 线性高斯最优控制511

参考文献515