本書以MATLAB 7.7版本為基礎,結合高等學校課堂教學和工程科學計算應用的需要,從實用角度出發,通過大量的算法實現和典型應用實例,系統地介紹MATLAB的各種功能與應用。全書共分12章,內容包括MATLAB基礎知識MATLAB程序設計、圖形繪制、線性代數中的數值計算、數據處理與多項式計算、數值微積分與常微分方程求解、符號計算、圖形句柄、圖形用戶界面設計、Simulink仿真環境、MATLAB應用接口,以及MATLAB在各學科中的應用。
本書可作為高等院校理工科專業本科生和研究生的教材,也可供廣大科技工作者閱讀參考。
《MATLAB基礎與應用教程》可作為高等院校理工科專業本科生和研究生的教材,也可供廣大科技工作者閱讀參考。
強調算法原理,突出應用實踐
循序漸進,深入淺出,便于教與學
內容豐富,提供實驗、課件、實例源代碼
《MATLAB基礎與應用教程》以MATLAB 7.7版本為基礎,結合高等學校課堂教學和工程科學計算應用的需要,從實用角度出發,通過大量的算法實現和典型應用實例,系統地介紹MATLAB的各種功能與應用。全書共分1 2章,內容包括MATLAB基礎知識、MATLAB程序設計、圖形繪制、線性代數中的數值計算、數據處理與多項式計算、數值微積分與常微分方程求解、符號計算、圖形句柄、圖形用戶界面設計、Slmulink仿真環境、MATLAB應用接13,以及MATLAB在各學科中的應用《MATLAB基礎與應用教程》可作為高等院校理工科專業本科生和研究生的教材,也可供廣大科技工作者閱讀參考。
MATLAB(MATrix LABoratory)是MathWorks公司于1984年開發的科學與工程計算軟件。它以矩陣運算為基礎,將高性能的數值計算和符號計算功能、強大的繪圖功能、動態系統仿真功能以及為數眾多的應用工具箱集成在一起,是頗具特色和影響的科學計算軟件,在科學研究以及工程設計領域有著十分廣泛的應用。在高等院校,無論是在課程教學,還是在課程設計、畢業設計等培養環節中,應用MATLAB已十分普遍。許多高等院校將MATLAB語言列入培養方案,納入計算機教育課程體系,開設了相應的課程。
本書是編者在教學實際需要的基礎上,根據教學改革的實踐經驗,結合技術發展趨勢,經過系統總結后編寫而成的。本書具有以下特點。
。1)反映了MATLAB技術的發展和最新的應用成果。
近年來,MATLAB版本不斷更新,功能不斷完善。2008年,MathWorks公司推出了MAllLAB撮新的版本R2008b(MATLAB 7.7)。該版本集成了最新的:MATLAB 7.7編譯器、Simulink 7.2仿真軟件以及很多工具箱,增加了很多新的功能和特性,內容相當豐富。本書以MATLAB 7.7版為基礎,全面介紹。MATL,AB的各種功能與應用。
在MKILAB版本不斷更新的同時,MATLAB的應用領域也得到不斷拓展。本書介紹了MATLAB一些學科方面的應用工具箱和應用案例,能起到引導、示范的作用。
。2)體現基本原理,突出應用特色。
本書在介紹MATLAB基本功能的同時,介紹具體的實現原理,但最終以應用為目的,體現了突出基本原理是為了更好地應用,使應用更富有規律的理念。本書讓讀者在理解算法原理的基礎上使用MATLAB的功能,使教材既成為教學內容的載體,也成為思維方法和認知過程的載體。例如,在介紹數值計算功能時,盡可能介紹相關的算法背景,使學生能得到基本數值計算方法的訓練,這對培養倉撕能力是很有必要的。
第1章 MATLAB基礎知識
1.1 MATLAB的發展與主要功能
1.1.1 MATLAB的發展
1.1.2 MATLAB的主要功能
1.2 MATLAB的集成開發環境
1.2.1 MATLAB操作界面
1.2.2 MATLAB的搜索路徑
1.3 MATLAB的幫助功能
1.3.1 幫助界面
1.3.2 幫助命令
1.3.3 演示系統
1.4 MATLAB的變量和數據操作
1.4.1 變量與賦值
1.4.2 變量的管理
1.4.3 數據的輸出格式
1.5 MATLAB矩陣及其基本運算
1.5.1 矩陣的生成
1.5.2 冒號表達式
1.5.3 矩陣的拆分
1.5.4 算術運算
1.5.5 關系運算
1.5.6 邏輯運算
1.6 字符串
思考與實驗
第2章 MATLAB程序設計
2.1 M文件
2.1.1 M文件的建立與打開
2.1.2 M文件的分類
2.2 程序控制結構
2.2.1 順序結構
2.2.2 選擇結構
2.2.3 循環結構
2.3 函數文件
2.3.1 函數文件的基本結構
2.3.2 函數調用
2.3.3 函數參數的可調性
2.3.4 全局變量與局部變量
2.4 程序調試
2.4.1 程序調試概述
2.4.2 MATLAB調試菜單
2.5 程序性能分析與優化
2.5.1 程序性能分析
2.5.2 程序優化
思考與實驗
第3章 圖形繪制
3.1 二維曲線的繪制
3.1.1 繪制二維曲線
3.1.2 設置曲線樣式
3.1.3 圖形標注與坐標控制
3.1.4 對函數自適應采樣的繪圖函數
3.1.5 多圖形顯示
3.1.6 其他坐標系
3.1.7 其他二維圖形
3.2 三維圖形的繪制
3.2.1 三維曲線
3.2.2 三維曲面
3.2.3 其他三維圖形
3.3 圖形修飾處理
3.3.1 視點處理
3.3.2 色彩處理
3.3.3 光照處理
3-3.4 圖形的裁剪處理
3.4 隱函數繪圖
3.5 圖像處理與動畫制作
3.5.1 圖像處理
3.5.2 動畫制作
思考與實驗
第4章 線性代數中的數值計算
4.1 特殊矩陣的生成
4.1.1 通用的特殊矩陣
4.1.2 面向特定應用的特殊矩陣
4.2 矩陣分析
4.2.1 矩陣結構變換
4.2.2 矩陣求值
4.2.3 矩陣的特征值與特征向量
4.3 線性方程組求解
4.3.1 矩陣求逆及線性代數方程組求解
4.3.2 利用左除運算符求解線性方程組
4.4 矩陣分解
4.4.1 矩陣的LU分解
4.4.2 矩陣的QR分解
4.4.3 矩陣的Cholesky分解
4.5 超越函數運算
4.6 稀疏矩陣的處理
4.6.1 矩陣存儲方式
4.6.2 矩陣的稀疏存儲方式
4.6.3 稀疏矩陣應用舉例
思考與實驗
第5章 數據處理與多項式計算
5.1 數據統計處理
5.1.1 最大值和最小值
5.1.2 求和與求積
5.1.3 平均值和中值
5.1.4 累加和與累乘積
5.1.5 標準方差與相關系數
5.1.6 排序
5.2 數據插值
5.2.1 一維數據插值
5.2.2 維數據插值
5.3 曲線擬合
5.4 離散傅立葉變換
5.4.1 離散傅立葉變換算法概述
5.4.2 離散傅立葉變換的實現
5.5 多項式計算
5.5.1 多項式的四則運算
5.5.2 多項式的導函數
5.5.3 多項式的求值
5.5.4 多項式求根
5.6 非線性方程數值求解
5.6.1 單變量非線性方程求解
5.6.2 非線性方程組的求解
思考與實驗
第6章 數值微積分與常微分
方程求解
6.1 數值微分
6.1.1 數值差分與差商
6.1.2 數值微分的實現
6.2 數值積分
6.2.1 數值積分的原理
6.2.2 定積分的數值求解實現
6.2.3 多重定積分的數值求解實現
6.3 常微分方程的數值求解
6.3.1 龍格.庫塔法簡介
6.3.2 常微分方程數值求解的實現
思考與實驗
第7章 符號計算
7.1 符號對象及其運算
7.1.1 建立符號對象:
7.1.2 符號表達式運算
7.1.3 符號表達式中變量的確定
7.1.4 符號矩陣
7.2 符號微積分
7.2.1 符號極限
7.2.2 符號導數
7.2.3 符號積分
7.3 級數
7.3.1 級數符號求和
7.3.2 函數的泰勒級數
7.4 符號方程求解
7.4.1 符號代數方程求解
7.4.2 符號常微分方程求解
思考與實驗
第8章 圖形句柄
8.1 圖形對象及其句柄
8.1.1 圖形對象
8.1.2 圖形對象句柄
8.1.3 圖形對象屙眭
8.2 圖形窗口對象與坐標軸
8.2.1 圖形窗口對象
8.2.2 坐標軸
8.3 核心圖形對象
8.3.1 曲線對象
8.3.2 曲面對象
8.3.3 文本對象
8.3.4 其他核心對象
思考與實驗
第9章 圖形用戶界面設計
9.1 用戶界面對象
9.1.1 用戶界面對象概述
9.1.2 控件的公共屬性
9.1.3 回調函數
9.1.4 GUI的設計方式
9.2 圖形用戶界面設計工具
9.2.1 圖形用戶界面設計窗口
9.2.2 對象屬性查看器
9.2.3 菜單編輯器
9.2.4.位置調整工具
9.2.5 對象瀏覽器
9.2.6 Tab順序編輯器
9.2.7 GLYIDE設計示例
9.3 GUI編程
9.3.1 建立控件對象
9.3.2 建立用戶菜單
9.3.3 建立快捷菜單
思考與實驗
第10章 Simulink仿真環境
10.1 初識Simulink——一個簡單的仿真實例
10_2仿真模型的建立
10.2.1 Simulink的基本模塊
10.2.2 模塊操作
10.2.3 模塊的連接
10.2.4 模塊的參數和屬性設置
10.3 系統的仿真與分析
10.3.1 設置仿真參數
10.3.2 仿真結果分析
10.3.3 系統仿真實例
10.4 子系統與封裝
10.4.1 子系統的建立
10.4.2 子系統的條件執行
10.4.3 子系統的封裝
10.5 S函數的設計與應用
10.5.1 用MATL_AB語言編寫S函數
10.5.2 S函數的應用
思考與實驗
第11章 MATLAB應用接口
11.1 MATLAB與Word和Excel的混合使用
11.1.1 Notebook的使用
11.1.2 SpreadsheetLink的使用
11.2 MATLAB數據接口
11.2.1 文件輸入/{俞出操作
11.2.2 MAT文件與應用
11.2.3 多媒體文件的讀寫
11.3 MATLAB編譯器
11.3.1 MATL,AB編譯器的配置與使用
11.3.2 MATLABBuilder的使用
11.4 MATLAB與其他語青的接口
l1.4.1 MEX文件
11.4.2 MATLAB引擎
思考與實驗
第12章 MATLAB的學科應用
12.1 MATLAB在優化問題中的應用
12.1.1 優化模型與優化工具
12.1.2 應用實例
12.2 MATLAB在控制系統中的應用
12.2.1 控制系統工具箱
12.2.2 應用實例
12.3 MATLAB在信號處理中的應用
12.3.1 信號處理工具箱與Simulink模塊集
12.3.2 應用實例
12.4 MATAB在數字圖像處理中的應用
12.4.1 圖像處理工具箱
12.4.2 應用實例
12.5 MATLAB在經濟和金融領域中的應用
12.5.1 經濟和金融領域的工具箱
12.5.2 應用實例
思考與實驗
第1章 MATLAB基礎知識
1.2 MATLAB的集成開發環境
MATLAB采用流行的圖形用戶操作界面,集命令的輸入、執行、修改、調試于一體,操作非常直觀和方便。在使用MATLAB之前,首先要安裝MATLAB系統。其安裝過程非常簡單,只要執行安裝盤上的setup.exe文件來啟動安裝過程,然后按照系統提示進行操作即可。安裝完成后,就可以使用MATLAB了。
1.2.1 MATLAB操作界面
在Windows桌面,單擊任務欄上的“開始”按鈕,選擇“所有程序”菜單項,然后選擇“MATLAB”程序組中的“MATLAB R2008b”程序選項,就可啟動MATLAB系統。啟動MATLAB后,將進入MATLAB 7.7集成開發環境,如圖1.2所示。MATLAB 7.7集成開發環境包括多個窗口。除MATLAB主窗口外,還有命令窗口(Command Window)、工作空間(Workspace)窗口、命令歷史(Command History)窗口和當前目錄(Current Directory)窗口。這些窗口都可以內嵌在MATLAB主窗口中,組成MATLAB的工作界面。此外,在MATLAB主窗口的左下角,還有一個Start按鈕。