本書從MATLAB入門的角度出發，系統介紹了MATLAB的基礎知識及其應用。全書共分兩篇15章，第1～10章為基礎篇，介紹入門基礎、基本計算、數組和矩陣、數值計算、符號計算、圖形繪制、圖像處理、M程序設計、GUI圖形用戶界面、MATLAB工具箱等基礎知識；第11～15章為應用篇，介紹MATLAB在圖像處理、GUI設計、神經網絡、信號處理、大數據處理等方面的應用。
尚濤，2006年博士畢業于日本高知工科大學系統工程專業，現為北京航空航天大學網絡空間安全副教授，中國電子學會信息論分會 委員，中國人工智能學會 智能機器人專業委員會 委員；主持國家重點研發計劃項目子課題、國家自然科學基金面上項目、國際合作、教育部留學回國人員科研啟動基金項目、中國博士后科學基金項目、國防863計劃項目、中央高校基本科研業務費專項資金項目等多項。
基 礎 篇
第1章 入門基礎 3
1.1 MATLAB概述 3
1.1.1 MATLAB的優勢特點 4
1.1.2 MATLAB的計算實例 5
1.2 MATLAB安裝方法 8
1.3 MATLAB環境介紹 10
1.4 預備知識 11
1.4.1 仿真的分類 12
1.4.2 仿真的發展 13
1.4.3 常見的仿真軟件 13
1.5 拓展知識 15
1.6 思考問題 16
1.7 常見問題 16
第2章 基本計算 17
2.1 入門實例 17
2.2 變量 18
2.2.1 預定義變量 18
2.2.2 用戶自定義變量 18
2.2.3 表達式 19
2.2.4 逗號與分號的區別 19
2.3 基本數據類型 20
2.3.1 數值類型 20
2.3.2 邏輯類型 20
2.3.3 字符串類型 20
2.3.4 單元類型 21
2.3.5 結構類型 22
2.4 基本運算 23
2.4.1 算術運算 23
2.4.2 關系運算 24
2.4.3 邏輯運算 25
2.4.4 數學函數 25
2.5 拓展知識 27
2.6 思考問題 29
2.7 常見問題 29
附錄A C語言中結構變量的定義及使用 30
A.1 C語言中結構變量的定義 30
A.2 C語言中結構變量的使用 31
第3章 數組和矩陣 32
3.1 入門實例 32
3.2 數組計算 34
3.2.1 數組的創建 34
3.2.2 數組的訪問 36
3.2.3 數組的運算 37
3.3 矩陣計算 39
3.3.1 矩陣的創建 39
3.3.2 矩陣的訪問 40
3.3.3 矩陣的運算 40
3.4 符號的作用 45
3.5 拓展知識 45
3.6 思考問題 46
3.7 常見問題 46
附錄B 矩陣的對角化 48
B.1 對角化 48
B.2 實對稱矩陣的對角化 49
第4章 數值計算 50
4.1 入門實例 50
4.2 數據分析 52
4.3 數據插值 53
4.4 數據擬合 54
4.5 多項式運算 55
4.5.1 多項式的創建 55
4.5.2 多項式的求根 56
4.5.3 多項式的乘運算 56
4.5.4 多項式的除運算 57
4.5.5 多項式的微積分 57
4.6 代數方程求解 58
4.7 微分方程求解 60
4.8 拓展知識 61
4.8.1 Lyapunov方程的計算求解 62
4.8.2 Sylvester方程的計算求解 64
4.8.3 Riccati方程的計算求解 67
4.9 思考問題 68
4.10 常見問題 68
附錄C 最小二乘法和微積分基本概念 68
C.1 最小二乘法 69
C.2 微積分的基本概念 69
第5章 符號計算 72
5.1 入門實例 72
5.2 符號變量的創建 73
5.3 符號表達式運算 74
5.3.1 算術運算 74
5.3.2 函數運算 75
5.4 符號微積分 77
5.5 符號方程求解 81
5.6 拓展知識 84
5.6.1 基本指令 84
5.6.2 調用MAPLE函數 85
5.6.3 運行MAPLE程序 87
5.7 思考問題 88
5.8 常見問題 88
附錄D 微分方程基礎 89
D.1 微分方程的概念 89
D.2 初等積分法 89
D.3 一階線性微分方程 89
D.4 常系數線性微分方程 90
D.5 初值問題數值解 90
第6章 圖形繪制 92
6.1 入門實例 92
6.2 可視化數據的分類 93
6.3 二維繪圖 94
6.3.1 基本繪圖函數 94
6.3.2 繪圖控制符 95
6.3.3 其他繪圖函數 96
6.4 三維繪圖 97
6.4.1 三維曲線圖 98
6.4.2 三維網格圖 98
6.4.3 三維曲面圖 100
6.5 圖形窗口的控制與操作 100
6.5.1 子窗口繪制 101
6.5.2 窗口的刷新 103
6.5.3 窗口的視點 104
6.6 圖形繪制的輔助操作 105
6.7 拓展知識 107
6.8 思考問題 108
6.9 常見問題 108
附錄E 計算機圖形學基礎 108
第7章 圖像處理 110
7.1 入門實例 110
7.2 MATLAB數字圖像處理 112
7.2.1 圖像文件輸入/輸出 112
7.2.2 圖像顯示 113
7.2.3 圖像幾何運算 120
7.2.4 圖像亮度調整 123
7.2.5 圖像斑點去除 125
7.2.6 圖像輪廓提取 127
7.2.7 圖像邊界提取 127
7.2.8 圖像間的運算 128
7.2.9 特定區域處理 129
7.3 拓展知識 130
7.3.1 傅里葉變換 131
7.3.2 離散余弦變換 132
7.3.3 Radon變換 134
7.4 思考問題 136
7.5 常見問題 137
附錄F 圖像處理基礎 137
F.1 圖像數字化 138
F.2 圖像的類型 139
F.3 數字圖像的存儲 139
第8章 M程序設計 143
8.1 入門實例 143
8.2 MATLAB編程特點 144
8.3 M文件形式 146
8.3.1 基本組成結構 146
8.3.2 腳本文件 147
8.3.3 函數文件 147
8.3.4 局部變量和全局變量 149
8.4 控制結構 150
8.4.1 順序結構 150
8.4.2 分支結構 151
8.4.3 循環結構 153
8.4.4 其他流程控制語句 154
8.5 M文件調試 155
8.6 M文件的編程規范 158
8.7 拓展知識 159
8.7.1 MATLAB調用其他程序的方法 160
8.7.2 其他程序調用MATLAB內置函數
的方法 168
8.8 思考問題 172
8.9 常見問題 173
附錄G 即時編譯技術 173
第9章 GUI圖形用戶界面設計 174
9.1 入門實例 174
9.2 GUI設計工具介紹 175
9.2.1 GUIDE的啟動方法 176
9.2.2 GUI文件的構成 177
9.2.3 GUIDE的構成 180
9.3 GUI設計方法 184
9.4 用戶控件的制作 184
9.4.1 控件對象的描述 185
9.4.2 控件對象的屬性 185
9.4.3 對話框設計 187
9.4.4 用戶控件的設計實例 191
9.5 用戶菜單的制作 193
9.5.1 用戶菜單的制作方法 194
9.5.2 用戶菜單的設計實例 194
9.6 M文件的函數構成 196
9.6.1 函數說明 196
9.6.2 參數說明 196
9.6.3 GUIDE數據傳遞機制 197
9.6.4 函數使用實例 197
9.7 拓展知識 199
9.8 思考問題 200
9.9 常見問題 200
附錄H 可視化開發 201
第10章 MATLAB工具箱 203
10.1 入門實例 203
10.2 工具箱分類 205
10.3 Simulink工具箱 207
10.3.1 Simulink的啟用方法 208
10.3.2 Simulink模塊庫簡介 209
10.3.3 Simulink建模與仿真 213
10.3.4 Simulink建模實例 215
10.3.5 Simulink建模仿真命令 217
10.4 信號處理工具箱 218
10.4.1 工具箱簡介 218
10.4.2 SPTool工具 219
10.4.3 信號處理實例 220
10.4.4 信號處理命令函數 225
10.5 通信工具箱 232
10.5.1 工具箱簡介 232
10.5.2 通信命令函數 236
10.5.3 通信系統模塊集 237
10.5.4 通信系統性能仿真 242
10.6 神經網絡工具箱 245
10.6.1 工具箱簡介 245
10.6.2 神經網絡工具 250
10.6.3 神經網絡應用實例 251
10.6.4 神經網絡命令函數 258
10.7 大數據處理工具箱 262
10.7.1 工具箱簡介 262
10.7.2 大數據存儲 263
10.7.3 Tall數組 266
10.7.4 MapReduce 269
10.8 拓展知識 271
10.9 思考問題 273
10.10 常見問題 274
應 用 篇
第11章 圖像處理方面的應用 277
11.1 典型問題 277
11.2 主要思路 277
11.3 圖像處理預備知識 277
11.4 MATLAB函數 278
11.5 MATLAB的實現方式 278
11.6 思考 287
第12章 GUI設計方面的應用 288
12.1 典型問題 288
12.2 主要思路 288
12.3 游戲設計預備知識 289
12.4 MATLAB函數 289
12.5 MATLAB的實現方式 290
12.6 思考 298
第13章 神經網絡方面的應用 299
13.1 典型問題 299
13.2 主要思路 299
13.3 神經網絡預備知識 300
13.4 MATLAB函數 301
13.5 MATLAB的實現方式 301
13.6 思考 305
第14章 信號處理方面的應用 306
14.1 典型問題 306
14.2 主要思路 306
14.3 信號處理預備知識 307
14.4 MATLAB函數 307
14.5 MATLAB的實現方式 308
14.5.1 設計過程 308
14.5.2 調試分析 311
14.6 思考 317
第15章 大數據處理方面的應用 318
15.1 典型問題 318
15.2 主要思路 318
15.3 MapReduce預備知識 319
15.4 MATLAB函數 320
15.5 MATLAB的實現方式 320
15.6 思考 328
參考文獻 329
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