MATLAB应用全解

第一部分MATLAB基础知识
第1章初识MATLAB3
微课视频46分钟
1.1MATLAB简介3
1.2工作界面4
1.2.1命令行窗口5
1.2.2命令历史记录窗口8
1.2.3当前文件夹和路径管理9
1.2.4搜索路径9
1.2.5工作区和数组编辑器11
1.2.6变量的编辑命令12
1.2.7存取数据文件13
1.3通用命令14
1.3.1常用命令14
1.3.2输入内容的编辑14
1.3.3标点15
1.4帮助系统15
1.4.1纯文本帮助15
1.4.2帮助导航16
1.4.3示例帮助16
1.5初步使用MATLAB17
1.6本章小结18
第2章基础知识19
69分钟
2.1基本概念19
2.1.1常量与变量19
2.1.2无穷量和非数值量20
2.1.3标量、向量、矩阵与数组21
2.1.4命令、函数、表达式和语句21
2.1.5数组、矩阵与符号矩阵22
2.2数据类型23
2.2.1数据类型概述23
2.2.2整数类型24
2.2.3浮点数类型26
2.2.4显示格式27
2.2.5常用函数28
2.3基本运算29
2.3.1算术运算29
2.3.2关系运算30
2.3.3逻辑运算30
2.3.4运算符的优先级33
2.3.5常用函数33
2.4向量34
2.4.1向量生成35
2.4.2向量加减和数乘运算37
2.4.3向量点积和叉积运算37
2.5字符串39
2.5.1字符串变量与一维字符数组39
2.5.2对字符串的多项操作40
2.5.3二维字符数组42
2.6小结43
第3章数组44
100分钟
3.1创建数组44
3.1.1创建空数组44
3.1.2创建一维数组45
3.1.3创建二维数组46
3.1.4创建三维数组47
3.1.5创建低维标准数组50
3.1.6创建高维标准数组51
3.2数组属性52
3.2.1数组结构52
3.2.2数组大小53
3.2.3数组维度54
3.2.4数组数据类型54
3.2.5数组内存的占用55
3.3创建特殊数组56
3.3.10-1数组56
3.3.2对角数组56
3.3.3随机数组57
3.3.4魔方数组58
3.4数组操作58
3.4.1保存和装载58
3.4.2索引和寻址59
3.4.3扩展和裁剪61
3.4.4形状改变66
3.4.5数组运算69
3.4.6数组查找72
3.4.7数组排序73
3.4.8高维数组降维73
3.5多维数组及其操作74
3.5.1多维数组属性74
3.5.2多维数组操作75
3.6小结78
第4章矩阵79
66分钟
4.1矩阵基本操作79
4.1.1元素存储次序79
4.1.2元素表示及操作80
4.2创建矩阵83
4.2.1直接输入法83
4.2.2抽取法84
4.2.3拼接法85
4.2.4函数法86
4.2.5拼接函数和变形函数法87
4.2.6加载法89
4.2.7M文件法90
4.2.8复数矩阵输入90
4.2.9大矩阵的生成91
4.3基本运算91
4.3.1矩阵行列式的值91
4.3.2矩阵加减、数乘与乘法92
4.3.3求矩阵的逆92
4.3.4矩阵的除法93
4.3.5求矩阵的秩94
4.3.6求矩阵的特征值与特征向量95
4.3.7矩阵的乘幂与开方95
4.3.8矩阵的指数与对数运算96
4.3.9矩阵转置96
4.3.10矩阵的提取与翻转97
4.4矩阵特征参数98
4.4.1条件数、矩阵的稳定性98
4.4.2特征值和特征向量99
4.4.3范数104
4.4.4条件数106
4.5矩阵的数学函数107
4.5.1三角函数107
4.5.2指数函数和对数函数109
4.5.3复数函数111
4.6稀疏矩阵技术112
4.6.1基本稀疏矩阵112
4.6.2稀疏矩阵函数115
4.7矩阵分解118
4.7.1Cholesky分解118
4.7.2不完全Cholesky分解119
4.7.3LU分解120
4.7.4不完全LU分解121
4.7.5QR分解122
4.7.6操作QR分解结果123
4.7.7奇异值分解123
4.8小结124
第5章符号运算125
55分钟
5.1基本概念125
5.1.1符号对象125
5.1.2符号常量128
5.1.3符号变量128
5.1.4符号表达式、函数与方程129
5.1.5自变量函数133
5.1.6符号矩阵134
5.2符号运算基本内容137
5.2.1符号变量代换137
5.2.2符号对象转换为数值对象138
5.2.3符号表达式化简140
5.2.4符号运算的其他函数143
5.2.5两种特定的符号运算函数144
5.3符号微积分146
5.3.1符号极限运算146
5.3.2符号函数微分运算149
5.3.3符号函数积分运算150
5.3.4符号卷积152
5.3.5符号积分变换152
5.4符号矩阵及其运算155
5.4.1符号矩阵元素访问155
5.4.2符号矩阵基本运算156
5.4.3符号矩阵化简161
5.4.4符号矩阵微分与积分163
5.5符号方程求解164
5.5.1代数方程求解164
5.5.2微分方程求解167
5.6小结169
第二部分MATLAB绘图与程序设计
第6章二维绘图173
50分钟
6.1数据可视化173
6.1.1离散数据可视化173
6.1.2连续函数可视化176
6.2基本二维图形绘制178
6.2.1二维图形绘制步骤178
6.2.2二维基本绘图函数(plot)179
6.2.3快速方程式绘图(fplot,ezplot)182
6.3二维图形的修饰183
6.3.1色彩、线型和点型183
6.3.2坐标轴的调整185
6.3.3刻度和栅格187
6.3.4设置坐标框188
6.3.5图形标识189
6.3.6图案填充192
6.4子图绘制法194
6.5特殊图形的绘制197
6.5.1特殊坐标系图形的绘制197
6.5.2特殊二维图形的绘制201
6.6二维绘图应用206
6.7小结212
第7章三维绘图213
24分钟
7.1三维绘图基础213
7.1.1三维绘图基本步骤213
7.1.2三维绘图基本函数214
7.1.3三维坐标标记及图形标记217
7.2三维网格曲面218
7.2.1绘制三维曲面218
7.2.2栅格数据的生成222
7.2.3网格曲面的绘制命令224
7.2.4隐藏线的显示和关闭227
7.3三维阴影曲面的绘制228
7.3.1带有等高线的阴影曲面绘制228
7.3.2具有光照效果的阴影曲面绘制228
7.4三维图形的控制229
7.4.1设置视角位置229
7.4.2设置坐标轴230
7.5三维图形特殊处理231
7.5.1透视、镂空和裁切231
7.5.2色彩控制233
7.5.3照明和材质处理236
7.5.4简捷绘图函数237
7.6特殊三维图形239
7.6.1螺旋线239
7.6.2抛物面240
7.6.3柱状图241
7.6.4柱体243
7.6.5饼状图244
7.6.6双曲面245
7.6.7三维等高线246
7.6.8三维离散序列图247
7.6.9其他图形247
7.7三维绘图应用248
7.8小结256
第8章程序设计257
20分钟
8.1程序结构257
8.1.1if分支结构257
8.1.2switch分支结构258
8.1.3while循环结构259
8.1.4for循环结构260
8.2控制语句261
8.2.1continue命令261
8.2.2break命令262
8.2.3return命令263
8.2.4input命令263
8.2.5keyboard命令264
8.3文件操作264
8.3.1fopen语句265
8.3.2fclose语句266
8.4程序调试266
8.4.1程序调试命令266
8.4.2程序常见的错误类型267
8.5程序优化271
8.5.1效率优化（时间优化）271
8.5.2内存优化（空间优化）271
8.5.3几个常用的算法程序277
8.6小结285
第9章函数286
22分钟
9.1M文件286
9.1.1M文件概述286
9.1.2变量287
9.1.3脚本文件288
9.1.4函数文件289
9.1.5函数调用290
9.2函数类型294
9.2.1匿名函数294
9.2.2主函数295
9.2.3嵌套函数295
9.2.4子函数296
9.2.5私有函数296
9.2.6重载函数296
9.3参数传递297
9.3.1参数传递概述297
9.3.2输入和输出参数的数目297
9.3.3可变数目的参数传递298
9.3.4返回被修改的输入参数299
9.3.5全局变量300
9.4小结301
第三部分MATLAB高级应用
第10章数据分析与处理305
23分钟
10.1插值305
10.1.1一维插值305
10.1.2二维插值307
10.1.3三维插值309
10.1.4多维插值310
10.1.5样条插值312
10.2曲线拟合313
10.2.1多项式拟合314
10.2.2加权最小方差拟合315
10.3曲线拟合工具317
10.3.1曲线拟合图形用户接口317
10.3.2绘制拟合残差图形318
10.3.3数据预测319
10.4傅里叶分析320
10.4.1离散傅里叶变换320
10.4.2FFT和DFT对比322
10.5图像数据分析324
10.6小结329
第11章微积分运算330
20分钟
11.1极限330
11.2求积运算332
11.2.1积分基本概念332
11.2.2符号积分函数333
11.2.3数值积分函数335
11.3求积算法实现340
11.3.1牛顿-科特斯求积340
11.3.2高斯-勒让德求积342
11.3.3复化求积343
11.3.4龙贝格求积346
11.4微分方程347
11.4.1微分方程的概念347
11.4.2常微分方程的解347
11.4.3微分方程的数值解法353
11.4.4偏微分方程的数值解法354
11.5多元函数的极值358
11.6本章小结360
第12章概率与数理统计361
25分钟
12.1随机数的产生361
12.1.1二项分布随机数361
12.1.2泊松分布随机数362
12.1.3均匀分布随机数363
12.1.4正态分布随机数363
12.1.5其他常见分布随机数363
12.2概率密度函数365
12.2.1常见分布的密度函数作图365
12.2.2通用函数计算概率密度函数值368
12.2.3专用函数计算概率密度函数值369
12.3随机变量的数字特征370
12.3.1平均值、中值371
12.3.2数学期望372
12.3.3协方差及相关系数373
12.3.4中心矩374
12.3.5数据比较374
12.3.6方差376
12.3.7常见分布的期望和方差377
12.4参数估计378
12.4.1常见分布的参数估计378
12.4.2点估计380
12.4.3区间估计382
12.5假设检验382
12.5.1方差已知时的均值假设检验382
12.5.2正态总体均值假设检验383
12.5.3分布拟合假设检验385
12.6方差分析387
12.6.1单因子方差分析387
12.6.2双因子方差分析389
12.7统计图表的绘制390
12.7.1正整数的频率表390
12.7.2经验累积分布函数图形390
12.7.3最小二乘拟合直线391
12.7.4绘制正态分布概率图形392
12.7.5绘制威布尔概率图形392
12.7.6样本数据的箱线图393
12.7.7增加参考线393
12.7.8增加多项式曲线394
12.7.9样本概率图形394
12.7.10附加有正态密度曲线的直方图395
12.7.11在指定的界线之间绘制正态密度曲线395
12.8本章小结396
第13章优化计算397
18分钟
13.1优化参数设置397
13.1.1创建或编辑优化选项397
13.1.2获取优化选项参数400
13.2线性规划400
13.2.1线性规划数学模型401
13.2.2非标准型的标准化402
13.2.3线性规划函数调用格式403
13.2.4线性规划函数参数含义403
13.2.5线性规划函数命令详解405
13.2.6线性规划问题求解406
13.3有约束非线性规划409
13.3.1函数调用格式410
13.3.2函数参数含义410
13.3.3函数命令详解417
13.3.4问题求解417
13.4无约束非线性优化419
13.4.1一维搜索优化函数fminbnd419
13.4.2多维无约束搜索函数fminsearch423
13.4.3多维无约束优化函数fminunc425
13.5多目标规划430
13.5.1理想点法431
13.5.2线性加权和法434
13.5.3最大最小法436
13.5.4多目标规划函数439
13.6二次规划449
13.6.1函数调用格式449
13.6.2函数参数含义449
13.6.3问题求解453
13.7最小二乘最优问题454
13.7.1约束线性最小二乘454
13.7.2非线性数据（曲线）拟合455
13.7.3非负线性最小二乘457
13.8非线性方程的优化解457
13.8.1求单变量函数的零点458
13.8.2求解非线性方程组458
13.9小结460
第四部分Simulink仿真应用
第14章Simulink仿真基础463
30分钟
14.1基本介绍463
14.1.1运行Simulink463
14.1.2初识模块库463
14.1.3打开系统模型465
14.1.4保存系统模型465
14.1.5打印模型框图并生成报告465
14.1.6常用鼠标和键盘操作467
14.1.7环境设置467
14.1.8仿真基本步骤468
14.1.9系统封装469
14.2模块库介绍470
14.2.1信号源模块库471
14.2.2信号输出模块库472
14.2.3表格模块库473
14.2.4数学运算模块库474
14.2.5连续模块库475
14.2.6非线性模块库476
14.2.7离散模块库477
14.2.8信号路由模块库478
14.3模块操作479
14.3.1Simulink模块类型479
14.3.2模块的创建480
14.3.3模块的连接481
14.3.4模块参数设置484
14.4系统仿真484
14.4.1仿真参数设置484
14.4.2启动仿真486
14.4.3仿真结果分析486
14.4.4简单系统的仿真分析486
14.5本章小结491
第15章Simulink子系统492
28分钟
15.1子系统介绍492
15.1.1子系统含义492
15.1.2创建子系统493
15.1.3模型浏览器496
15.2高级子系统498
15.2.1使能子系统498
15.2.2触发子系统501
15.2.3使能触发子系统504
15.2.4交替执行子系统504
15.3子系统封装507
15.3.1封装子系统特征507
15.3.2封装选项设置508
15.4自定义库513
15.5本章小结514
第16章Simulink仿真与调试515
14分钟
16.1仿真参数配置515
16.1.1求解器概述515
16.1.2仿真参数设置516
16.2模型调试520
16.2.1调试器GUI模式521
16.2.2调试器命令行模式522
16.2.3调试器命令522
16.2.4调试器控制524
16.3设置断点525
16.3.1无条件断点526
16.3.2有条件断点527
16.4仿真信息显示529
16.4.1显示模块I/O529
16.4.2显示代数环信息530
16.4.3显示系统状态531
16.4.4显示求解器信息532
16.4.5显示模型中模块的执行顺序533
16.4.6显示系统或模块534
16.5小结535
参考文献536