MATLAB R2020a完全自學(xué)一本通

第1部分
第1章 MATLAB R2020a概述 1
1．1 MATLAB簡介 2
1．1．1 MathWorks及其產(chǎn)品概述 2
1．1．2 MATLAB與其他數(shù)學(xué)軟件 2
1．1．3 MATLAB的主要特點(diǎn) 3
1．1．4 MATLAB系統(tǒng)的組成 3
1．1．5 MATLAB應(yīng)用程序簡介 4
1．2 MATLAB R2020a的目錄結(jié)構(gòu) 5
1．3 MATLAB R2020a的工作環(huán)境 6
1．3．1 選項(xiàng)卡/面板 6
1．3．2 命令行窗口 7
1．3．3 工作區(qū)窗口 8
1．4 MATLAB的通用命令 8
1．5 MATLAB文件管理 9
1．5．1 當(dāng)前文件夾窗口 9
1．5．2 搜索路徑及其設(shè)置 10
1．6 MATLAB幫助系統(tǒng) 12
1．6．1 純文本幫助 12
1．6．2 演示（Demos）幫助 13
1．6．3 幫助導(dǎo)航瀏覽器 13
1．7 初步使用MATLAB 13
1．8 本章小結(jié) 14

第2章 MATLAB基礎(chǔ)知識 15
2．1 數(shù)據(jù)類型 16
2．1．1 數(shù)值類型 16
2．1．2 邏輯類型 20
2．1．3 字符和字符串 22
2．1．4 函數(shù)句柄 24
2．1．5 結(jié)構(gòu)體類型 26
2．1．6 數(shù)組類型 29
2．1．7 單元數(shù)組類型 31
2．1．8 map容器類型 34
2．2 基本矩陣操作 38
2．2．1 矩陣和數(shù)組的概念及其區(qū)別 38
2．2．2 矩陣的構(gòu)造 39
2．2．3 矩陣大小及結(jié)構(gòu)的改變 43
2．2．4 矩陣下標(biāo)引用 44
2．2．5 矩陣信息的獲取 47
2．2．6 矩陣的保存和加載 52
2．3 運(yùn)算符 57
2．3．1 算術(shù)運(yùn)算符 58
2．3．2 關(guān)系運(yùn)算符 59
2．3．3 邏輯運(yùn)算符 60
2．3．4 運(yùn)算優(yōu)先級 61
2．4 字符串處理函數(shù) 62
2．4．1 字符串的構(gòu)造 62
2．4．2 字符串比較函數(shù) 64
2．4．3 字符串查找和替換函數(shù) 64
2．4．4 字符串―數(shù)值轉(zhuǎn)換 66
2．5 本章小結(jié) 66
第3章 數(shù)組與矩陣 67
3．1 數(shù)組運(yùn)算 68
3．1．1 數(shù)組的創(chuàng)建和操作 68
3．1．2 數(shù)組的常見運(yùn)算 71
3．2 矩陣操作 76
3．2．1 創(chuàng)建矩陣 76
3．2．2 改變矩陣大小 80
3．2．3 重構(gòu)矩陣 83
3．3 矩陣元素的運(yùn)算 83
3．3．1 矩陣的加減法運(yùn)算 83
3．3．2 矩陣的乘法運(yùn)算 84
3．3．3 矩陣的除法運(yùn)算 86
3．3．4 矩陣的冪運(yùn)算 86
3．3．5 矩陣元素的查找 87
3．3．6 矩陣元素的排序 88
3．3．7 矩陣元素的求和 88
3．3．8 矩陣元素的求積 89
3．3．9 矩陣元素的差分 90
3．4 矩陣運(yùn)算 91
3．4．1 矩陣分析 91
3．4．2 矩陣分解 96
3．4．3 特征值和特征向量 102
3．5 稀疏矩陣 104
3．5．1 稀疏矩陣的存儲方式 104
3．5．2 稀疏矩陣的生成 104
3．5．3 稀疏矩陣的運(yùn)算 109
3．6 本章小結(jié) 109
第4章 MATLAB編程基礎(chǔ) 110
4．1 M文件編輯器 111
4．2 變量 114
4．2．1 變量的命名 114
4．2．2 變量的類型 114
4．2．3 MATLAB默認(rèn)的特殊變量 115
4．2．4 關(guān)鍵字 115
4．3 MATLAB的控制流 116
4．3．1 順序結(jié)構(gòu) 116
4．3．2 if-else-end分支結(jié)構(gòu) 117
4．3．3 switch-case結(jié)構(gòu) 118
4．3．4 try-catch結(jié)構(gòu) 120
4．3．5 for循環(huán)結(jié)構(gòu) 121
4．3．6 while循環(huán)結(jié)構(gòu) 123
4．4 控制程序流的其他常用指令 124
4．4．1 return指令 124
4．4．2 input和keyboard指令 124
4．4．3 yesinput指令 125
4．4．4 pause指令 125
4．4．5 continue指令 125
4．4．6 break指令 126
4．4．7 error和warning指令 126
4．5 腳本和函數(shù) 127
4．5．1 腳本 127
4．5．2 函數(shù) 128
4．5．3 M文件的一般結(jié)構(gòu) 129
4．5．4 匿名函數(shù)、子函數(shù)、私有函數(shù)與私有目錄 131
4．5．5 重載函數(shù) 132
4．5．6 eval和feval函數(shù) 133
4．5．7 內(nèi)聯(lián)函數(shù) 135
4．5．8 向量化和預(yù)分配 138
4．5．9 函數(shù)的函數(shù) 138
4．5．10 P碼文件 139
4．6 M文件中變量的檢測與傳遞 141
4．6．1 輸入/輸出變量檢測指令 141
4．6．2 “可變數(shù)量”輸入/輸出變量 141
4．6．3 跨空間變量傳遞和賦值 143
4．7 MATLAB程序的調(diào)試 145
4．7．1 程序調(diào)試的基本概念 145
4．7．2 直接調(diào)試法 146
4．7．3 使用調(diào)試函數(shù)進(jìn)行調(diào)試 147
4．7．4 工具調(diào)試法 150
4．7．5 程序的性能優(yōu)化技術(shù) 151
4．8 本章小結(jié) 152
第5章 數(shù)據(jù)可視化 153
5．1 圖形繪制 154
5．1．1 離散數(shù)據(jù)及離散函數(shù) 154
5．1．2 連續(xù)函數(shù) 155
5．1．3 圖形繪制示例 155
5．1．4 圖形繪制的基本步驟 157
5．2 二維圖形繪制 157
5．2．1 plot指令 158
5．2．2 柵格 162
5．2．3 文字說明 162
5．2．4 線型、標(biāo)記和顏色 165
5．2．5 坐標(biāo)軸設(shè)置 168
5．2．6 圖形疊繪 169
5．2．7 子圖繪制 169
5．2．8 交互式繪圖 171
5．2．9 雙坐標(biāo)軸繪制 172
5．2．10 fplot繪圖指令 173
5．2．11 ezplot繪圖指令 174
5．2．12 特殊坐標(biāo)軸繪圖 174
5．2．13 二維特殊圖形函數(shù) 176
5．3 三維圖形繪制 180
5．3．1 曲線圖繪制 180
5．3．2 網(wǎng)格圖繪制 181
5．3．3 曲面圖繪制 182
5．3．4 光照模型 183
5．3．5 繪制等值線圖 184
5．4 四維圖形可視化 185
5．4．1 用顏色描述第四維 185
5．4．2 其他函數(shù) 186
5．5 本章小結(jié) 187
第2部分
第6章 數(shù)據(jù)分析 188
6．1 多項(xiàng)式及其函數(shù) 189
6．1．1 多項(xiàng)式的表達(dá)式和創(chuàng)建 189
6．1．2 多項(xiàng)式求根 190
6．1．3 多項(xiàng)式的四則運(yùn)算 191
6．1．4 多項(xiàng)式的導(dǎo)數(shù)、積分與估值 193
6．1．5 多項(xiàng)式運(yùn)算函數(shù)及操作指令 194
6．1．6 有理多項(xiàng)式 195
6．2 數(shù)據(jù)插值 196
6．2．1 一維插值 196
6．2．2 二維插值 199
6．3 函數(shù)的極限 200
6．3．1 極限的概念 201
6．3．2 求極限的函數(shù) 201
6．4 函數(shù)數(shù)值積分 202
6．4．1 數(shù)值積分問題的數(shù)學(xué)表述 202
6．4．2 一元函數(shù)的數(shù)值積分 203
6．4．3 多重?cái)?shù)值積分 204
6．5 本章小結(jié) 205
第7章 符號計(jì)算 206
7．1 MATLAB符號計(jì)算概述 207
7．2 符號對象和符號表達(dá)式 207
7．2．1 符號對象的創(chuàng)建命令 207
7．2．2 符號對象的創(chuàng)建示例 208
7．2．3 符號計(jì)算中的運(yùn)算符和函數(shù) 211
7．2．4 符號對象的類別識別函數(shù) 214
7．2．5 符號表達(dá)式中的變量確定 216
7．2．6 符號精度計(jì)算 217
7．3 符號表達(dá)式操作 219
7．3．1 符號表達(dá)式顯示 219
7．3．2 符號表達(dá)式合并 219
7．3．3 符號表達(dá)式展開 220
7．3．4 符號表達(dá)式嵌套 221
7．3．5 符號表達(dá)式分解 221
7．3．6 符號表達(dá)式化簡 222
7．4 符號表達(dá)式替換 223
7．4．1 subs替換函數(shù) 223
7．4．2 subexpr替換函數(shù) 224
7．5 符號函數(shù)的操作 225
7．5．1 復(fù)合函數(shù)操作 225
7．5．2 反函數(shù)操作 226

7．6 符號微積分 227
7．6．1 符號表達(dá)式的極限 227
7．6．2 符號表達(dá)式的微分 228
7．6．3 符號表達(dá)式的積分 230
7．6．4 符號表達(dá)式的級數(shù)求和 231
7．6．5 符號表達(dá)式的泰勒級數(shù) 231
7．7 符號積分變換 232
7．7．1 傅里葉變換及其反變換 233
7．7．2 拉普拉斯變換及其反變換 234
7．7．3 Z變換及其反變換 234
7．8 符號代數(shù)方程求解 236
7．9 符號微分方程求解 238
7．10 符號分析可視化 240
7．10．1 funtool分析界面 240
7．10．2 taylortool分析界面 243
7．11 本章小結(jié) 244
第8章 概率統(tǒng)計(jì) 245
8．1 產(chǎn)生隨機(jī)變量 246
8．1．1 二項(xiàng)分布的隨機(jī)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生 246
8．1．2 正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生 246
8．1．3 常見分布的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生 247
8．2 概率密度計(jì)算 248
8．2．1 通用函數(shù)概率密度值 248
8．2．2 專用函數(shù)概率密度值 250
8．3 累積概率分布 251
8．3．1 通用函數(shù)累積概率值 251
8．3．2 專用函數(shù)累積概率值 252
8．4 統(tǒng)計(jì)特征 253
8．4．1 平均值、中值 253
8．4．2 數(shù)據(jù)比較 254
8．4．3 期望 255
8．4．4 方差和標(biāo)準(zhǔn)差 255
8．4．5 協(xié)方差與相關(guān)系數(shù) 255
8．5 統(tǒng)計(jì)作圖 257
8．5．1 正整數(shù)頻率表 257
8．5．2 累積分布函數(shù)圖形 257
8．5．3 最小二乘擬合直線 258
8．5．4 繪制正態(tài)分布概率圖形 259
8．5．5 樣本數(shù)據(jù)的盒圖 259
8．5．6 參考線繪制 260
8．5．7 樣本概率圖形 262
8．5．8 正態(tài)擬合直方圖 262
8．6 本章小結(jié) 263
第9章 數(shù)學(xué)建模函數(shù) 264
9．1 曲線擬合函數(shù) 265
9．1．1 多項(xiàng)式擬合 265
9．1．2 加權(quán)最小方差（WLS）擬合原理及示例 266
9．1．3 非線性曲線擬合 268
9．2 參數(shù)估計(jì)函數(shù) 269
9．2．1 常見分布的參數(shù)估計(jì) 269
9．2．2 點(diǎn)估計(jì) 271
9．2．3 區(qū)間估計(jì) 273
9．3 參數(shù)傳遞 273
9．3．1 輸入和輸出參數(shù)的數(shù)目 274
9．3．2 可變數(shù)目的參數(shù)傳遞 275
9．3．3 返回被修改的輸入?yún)?shù) 275
9．3．4 全局變量 276
9．4 本章小結(jié) 277
第10章 經(jīng)典智能算法 278
10．1 粒子群算法的MATLAB實(shí)現(xiàn) 279
10．1．1 基本原理 279
10．1．2 程序設(shè)計(jì) 280
10．1．3 經(jīng)典應(yīng)用 286
10．2 遺傳算法的MATLAB實(shí)現(xiàn) 290
10．2．1 基本原理 291
10．2．2 程序設(shè)計(jì) 293
10．2．3 經(jīng)典應(yīng)用 298
10．3 蟻群算法概述 304
10．3．1 基本原理 304
10．3．2 程序設(shè)計(jì) 305
10．3．3 經(jīng)典應(yīng)用 307
10．4 本章小結(jié) 314
第3部分
第11章 偏微分方程工具箱 315
11．1 偏微分方程工具箱介紹 316
11．1．1 偏微分方程常見類型介紹 316
11．1．2 偏微分方程工具箱簡介 321
11．2 求解偏微分方程示例 323
11．2．1 求解橢圓方程 323
11．2．2 求解拋物線方程 327
11．2．3 求解雙曲線方程 331
11．2．4 求解特征值方程 335
11．3 本章小結(jié) 338
第12章 優(yōu)化工具箱 339
12．1 優(yōu)化工具箱及最優(yōu)化問題介紹 340
12．1．1 優(yōu)化工具箱中的常用函數(shù) 340
12．1．2 最優(yōu)化問題 343
12．2 線性規(guī)劃 346
12．2．1 線性規(guī)劃函數(shù) 346
12．2．2 線性規(guī)劃問題的應(yīng)用 347
12．3 無約束非線性規(guī)劃 355
12．3．1 基本數(shù)學(xué)原理介紹 356
12．3．2 無約束非線性規(guī)劃函數(shù) 356
12．3．3 無約束非線性規(guī)劃問題的應(yīng)用 360
12．4 二次規(guī)劃 360
12．4．1 二次規(guī)劃函數(shù)quadprog 360
12．4．2 二次規(guī)劃問題的應(yīng)用 362
12．5 有約束最小化 363
12．5．1 有約束最小化函數(shù)fmincon 363
12．5．2 有約束最小化應(yīng)用 366
12．6 目標(biāo)規(guī)劃 367
12．6．1 目標(biāo)規(guī)劃函數(shù)fgoalattain 367
12．6．2 目標(biāo)規(guī)劃應(yīng)用 370
12．7 最大最小化 373
12．7．1 最大最小化函數(shù)fminimax 374
12．7．2 最大最小化應(yīng)用 375
12．8 本章小結(jié) 377
第13章 小波分析工具箱 378
13．1 小波分析 379
13．1．1 小波分析概述 379
13．1．2 傅里葉變換和小波變換 380
13．1．3 多分辨分析 383
13．1．4 小波包分析 385
13．1．5 幾種常用的小波 388
13．1．6 小波應(yīng)用演示示例 390
13．2 小波分析工具箱介紹 392
13．2．1 小波分析工具箱的啟動 392
13．2．2 一維連續(xù)小波分析工具 393
13．2．3 一維離散小波分析工具 397
13．3 小波分析在圖像處理中的應(yīng)用 402
13．3．1 基于小波變換的圖像局部壓縮 403
13．3．2 二維小波變換的圖像壓縮 404
13．3．3 圖像壓縮中閾值的確定與作用命令 407
13．3．4 基于小波包變換的圖像壓縮 409
13．3．5 小波變換用于圖像去噪 410
13．3．6 小波分析用于圖像增強(qiáng) 414
13．3．7 圖像鈍化與銳化 415
13．3．8 小波分析用于圖像融合 418
13．3．9 小波分析用于圖像分解 419
13．4 本章小結(jié) 422
第14章 Simulink仿真基礎(chǔ) 423
14．1 Simulink概述 424
14．1．1 Simulink的基本概念 424
14．1．2 Simulink的工作環(huán)境與啟動 426
14．1．3 Simulink模型的特點(diǎn) 428
14．1．4 Simulink模塊的組成 429
14．1．5 Simulink中的數(shù)據(jù)類型 430
14．1．6 Simulink中的模塊和模塊庫 433
14．1．7 Simulink常用工具 437
14．1．8 Simulink的示例演示 438
14．2 Simulink模型創(chuàng)建 441
14．2．1 Simulink模塊的基本操作 441
14．2．2 模型和模型文件 444
14．2．3 創(chuàng)建模型的基本步驟和技巧 446
14．3 過零檢測和代數(shù)環(huán) 449
14．3．1 過零檢測 449
14．3．2 代數(shù)環(huán) 451
14．4 本章小結(jié) 452
第15章 Simulink仿真應(yīng)用 453
15．1 子系統(tǒng)的創(chuàng)建和封裝 454
15．1．1 子系統(tǒng)介紹 454
15．1．2 創(chuàng)建子系統(tǒng) 455
15．1．3 封裝子系統(tǒng) 456
15．2 仿真模型的分析 459
15．2．1 模型狀態(tài)的確定 459
15．2．2 線性化的數(shù)學(xué)描述 461
15．2．3 平衡點(diǎn)分析 462
15．2．4 微分方程的求解算法 463
15．3 運(yùn)行仿真 464
15．3．1 啟動仿真 465
15．3．2 仿真的配置 467
15．3．3 優(yōu)化仿真過程 472
15．4 模型調(diào)試 474
15．4．1 Simulink調(diào)試器 475
15．4．2 命令行調(diào)試及設(shè)置斷點(diǎn) 475
15．5 Simulink實(shí)例應(yīng)用 476
15．6 本章小結(jié) 481
第4部分
第16章 句柄圖形對象 482
16．1 句柄圖形對象體系 483
16．1．1 句柄圖形組織 483
16．1．2 句柄圖形對象類型簡介 483
16．2 句柄圖形對象操作 484
16．2．1 創(chuàng)建對象 484
16．2．2 訪問對象句柄 486
16．2．3 復(fù)制和刪除對象 488
16．2．4 控制圖形輸出 489
16．2．5 保存句柄 493
16．3 對象屬性設(shè)置 494
16．3．1 設(shè)置屬性 494
16．3．2 設(shè)置默認(rèn)屬性 495
16．3．3 通用屬性 498
16．4 Figure對象 498
16．4．1 Figure對象介紹 498
16．4．2 Figure對象操作 499
16．5 Axes對象 500
16．5．1 標(biāo)簽與外觀 500
16．5．2 位置 501
16．5．3 一圖多軸 502
16．5．4 坐標(biāo)軸控制 505
16．5．5 線條顏色控制 506
16．5．6 繪圖操作 507
16．6 Core對象 508
16．6．1 Core對象介紹 508
16．6．2 Core對象創(chuàng)建示例 509
16．7 Plot對象 509
16．7．1 Plot對象介紹 509
16．7．2 Plot對象創(chuàng)建示例 510
16．7．3 連接變量 510
16．8 Group對象 511
16．8．1 Group對象介紹 511
16．8．2 創(chuàng)建Group對象 511
16．8．3 對象變換 512
16．9 Annotation對象 513
16．9．1 Annotation對象介紹 513
16．9．2 Annotation對象使用示例 513
16．10 本章小結(jié) 514
第17章 圖形用戶界面 515
17．1 圖形用戶界面介紹 516
17．2 圖形用戶界面控件 516
17．2．1 圖形用戶界面控件的創(chuàng)建 517
17．2．2 鼠標(biāo)動作執(zhí)行 519
17．2．3 事件隊(duì)列的執(zhí)行順序 520
17．2．4 回調(diào)函數(shù)的編寫 521
17．3 對話框?qū)ο?524
17．3．1 公共對話框 524
17．3．2 一般對話框 527
17．4 界面菜單 533
17．4．1 菜單建立 534
17．4．2 菜單屬性 534
17．5 編寫M文件 536
17．6 圖形用戶界面創(chuàng)建工具GUIDE 537
17．6．1 利用創(chuàng)建工具GUIDE進(jìn)行GUI設(shè)計(jì) 537
17．6．2 GUIDE創(chuàng)建的工具 543
17．6．3 創(chuàng)建帶Uicontrol控件的圖形用戶界面 545
17．7 本章小結(jié) 546
第18章 文件I/O操作 547
18．1 文件夾的管理 548
18．1．1 當(dāng)前文件夾管理 548
18．1．2 創(chuàng)建文件夾 551
18．1．3 刪除文件夾 552
18．1．4 復(fù)制或移動文件夾 553
18．2 打開和關(guān)閉文件 556
18．2．1 打開文件 556
18．2．2 關(guān)閉文件 557
18．3 工作區(qū)數(shù)據(jù)――MAT文件 558
18．3．1 輸出數(shù)據(jù)到MAT文件 558
18．3．2 讀取MAT文件――load函數(shù) 559
18．3．3 查看MAT文件的變量 559
18．4 讀/寫二進(jìn)制文件 560
18．4．1 寫二進(jìn)制文件 560
18．4．2 讀二進(jìn)制文件 562
18．5 讀/寫文本文件 564
18．5．1 寫文本文件 564
18．5．2 讀文本文件 565
18．5．3 其他讀/寫文本文件的函數(shù) 568
18．6 文件內(nèi)的位置控制 573
18．7 導(dǎo)入數(shù)據(jù) 576
18．8 本章小結(jié) 577