matlab宝典pdf,matlab教程

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。《MATLAB宝典》的前3版由于讲解细致、内容全面而深受广大读者的喜爱，上市以来长期占据各大MATLAB类图书排行榜的前列。根据广大读者的反馈，作者对第3版进行了调整。本书适用于初、中级MATLAB用户，同时也适合使用MATLAB的本科生、研究生和教师以及广大科研工作人员作为参考用书。

matlab宝典目录

第1部分  MATLAB基础知识       1

第1章  MATLAB概述  2

1.1  MATLAB 2013a简介      2

1.2  MATLAB 2013a的安装  2

1.3  MATLAB 2013a的工作环境  5

1.3.1  操作界面简介    5

1.3.2  运行命令窗口    6

1.3.3  命令窗口的显示方式         7

1.3.4  数值结果的显示方式         8

1.3.5  命令窗口的标点符号         9

1.3.6  输入变量    11

1.3.7  处理复数    13

1.3.8  命令窗口的控制命令         15

1.3.9  使用历史窗口    16

1.3.10 使用实录命令    20

1.3.11 当前目录浏览器和路径管理    21

1.3.12 设置当前目录    22

1.3.13  MATLAB的搜索路径        23

1.3.14 工作空间浏览器和数组编辑器         25

1.3.15 变量的编辑命令         26

1.3.16 数组编辑器         28

1.3.17 存取数据文件    28

1.4  MATLAB 2013a的帮助系统  31

1.4.1  纯文本帮助         31

1.4.2  帮助导航/浏览器       32

1.4.3  Contents帮助文件目录窗口     33

1.4.4  Search帮助文件搜索窗口         33

1.4.5  演示(demo)帮助   34

1.5  小结        35

第2章  数组          36

2.1  创建数值数组        36

2.1.1  一维数组的创建方法         36

2.1.2  二维数组的创建方法         37

2.1.3  使用下标创建三维数组    38

2.1.4  使用低维数组创建三维数组    39

2.1.5  使用创建函数创建三维数组    40

2.1.6  创建低维标准数组    42

2.1.7  创建高维标准数组    43

2.2  操作数值数组        44

2.2.1  选取低维数组的对角元素         44

2.2.2  低维数组的形式转换         45

2.2.3  选取三角矩阵    46

2.2.4  Kronecker乘法   48

2.2.5  高维数组的对称交换         49

2.2.6  高维数组的维序号移动    50

2.2.7  高维数组的广义共轭转置         51

2.2.8  高维数组的降维操作         52

2.3  小结        53

第3章  矩阵和架构     54

3.1  稀疏矩阵        54

3.1.1  稀疏矩阵的存储方式         54

3.1.2  创建稀疏矩阵——使用sparse命令        55

3.1.3  创建稀疏矩阵——使用spdiags命令       56

3.1.4  查看稀疏矩阵的信息         57

3.1.5  稀疏矩阵的图形化信息    58

3.2  字符串数组   59

3.2.1  创建字符串数组——直接输入法    60

3.2.2  创建字符串数组——使用ASCII码  60

3.2.3  创建字符串数组——使用函数         61

3.2.4  处理字符串数组的空格    62

3.2.5  读取字符串数组的信息    63

3.3  构架数组        64

3.3.1  创建单构架数组——使用直接法    65

3.3.2  创建二维构架数组    66

3.3.3  创建三维构架数组    67

3.3.4  使用命令创建构架数组    68

3.3.5  访问构架数组的数据         68

3.3.6  设置构架数组的域属性    71

3.4  小结        73

第4章  矩阵分析          74

4.1  矩阵计算        74

4.1.1  进行范数分析——使用norm函数  74

4.1.2  进行范数分析——使用normest函数     77

4.1.3  条件数分析         79

4.1.4  数值矩阵的行列式    80

4.1.5  符号矩阵的行列式    81

4.1.6  矩阵的化零矩阵         82

4.2  线性方程组   83

4.2.1  非奇异线性方程组    83

4.2.2  奇异线性方程组         84

4.2.3  欠定线性方程组         86

4.2.4  超定线性方程组         87

4.3  矩阵分解        88

4.3.1  Cholesky分解     88

4.3.2  使用Cholesky分解求解方程组         90

4.3.3  不完全Cholesky分解         91

4.3.4  LU分解        92

4.3.5  不完全LU分解  95

4.3.6  QR分解       99

4.3.7  操作QR分解结果      100

4.3.8  奇异值分解         104

4.4  特征值分析   106

4.4.1  特征值和特征向量    106

4.4.2  稀疏矩阵的特征值和特征向量         109

4.4.3  特征值问题的条件数         110

4.4.4  特征值的复数问题    112

4.5  小结        113

第2部分  数据分析     115

第5章  函数分析和数值运算     116

5.1  函数的零点   116

5.1.1  一元函数的零点         116

5.1.2  多元函数的零点         118

5.2  数值积分        120

5.2.1  一元函数的数值积分         120

5.2.2  使用Simulink求解数值积分      122

5.2.3  求解瑕积分         123

5.2.4  矩形区域的多重数值积分         124

5.2.5  变量区域的多重数值积分         125

5.3  概率论和数理统计        129

5.3.1  双变量的概率分布    129

5.3.2  不同概率分布    131

5.3.3  数据分布分析    132

5.3.4  假设检验    133

5.4  小结        138

第6章  高级数值运算          139

6.1  插值        139

6.1.1  一维插值    139

6.1.2  人口数量预测——一维插值实例    140

6.1.3  二维插值    143

6.1.4  绘制二元函数图形——二维插值实例    144

6.1.5  样条插值    146

6.1.6  牛顿插值    147

6.1.7  多项式插值——牛顿插值实例         148

6.1.8  Chebyshev多项式插值      150

6.1.9  多项式插值——Chebyshev多项式插值实例  150

6.2  曲线拟合        152

6.2.1  多项式拟合         153

6.2.2  加权最小方差拟合    154

6.2.3  数据拟合——适用加权最小方差WLS方法    154

6.3  曲线拟合图形界面        158

6.3.1  曲线拟合    158

6.3.2  绘制拟合残差图形    160

6.3.3  进行数据预测    161

6.4  傅里叶分析   163

6.4.1  离散傅里叶变换         163

6.4.2  FFT和DFT   165

6.4.3  DFT的物理含义 166

6.4.4  使用DFS进行插值     168

6.5  小结        171

第7章  优化          172

7.1  常见优化问题        172

7.1.1  无约束非线性优化    172

7.1.2  求解二元函数的最小值——无约束非线性优化    173

7.1.3  非线性最小方差         177

7.1.4  计算函数的非线性最小方差    177

7.1.5  有约束的非线性优化         179

7.1.6  计算多元函数的极值——有约束的非线性优化    180

7.1.7  最小最大值的优化问题    183

7.1.8  优化对比    186

7.1.9  线性规划    187

7.1.10  二次规划  190

7.1.11  使用遗传算法求解二次规划  191

7.2  使用遗传算法求解优化        193

7.2.1  分析目标函数    194

7.2.2  优化求解    195

7.2.3  添加结果的可视性    197

7.2.4  设置算法的属性         198

7.2.5  设置“种群”属性    198

7.2.6  设置“中止”属性    200

7.3  优化“Banana”函数——优化方法对比   201

7.3.1  分析目标函数    201

7.3.2  BFGS优化法求解        203

7.3.3  DFP优化法求解 204

7.3.4  “无约束非线性”优化求解    206

7.3.5  “最小方差”优化求解    207

7.4  绘制帐篷——复杂的二次规划   208

7.4.1  设置约束条件    208

7.4.2  定义目标函数    210

7.4.3  进行优化求解    211

7.4.4  绘制优化求解的结果         213

7.5  小结        214

第8章  常微分方程     215

8.1  显性常微分方程   215

8.1.1  刚性和非刚性方程组         216

8.1.2  设置允许误差属性    219

8.1.3  设置输出参数属性    221

8.1.4  设置解法器其他属性         225

8.2  加权常微分方程   227

8.3  延迟微分方程        230

8.4  常微分方程的边界问题        232

8.4.1  MATLAB求解边界问题——bvp4c命令   232

8.4.2  求解带边界的常微分方程         233

8.5  小结        236

第9章  符号计算          237

9.1  符号对象和符号表达式        237

9.1.1  创建符号对象——使用sym命令    237

9.1.2  创建符号对象——使用syms命令  240

9.1.3  符号计算的运算符和函数         241

9.1.4  识别对象    242

9.1.5  确定符号表达式中的变量         243

9.2  符号精度计算        244

9.3  操作符号表达式   245

9.3.1  合并表达式——collect函数     246

9.3.2  展开表达式——expand函数    247

9.3.3  因式分解——factor函数 248

9.3.4  嵌套表达式——horner函数     249

9.3.5  计算最小分母公因式——numden函数  250

9.3.6  简化表达式——simplify函数   251

9.3.7  最简化表达式——simple函数          252

9.3.8  按书写方式显示表达式——pretty函数 254

9.4  替换符号表达式   256

9.4.1  替换重复字符串——subexpr函数  256

9.4.2  替换特定符号——subs函数    257

9.5  符号函数        259

9.5.1  求反函数——finverse函数       259

9.5.2  求复合函数——compose函数          260

9.6  符号微积分   261

9.6.1  求微分——diff函数  261

9.6.2  化简微分结果    262

9.6.3  求解矩阵微分    263

9.6.4  向量微分jacobian函数     264

9.6.5  符号极限    265

9.6.6  求解无限极限    266

9.6.7  求解左右极限    266

9.6.8  符号积分    267

9.6.9  矩阵积分    269

9.6.10  证明积分等式  269

9.6.11  交互近似积分  270

9.6.12  符号级数求和  272

9.7  符号积分变换        273

9.7.1  傅里叶变换         273

9.7.2  拉普拉斯变换    275

9.7.3  Z变换 276

9.8  符号矩阵的计算   277

9.8.1  线性代数运算    277

9.8.2  特征值运算         280

9.9  符号代数方程的求解   282

9.9.1  solve命令   283

9.9.2  求解非线性方程组    283

9.9.3  求解含参数方程组    283

9.9.4  求解超越方程组         284

9.10 符号微分方程的求解   284

9.10.1  dsolve命令        285

9.10.2 求解常微分方程         285

9.10.3 求解二阶常微分方程         286

9.10.4 求解常微分方程组    286

9.11 利用maple的资源        287

9.11.1 调用maple的相关命令     287

9.11.2 查看maple的帮助     289

9.12 可视化符号分析   290

9.12.1 单变量函数分析界面         291

9.12.2 泰勒级数逼近分析界面    293

9.13 小结        294

第3部分  数据可视化          295

第10章  二维图形       296

10.1  图形的基础知识 296

10.1.1  离散数据(函数)的可视化  296

10.1.2  连续函数的可视化  297

10.1.3  绘制图表的基础步骤       299

10.2  绘制二维图形      299

10.2.1  绘制二维图形——使用plot命令  300

10.2.2  设置曲线的属性       302

10.2.3  设置坐标轴范围       304

10.2.4  设置坐标轴显示方式       305

10.2.5  设置坐标轴系统       306

10.2.6  图形标识  307

10.2.7  叠绘  309

10.2.8  绘制双坐标轴图形  311

10.2.9  绘制多子图       312

10.2.10  交互式图形    313

10.2.11  使用fplot命令绘制图形        315

10.2.12  使用ezplot命令绘制图形     316

10.3  特殊图形      318

10.3.1  绘制面积图       318

10.3.2  绘制直方图       319

10.3.3  绘制二维饼图  321

10.3.4  绘制矢量图       321

10.3.5  绘制等高线       322

10.3.6  绘制伪色彩图  323

10.3.7  绘制误差棒       324

10.3.8  绘制二维离散杆图  325

10.3.9  绘制散点图       326

10.3.10  极坐标图形    328

10.3.11  柱坐标图形    328

10.4  小结      329

第11章  三维图形       330

11.1  绘制三维曲线      330

11.1.1  绘制三维图形——plot3命令 330

11.1.2  绘制三维曲线图——mesh命令     331

11.1.3  绘制等高线       333

11.1.4  绘制曲面图——surf命令        333

11.2  编辑三维图形      335

11.2.1  控制视角——view命令  335

11.2.2  控制旋转——rotate命令        336

11.2.3  设置背景颜色  338

11.2.4  设置图形颜色  339

11.2.5  设置数值轴的颜色  340

11.2.6  添加颜色标尺  341

11.2.7  设置图形的着色       343

11.2.8  控制照明——light命令  344

11.2.9  控制照明——lighting命令      345

11.2.10  控制材质——material命令 345

11.2.11  控制透视         346

11.2.12  控制透明         347

11.3  三维图形的简易命令 349

11.4  四维图形      351

11.4.1  绘制切片图——slice命令       351

11.4.2  绘制切面等位线图  352

11.4.3  绘制流线切面图       353

11.5  图形窗口      353

11.5.1  创建和控制图形窗口       354

11.5.2  使用工具栏编辑图形       355

11.5.3  使用绘图工具编辑图形  358

11.5.4  使用图形窗口进行数据分析  364

11.6  绘制复数变量图形      367

11.6.1  绘制复数图形原理  367

11.6.2  绘制复数图形——CPLXMAP命令 368

11.6.3  绘制复数曲面图——CPLXROOT命令    369

11.7  图形的打印和输出      370

11.7.1  图形打印的菜单操作方式       370

11.7.2  图形打印的命令操作方式       372

11.8  小结      372

第4部分  MATLAB编程       373

第12章  MATLAB编程基础知识         374

12.1  简单实例——排序函数      374

12.1.1  编写函数文件  374

12.1.2  编写脚本文件  376

12.1.3  运行代码  377

12.1.4  检测代码  378

12.2  M文件编辑器     379

12.2.1  打开文件编辑器       379

12.2.2  设置M文件编辑器的属性     380

12.2.3  设置M文件编辑器的打印属性     382

12.3  MATLAB的变量和关系式   383

12.3.1  M文件的变量类型  383

12.3.2  M文件的关键字      384

12.3.3  关系表达式       384

12.3.4  关系表达式的优先级       386

12.3.5  截断误差问题  387

12.3.6  逻辑表达式       388

12.3.7  逻辑运算函数  390

12.4  程序结构      390

12.4.1  顺序结构  390

12.4.2  if分支结构        391

12.4.3  switch分支结构       394

12.4.4  try-catch结构   395

12.4.5  while循环结构          396

12.4.6  for循环结构     398

12.4.7  绘制抛物线轨迹——综合实例       400

12.5  控制语句      404

12.5.1  结束循环——continue命令   404

12.5.2  终止循环——break命令         405

12.5.3  转换控制——return命令        406

12.5.4  输入控制权——input命令     407

12.5.5  使用键盘——keyboard命令  408

12.5.6  提示警告信息——error和warning命令       408

12.6  小结      410

第13章  MATLAB编程高级话题         411

13.1  程序的向量化      411

13.1.1  程序的向量化  411

13.1.2  向量化和循环结构对比  413

13.1.3  逻辑数组  415

13.1.4  使用logical命令创建逻辑数组       415

13.1.5  逻辑数组和向量化  416

13.2  脚本和函数 418

13.2.1  编写脚本文件  418

13.2.2  编写函数文件  419

13.2.3  编写P码文件  420

13.3  变量传递      421

13.3.1  变量检测命令  421

13.3.2  “变长度”变量函数       422

13.3.3  跨空间计算表达式的数值       426

13.3.4  跨空间赋值       428

13.4  字符串演算函数 429

13.4.1  内联函数——inline 429

13.4.2  求解函数零点  429

13.4.3  绘制函数图形  431

13.4.4  求解最值  433

13.5  程序的调试和剖析      435

13.5.1  直接调试法       435

13.5.2  工具调试法       438

13.5.3  程序剖析  441

13.6  小结      444

第5部分  图形用户界面     445

第14章  句柄图形       446

14.1  句柄图形体系      446

14.1.1  图形对象  447

14.1.2  句柄对象  447

14.1.3  句柄图形的结构       447

14.1.4  图形对象的属性       448

14.2  图形句柄的操作 448

14.2.1  创建图形对象  449

14.2.2  访问图形对象的句柄       451

14.2.3  使用句柄操作图形对象  453

14.3  图形对象的操作 455

14.3.1  设置图像属性——set命令    455

14.3.2  使用结构体设置属性       457

14.3.3  查询图形对象的属性——get命令         460

14.3.4  查看图形对象的默认属性       462

14.3.5  设置不同级别的属性       463

14.3.6  设置图形对象的默认属性       465

14.4  高层绘图命令      466

14.4.1  设置父对象属性——NextPlot属性        467

14.4.2  检查NextPlot属性——newplot命令     467

14.4.3  高层绘图文件的构成       468

14.5  坐标轴对象 469

14.5.1  坐标轴的几何属性  469

14.5.2  坐标轴的刻度属性  471

14.5.3  坐标轴的照相机属性       472

14.6  综合实例      474

14.6.1  穿越图形  475

14.6.2  动态反射图形  478

14.7  小结      485

第15章  图形用户界面基础       486

15.1  图形用户界面概述      486

15.2  使用M文件创建GUI对象         487

15.2.1  编写程序代码  487

15.2.2  运行程序代码  492

15.3  使用GUIDE创建GUI对象          494

15.3.1  启动GUIDE       494

15.3.2  添加“编辑框”控件       496

15.3.3  查看程序代码  497

15.3.4  运行GUI对象  497

15.3.5  创建GUI的注意事项       498

15.4  小结      500

第16章  创建菜单       501

16.1  定制标准菜单      501

16.2  使用GUIDE创建自定义菜单     502

16.2.1  创建图形界面  503

16.2.2  设置菜单属性  506

16.2.3  添加控件  507

16.2.4  添加“File”菜单的回调函数          509

16.2.5  添加“Thresholding Method”菜单的回调函数    511

16.2.6  添加“滚动条”控件的回调函数  517

16.2.7  添加其他控件的回调函数       519

16.2.8  编写主调函数  520

16.2.9  运行GUI对象  521

16.3  使用M文件创建自定义菜单    523

16.3.1  演示GUI的功能       523

16.3.2  添加“File”菜单的功能代码          524

16.3.3  添加“Options”菜单的功能代码 526

16.3.4  添加“Graphs”菜单的功能代码  527

16.3.5  添加主调函数  531

16.3.6  运行GUI对象  533

16.4  创建快捷菜单      535

16.4.1  编写程序代码  535

16.4.2  运行GUI对象  540

16.5  小结      542

第17章  添加控件       543

17.1  创建GUI对象的用户控件 543

17.1.1  添加控件组件  544

17.1.2  添加控件的功能代码       547

17.1.3  运行程序代码  553

17.2  图像切割界面——综合案例      555

17.2.1  分析GUI对象  556

17.2.2  规划GUI的设计过程       556

17.2.3  创建GUI的工具栏对象  557

17.2.4  准备图形对象的基础文件       558

17.2.5  处理指针对象  567

17.2.6  设置图形对象的属性       571

17.2.7  编写主程序代码       574

17.2.8  设置GUI对象的菜单选项       601

17.2.9  检测程序代码  612

17.3  小结      618

第6部分  MATLAB仿真       619

第18章  Simulink基础知识          620

18.1  Simulink概述        620

18.1.1  安装Simulink    621

18.1.2  启动Simulink    622

18.2  一个简单的仿真系统 622

18.2.1  添加模块  623

18.2.2  设置模块属性  624

18.2.3  连接模块  626

18.2.4  运行仿真系统  627

18.3  Simulink的工作环境   628

18.3.1  Simulink模型窗口界面    630

18.3.2  使用“File”菜单     631

18.3.3  使用“Edit”菜单    632

18.3.4  使用“View”菜单  633

18.3.5  使用“Simulation”菜单 635

18.3.6  使用“Help”菜单   636

18.4  Simulink中的数据类型        636

18.4.1  Simulink支持的数据类型         637

18.4.2  数据传递  639

18.4.3  向量化模块       641

18.4.4  使用Mux模块 642

18.4.5  标量扩展  644

18.5  Simulink的基本操作   645

18.5.1  Simulink模型的工作原理         645

18.5.2  操作模块  646

18.5.3  显示模块的属性       647

18.5.4  显示输出数值  648

18.5.5  连接线的分支  649

18.5.6  彩色显示信号线       650

18.5.7  设置连接线的属性  651

18.6  Simulink的信号   651

18.6.1  创建信号  651

18.6.2  添加信号标签  652

18.6.3  复数信号  652

18.6.4  虚拟信号  653

18.6.5  控制信号  655

18.6.6  信号总线  657

18.6.7  信号组       661

18.6.8  使用自定义信号源  666

18.6.9  信号接收器       668

18.7  Simulink仿真的设置   672

18.7.1  设置解算器参数       673

18.7.2  仿真数据的输入输出设置       674

18.7.3  仿真诊断设置  676

18.8  小结      677<

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