MATLABMATLAB从入门到精通

第 Ⅰ 篇基础知识

第　1 章 认识MATLAB

1.1　MATLAB到底有多厉害　003

1.2　MATLAB概述　003

1.2.1　MATLAB的语言特点及应用领域　003

1.2.2　MathWorks公司及其产品概述　004

1.2.3　MATLAB的语言特点　005

1.2.4　MATLAB的组成　005

1.2.5　MATLAB R2016b新增功能　006

1.3　MATLAB的行业应用　007

1.4　初次使用MATLAB　008

1.4.1　直接使用MATLAB命令　008

1.4.2　一个简单的MATLAB程序　010

第　2 章 MATLAB基础

2.1　MATLAB R2016b的安装与启动　014

2.1.1　对计算机配置的要求　014

2.1.2　安装MATLAB　014

2.1.3　启动和退出MATLAB　017

2.1.4　卸载MATLAB　018

2.2　MATLAB R2016b的目录结构　018

2.3　MATLAB R2016b的工作界面　018

2.3.1　菜单工具栏　019

2.3.2　命令行窗口　020

2.3.3　工作区　021

2.3.4　命令历史记录窗口　022

2.4　MATLAB R2016b 的帮助系统　022

2.4.1　使用帮助浏览器窗口　022

2.4.2　使用帮助命令　023

2.4.3　演示帮助　024

2.5　疑难解答　024

第　Ⅱ 篇语法基础

第　3 章 MATLAB的基本使用

3.1　MATLAB的通用命令　027

3.2　MATLAB的文件管理　028

3.2.1　当前文件夹浏览器和路径管理器　028

3.2.2　搜索路径及其设置　029

3.3　MATLAB表达式中的变量和关键字　030

3.3.1　变量　030

3.3.2　关键字　030

3.4　MATLAB的数据类型　031

3.4.1　数值　031

3.4.2　逻辑型数值　034

3.4.3　字符串　035

3.4.4　单元数组　035

3.4.5　结构体　035

3.4.6　日期和时间　037

3.5　MATLAB的运算符和基本运算　038

3.5.1　算术运算符　038

3.5.2　关系运算符　039

3.5.3　逻辑运算符　039

3.5.4　运算符优先级　040

3.6　MATLAB的标点符号　040

3.7　MATLAB的脚本文件　042

3.8　疑难解答　042

第　4 章 MATLAB编程基础

4.1　M文件　044

4.1.1　概述　044

4.1.2　函数变量　045

4.1.3　函数参数　045

4.1.4　函数句柄　048

4.1.5　函数类型　049

4.2　MATLAB的程序控制结构　051

4.2.1　条件控制语句　051

4.2.2　循环控制语句　053

4.2.3　误差控制语句　054

4.2.4　其他流程控制语句　055

4.3　文件操作　057

4.3.1　文件的打开与关闭　058

4.3.2　文件I/O　059

4.4　MATLAB程序优化　062

4.4.1　通过Profiler进行程序运行分析　062

4.4.2　通过tic函数和toc函数进行程序运行分析　064

4.4.3　程序优化的常用方法　064

4.5　程序调试　065

4.5.1　直接调试法　066

4.5.2　利用调试工具进行的调试法　066

4.6　疑难解答　067

第　5 章 MATLAB的数组与矩阵操作

5.1　数组（矩阵）的生成及初等运算　070

5.1.1　数组（矩阵）的生成　070

5.1.2　冒号表达式　071

5.2　基本的数组操作　071

5.2.1　数组元素的寻址　071

5.2.2　数组元素的查找　072

5.2.3　数组元素的排序　072

5.2.4　矩阵转置　073

5.2.5　矩阵重排　073

5.2.6　矩阵的拆分　074

5.2.7　矩阵的连接　076

5.2.8　矩阵变换　077

5.3　数组的运算　078

5.3.1　数值运算　078

5.3.2　逻辑运算　078

5.3.3　关系运算　079

5.3.4　向量的点积、叉积、混合积　079

5.3.5　范数　080

5.4　数组的保存和载入　081

5.5　矩阵运算　081

5.5.1　基本运算　081

5.5.2　点运算　085

5.6　矩阵分析　086

5.6.1　常用矩阵　086

5.6.2　矩阵的特征参数　089

5.7　稀疏矩阵　092

5.7.1　稀疏矩阵的生成　092

5.7.2　转换成满矩阵　093

5.7.3　对非零元素进行操作　093

5.7.4　特殊的稀疏矩阵　094

5.8　疑难解答　095

第　6 章 常用数学函数

6.1　初等数学函数　098

6.1.1　三角函数　098

6.1.2　指数和对数函数　099

6.1.3　复数处理函数　100

6.1.4　离散函数　101

6.2　特殊数学函数　103

6.3　综合应用　105

6.4　疑难解答　106

第　7 章 符号运算

7.1　符号变量、符号表达式和符号方程的生成　108

7.1.1　使用sym函数生成符号变量和符号表达式　108

7.1.2　使用syms函数定义符号变量和符号表达式　109

7.1.3　符号方程的生成　109

7.2　符号变量的基本操作　109

7.2.1　Findsym函数：寻找符号变量　109

7.2.2　符号运算的精度确定　110

7.3　符号表达式的基本操作　111

7.3.1　四则运算　111

7.3.2　符号多项式的因式分解与展开　111

7.3.3　提取有理式的分子和分母　113

7.3.4　符号表达式的化简　113

7.3.5　符号表达式的替换　114

7.3.6　反函数的求解　114

7.3.7　复合函数　115

7.4　符号矩阵的生成和运算　116

7.4.1　符号矩阵的生成　116

7.4.2　符号矩阵的运算　117

7.5　符号微积分　118

7.5.1　符号极限　118

7.5.2　符号微分　119

7.5.3　符号积分　120

7.6　符号积分变换　121

7.6.1　Fourier变换及其逆变换　121

7.6.2　Laplace变换及其逆变换　122

7.6.3　z变换及其逆变换　123

7.7　符号方程的求解　125

7.7.1　代数方程求解　125

7.7.2　微分方程求解　126

7.8　综合应用　127

7.9　疑难解答　128

第　8 章 数值运算

8.1　多项式计算　130

8.1.1　多项式的表示　130

8.1.2　多项式的运算　130

8.2　极限运算　133

8.3　线性方程组求解　133

8.3.1　利用左除运算求解线性方程组　133

8.3.2　利用矩阵求逆求解线性方程组　134

8.3.3　利用矩阵分解求解线性方程组　135

8.4　非线性方程组求解　138

8.4.1　单变量非线性方程的求解　138

8.4.2　非线性方程组的求解　138

8.5　数值积分与微分　139

8.5.1　数值微分　139

8.5.2　数值积分　141

8.6　综合应用　144

8.7　疑难解答　145

第　9 章 数据分析

9.1　插值与拟合　150

9.1.1　插值　150

9.1.2　拟合　151

9.2　*优化计算　152

9.2.1　优化问题的求解过程　152

9.2.2　线性规划　154

9.2.3　非线性规划　157

9.2.4　*小二值问题　163

9.3　概率统计与分析　166

9.3.1　统计量操作　166

9.3.2　统计分析　167

9.3.3　概率密度与分布　169

9.4　小波分析　170

9.4.1　小波分析基础　170

9.4.2　去噪与压缩　175

9.5　综合应用　180

9.6　疑难解答　182

第　10 章 图形句柄

10.1　句柄对象　184

10.2　对象属性　185

10.3　图形句柄创建实例　186

10.4　综合应用　191

10.5　疑难解答　192

第　Ⅲ 篇数据可视化

第　11 章 二维数据可视化

11.1　图形绘制基础　197

11.1.1　离散数据及离散函数　197

11.1.2　连续函数　197

11.1.3　图形绘制的基本步骤　198

11.1.4　图形绘制示例　198

11.2　二维图形绘制　199

11.2.1　plot指令　199

11.2.2　格栅　202

11.2.3　文字说明　203

11.2.4　线型、标记和颜色　204

11.2.5　坐标轴设置　205

11.2.6　图形叠绘　208

11.2.7　子图绘制　208

11.2.8　交互式绘图　209

11.2.9　双坐标轴绘图　210

11.2.10　fplot绘图指令　211

11.2.11　ezplot绘图指令　212

11.2.12　特殊坐标轴绘图　213

11.3　二维特殊图形函数　215

11.3.1　柱状图　215

11.3.2　面积图　216

11.3.3　实心图　217

11.3.4　向量图　218

11.3.5　饼图　219

11.3.6　直方图　220

11.4　疑难解答　220

第　12 章 三维数据可视化

12.1　三维图形绘制　222

12.1.1　曲线图绘制　222

12.1.2　三维网线图绘制　223

12.1.3　曲面图的绘制　225

12.2　三维隐函数绘图　226

12.3　三维图形的修饰处理　228

12.3.1　三维图形的视点处理　228

12.3.2　色彩处理　229

12.3.3　光照处理　230

12.4　疑难解答　231

第　Ⅳ 篇编程设计

第　13 章 图形用户界面设计

13.1　使用GUIDE创建GUI　235

13.1.1　GUIDE编辑界面简介　235

13.1.2　菜单设计实例　236

13.1.3　包含控件的GUI设计实例　237

13.1.4　M文件和FIG文件　241

13.2　GUI编程　241

13.3　实例解析　243

13.3.1　实例1：peaks函数的轮廓图绘制　243

13.3.2　实例2：用控件控制图形的属性　246

13.3.3　实例3：TeapotdemoGUI的制作过程剖析　251

13.4　疑难解答　254

第　14 章 Simulink仿真基础

14.1　Simulink 简介　256

14.2　一个简单的Simulink仿真示例　256

14.3　Simulink的基本模块　259

14.3.1　Simulink的基本模块及其功能　259

14.3.2　常用模块的参数和属性设置　261

14.4　Simulink的基本操作　264

14.4.1　Simulink的文件操作　264

14.4.2　模块的操作　264

14.4.3　信号线的操作　265

14.4.4　给模型添加文本注释　266

14.5复杂系统的仿真　266

14.5.1　仿真的设置　267

14.5.2　连续系统仿真示例　269

14.5.3　离散系统仿真示例　270

14.6　子系统与封装　272

14.6.1　建立子系统　272

14.6.2　子系统的封装　273

14.7　疑难解答　276

第　15 章 文件读取I/O

15.1　文件夹的管理　280

15.1.1　当前文件夹管理　280

15.1.2　创建文件夹　280

15.1.3　删除文件夹　280

15.1.4　复制或移动文件夹　281

15.2　打开和关闭文件　281

15.2.1　打开文件　281

15.2.2　关闭文件　281

15.3　工作区文件—MAT文件　282

15.3.1　输出数据到MAT文件　282

15.3.2　读取MAT文件—load函数　283

15.4　读/写二进制文件　284

15.4.1　写二进制文件　285

15.4.2　读二进制文件　286

15.5　格式化读写文件　286

15.5.1　格式化读取　286

15.5.2　格式化写入　287

15.6　文件内的位置控制　288

15.7　综合应用　289

15.8　疑难解答　290

第　16 章 MATLAB编译器

16.1　MATLAB编译器概述　292

16.2　编译器的安装与配置　292

16.2.1　编译器的安装　292

16.2.2　编译器的配置　292

16.3　编译命令mcc　293

16.4　编译生成独立运行程序　293

16.4.1　编译M文件　294

16.4.2　编译图形绘制M文件　294

16.4.3　由含feval 指令的M 文件生成EXE文件　296

16.5　综合应用　297

16.6　疑难解答　298

第　17 章 外部接口应用

17.1　接口概述　300

17.1.1　MEX 文件介绍　300

17.1.2　MAT 文件介绍　300

17.1.3　MATLAB 计算引擎介绍　300

17.2　基于C/C 语言的MEX 文件应用　301

17.2.1　MEX 文件结构　301

17.2.2　创建C/C MEX 文件　302

17.2.3　调试C/C 语言MEX 程序文件　303

17.3　基于C/C 语言的MAT 文件应用　303

17.3.1　使用C/C 语言读取和创建MAT文件的过程　303

17.3.2　使用C/C 语言读取MAT 文件示例　304

17.3.3　使用C/C 语言创建MAT 文件示例　306

17.4　基于C/C 语言的计算引擎应用　310

17.4.1　MATLAB引擎库函数　310

17.4.2　创建MATLAB引擎调用源程序　311

17.5　MATLAB中Java语言的调用　315

17.5.1　Java接口使用　315

17.5.2　Java接口编程应用示例　316

17.6　综合应用　317

17.7　疑难解答　320

第　Ⅴ 篇综合实战

第　18 章 MATLAB在信号与系统中的应用

18.1　典型连续时间信号描述及运算　323

18.1.1　典型连续信号波形的绘制　323

18.1.2　连续时间信号的运算　325

18.2　线性系统时域分析　326

18.2.1　连续时间信号卷积　326

18.2.2　线性系统时域分析　328

18.3　连续系统频域分析　330

18.4　连续时间系统S域零极点分析　332

18.4.1　零极点分布与系统稳定性　332

18.4.2　零极点分布与系统冲激响应时域特性　333

18.4.3　由连续系统零极点分布分析系统的频率特性　335

18.5　综合应用　337

18.6　疑难解答　338

第　19 章 MATLAB在数字信号处理中的应用

19.1　离散时间信号的MATLAB实现　342

19.1.1　正弦序列　342

19.1.2　指数序列　342

19.1.3　单位抽样序列　344

19.1.4　单位阶跃序列　345

19.2　基于MATLAB的快速Fourier变换　346

19.2.1　快速Fourier变换的用法　346

19.2.2　运用FFT进行简单滤波　348

19.3　IIR数字滤波器的设计　349

19.3.1　模拟原型滤波器　349

19.3.2　频率变换　350

19.3.3　滤波器*小阶数选择　351

19.3.4　模拟滤波器到数字滤波器的转换　352

19.3.5　完全工具函数设计IIR滤波器　354

19.4　IIR滤波器直接设计　356

19.5　FIR滤波器设计　357

19.5.1　运用窗函数设计数字滤波器　357

19.5.2　标准型FIR滤波器　359

19.5.3　多频带FIR滤波器　360

19.6　综合应用　361

19.7　疑难解答　362

第　20 章 MATLAB在通信原理中的应用

20.1　幅度调制　364

20.1.1　BASK调制　364

20.1.2　MASK调制　365

20.1.3　QAM调制　366

20.2　相位调制　367

20.2.1　PSK调制　367

20.2.2　OQPSK调制　368

20.3　频率调制　369

20.3.1　BFSK调制　370

20.3.2　MFSK调制　371

20.3.3　CPM调制　372

20.4　数字信号的解调　376

20.4.1　BASK解调　376

20.4.2　QAM解调　377

20.4.3　BPSK解调　378

20.4.4　BFSK解调　380

20.5　综合应用　381

20.6　疑难解答　383

第　21 章 MATLAB在图像处理领域的应用

21.1　图像表达与显示　386

21.1.1　图像类型及存储方式　386

21.1.2　图像转换　386

21.1.3　读/写图像文件　386

21.1.4　图像显示　387

21.1.5　彩色图像表示模式　387

21.1.6　常用的彩色图像处理函数　387

21.2　图像运算　389

21.2.1　直方图　389

21.2.2　直方图均衡　389

21.2.3　灰度线性变换　390

21.2.4　灰度非线性变换　391

21.3　图像变换　392

21.3.1　图像缩放　392

21.3.2　图像旋转　393

21.4　图像分析与增强　393

21.4.1　线性空域滤波　394

21.4.2　非线性空域滤波　394

21.5　图像区域处理　395

21.5.1　*大类间方差法　396

21.5.2　常用的彩色图像处理函数　396

21.6　综合应用　398

21.7　疑难解答　400

第　22 章 MATLAB在金融领域的应用

22.1　数据读取　402

22.2　绘制线型图　402

22.3　绘制K线图　403

22.4　绘制移动平均线　404

22.5　绘制布林带　406

22.6　综合应用　408

22.7　疑难解答　409