作品简介

本书中讲述的内容是使用MATLAB进行科学研究、系统仿真、数据分析与处理的必备知识。通过全面学习本书,读者可以获得使用MATLAB进行数学计算、数据分析及处理的相关技能,并能快速掌握使用MATLAB进行工作的基本方法。全书可分为5篇,共20章:基础知识部分包括MATLAB概述、MATLAB基础、数据输入输出基础、编程基础和可视化基础;数学基础部分包括数组与矩阵操作、数学函数运算和符号数学计算;数据分析部分包括多项式分析、数值运算、优化和概率统计;拓展知识部分包括句柄图形、GUI编程、Simulink基础、编译器和应用程序接口;MATLAB应用部分包括信号处理应用、图像处理应用、小波分析应用和偏微分方程应用等内容。本书结构严谨、重点突出、条理清晰,既可以作为大中专院校相关专业以及社会有关培训班的教材,也适合广大MATLAB读者自学使用。

温欣研,北京航空航天大学博士后,现就职于航天五院,精通Matlab、ANSYS、Fluent等工程仿真计算软件。在国内外期刊发表论文多篇,其中被被EI检索3篇。研究生期间获光华奖学金及优秀研究生等荣誉;博士创新基金;所负责项目获申请专利两项,北航科学技术二等奖以及国防科学技术成果三等奖等。曾主持编著《FLUENT流体计算应用教程》等计算机图书。

作品目录

  • 内容简介
  • 前言
  • 第一篇 基础知识
  • 第1章 MATLAB概述
  • 1.1 工作环境
  • 1.1.1 系统组成
  • 1.1.2 工作窗口
  • 1.1.3 应用简介
  • 1.2 文件管理
  • 1.2.1 目录结构
  • 1.2.2 当前文件夹浏览器
  • 1.2.3 路径搜索
  • 1.3 帮助系统
  • 1.3.1 文本帮助
  • 1.3.2 演示帮助
  • 1.3.3 帮助导航窗口
  • 1.4 MATLAB使用初步
  • 1.5 本章小结
  • 第2章 MATLAB基础
  • 2.1 数据类型
  • 2.1.1 数值类型
  • 2.1.2 字符与字符串
  • 2.1.3 结构
  • 2.1.4 单元数组
  • 2.1.5 函数句柄
  • 2.1.6 映射容器
  • 2.1.7 数据类型识别与转换
  • 2.2 运算符与运算
  • 2.2.1 算术运算符
  • 2.2.2 关系运算符
  • 2.2.3 逻辑运算符
  • 2.2.4 运算优先级
  • 2.3 字符串处理
  • 2.3.1 字符串构造
  • 2.3.2 字符串比较
  • 2.3.3 查找与替换
  • 2.3.4 字符串类型转换
  • 2.4 矩阵基础
  • 2.4.1 有关概念
  • 2.4.2 创建矩阵
  • 2.4.3 改变矩阵结构
  • 2.4.4 矩阵下标
  • 2.4.5 矩阵信息
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 数据输入输出基础
  • 3.1 打开与关闭文件
  • 3.1.1 打开文件
  • 3.1.2 关闭文件
  • 3.2 读写二进制文件
  • 3.2.1 写二进制文件
  • 3.2.2 读二进制文件
  • 3.3 读写文本文件
  • 3.3.1 写文本文件
  • 3.3.2 读文本文件
  • 3.4 读写位置控制
  • 3.5 导入数据
  • 3.5.1 使用向导导入数据
  • 3.5.2 使用命令导入数据
  • 3.6 本章小结
  • 第4章 编程基础
  • 4.1 变量与语句
  • 4.1.1 变量命名
  • 4.1.2 变量类型
  • 4.1.3 特殊变量
  • 4.1.4 关键字
  • 4.1.5 语句构成
  • 4.2 程序控制
  • 4.2.1 顺序结构
  • 4.2.2 分支结构
  • 4.2.3 循环结构
  • 4.2.4 其他常用控制命令
  • 4.3 M文件与脚本
  • 4.3.1 M文件
  • 4.3.2 脚本
  • 4.4 函数
  • 4.4.1 M文件函数
  • 4.4.2 匿名函数
  • 4.4.3 子函数
  • 4.4.4 私有函数
  • 4.4.5 重载函数
  • 4.4.6 内联函数
  • 4.4.7 eval、feval函数
  • 4.4.8 函数的函数
  • 4.4.9 内嵌函数
  • 4.4.10 函数编写建议
  • 4.5 M文件变量检测
  • 4.5.1 输入输出变量检测
  • 4.5.2 可变数量输入输出
  • 4.6 程序调试
  • 4.6.1 直接调试
  • 4.6.2 工具调试
  • 4.7 本章小结
  • 第5章 可视化基础
  • 5.1 图形绘制对象
  • 5.2 二维图形
  • 5.2.1 plot命令
  • 5.2.2 图形叠绘
  • 5.2.3 子图绘制
  • 5.2.4 交互绘图
  • 5.2.5 双纵坐标图
  • 5.2.6 特殊坐标绘图
  • 5.2.7 函数绘图
  • 5.3 三维图形
  • 5.3.1 曲线图
  • 5.3.2 网格图
  • 5.3.3 曲面图
  • 5.4 四维图形
  • 5.4.1 第四维表达
  • 5.4.2 四维图绘制
  • 5.5 特殊图形
  • 5.5.1 饼状图
  • 5.5.2 直方图
  • 5.5.3 柱形图
  • 5.5.4 离散数据点图
  • 5.5.5 散点图
  • 5.5.6 向量图
  • 5.5.7 等值线图
  • 5.6 图形处理
  • 5.6.1 图形输出
  • 5.6.2 图形细化
  • 5.6.3 坐标轴控制
  • 5.6.4 视角与透视
  • 5.7 绘图窗口
  • 5.7.1 创建绘图窗口
  • 5.7.2 绘图窗口工具栏
  • 5.8 本章小结
  • 第二篇 数学基础
  • 第6章 数组与矩阵操作
  • 6.1 数组运算
  • 6.1.1 创建与访问数组
  • 6.1.2 数组运算
  • 6.2 矩阵操作
  • 6.2.1 创建矩阵
  • 6.2.2 改变矩阵结构
  • 6.3 矩阵元素运算
  • 6.3.1 矩阵四则运算
  • 6.3.2 矩阵元素幂运算
  • 6.3.3 矩阵元素查找与排序
  • 6.3.4 矩阵元素求和、求积与求差分
  • 6.4 矩阵运算
  • 6.4.1 矩阵分析
  • 6.4.2 矩阵分解
  • 6.4.3 特征值与特征向量
  • 6.4.4 矩阵函数运算
  • 6.5 稀疏矩阵
  • 6.5.1 稀疏矩阵存储方式
  • 6.5.2 创建稀疏矩阵
  • 6.5.3 稀疏矩阵运算
  • 6.6 本章小结
  • 第7章 数学函数运算
  • 7.1 初等函数运算
  • 7.1.1 三角函数
  • 7.1.2 指数与对数函数
  • 7.1.3 复数函数
  • 7.1.4 截断和求余函数
  • 7.1.5 离散数学函数
  • 7.1.6 基本数据分析函数
  • 7.1.7 多项式函数
  • 7.2 特殊函数运算
  • 7.2.1 特殊函数
  • 7.2.2 坐标变换函数
  • 7.3 本章小结
  • 第8章 符号计算
  • 8.1 符号计算概述
  • 8.2 符号变量与表达式
  • 8.2.1 符号对象
  • 8.2.2 符号计算运算符与函数
  • 8.2.3 符号对象识别
  • 8.2.4 符号变量
  • 8.2.5 符号表达式显示
  • 8.2.6 表达式项操作
  • 8.2.7 符号数值和精度
  • 8.3 符号函数
  • 8.3.1 复合函数操作
  • 8.3.2 反函数运算
  • 8.4 符号微积分
  • 8.4.1 符号表达式的极限
  • 8.4.2 符号表达式的导数
  • 8.4.3 符号表达式的积分
  • 8.4.4 符号表达式的级数求和/积
  • 8.4.5 符号表达式的泰勒级数
  • 8.5 符号积分变换
  • 8.5.1 Fourier变换
  • 8.5.2 Laplace变换
  • 8.5.3 Z变换
  • 8.6 符号矩阵计算
  • 8.6.1 算术运算
  • 8.6.2 线性代数运算
  • 8.6.3 特征值分解
  • 8.7 符号方程求解
  • 8.7.1 代数方程求解
  • 8.7.2 微分方程求解
  • 8.8 符号计算界面
  • 8.8.1 funtool分析界面
  • 8.8.2 taylortool分析界面
  • 8.9 本章小结
  • 第三篇 数据分析
  • 第9章 多项式分析
  • 9.1 多项式及函数
  • 9.1.1 多项式及其函数
  • 9.1.2 多项式计算
  • 9.1.3 多项式方程求根
  • 9.1.4 多项式四则运算
  • 9.1.5 多项式微积分
  • 9.1.6 有理多项式展开
  • 9.2 极限
  • 9.3 本章小结
  • 第10章 数值运算
  • 10.1 解线性方程组
  • 10.1.1 线性法
  • 10.1.2 迭代法
  • 10.2 插值与拟合
  • 10.2.1 插值
  • 10.2.2 曲线拟合
  • 10.3 数值微积分
  • 10.3.1 一元数值积分
  • 10.3.2 多重数值积分
  • 10.3.3 数值微分
  • 10.4 常微分方程
  • 10.5 本章小结
  • 第11章 优化
  • 11.1 优化问题求解过程
  • 11.1.1 选择求解器
  • 11.1.2 设置变量
  • 11.1.3 写目标函数
  • 11.1.4 写约束条件
  • 11.1.5 设置求解器参数
  • 11.1.6 求解并检查结果
  • 11.1.7 改善优化结果
  • 11.2 线性规划
  • 11.3 二进制整数规划
  • 11.4 二次规划
  • 11.5 非线性规划
  • 11.5.1 无约束优化
  • 11.5.2 约束优化
  • 11.6 多目标规划
  • 11.6.1 多目标规划函数
  • 11.6.2 最大最小化问题
  • 11.7 最小二乘问题
  • 11.7.1 线性最小二乘问题
  • 11.7.2 非线性最小二乘问题
  • 11.8 GUI工具
  • 11.9 本章小结
  • 第12章 概率统计
  • 12.1 统计量操作
  • 12.1.1 产生随机数
  • 12.1.2 抽样
  • 12.2 数据统计分析
  • 12.2.1 特征统计量
  • 12.2.2 统计图表
  • 12.3 概率分布与计算
  • 12.3.1 概率密度计算
  • 12.3.2 概率分布计算
  • 12.4 本章小结
  • 第四篇 拓展知识
  • 第13章 句柄图形
  • 13.1 句柄图形对象系统
  • 13.1.1 句柄图形对象组织
  • 13.1.2 句柄图形对象简介
  • 13.2 句柄图形对象操作
  • 13.2.1 创建与保存
  • 13.2.2 访问、复制和删除
  • 13.2.3 图形输出控制
  • 13.3 属性设置
  • 13.3.1 通用对象属性
  • 13.3.2 属性设置函数
  • 13.3.3 默认属性设置
  • 13.4 Figure对象
  • 13.4.1 Figure对象简介
  • 13.4.2 Figure对象操作
  • 13.5 Axes对象
  • 13.5.1 Axes对象简介
  • 13.5.2 Axes对象操作
  • 13.6 Core对象
  • 13.7 Plot对象
  • 13.7.1 创建Plot对象
  • 13.7.2 连接变量
  • 13.8 Group对象
  • 13.8.1 创建Group对象
  • 13.8.2 对象变换
  • 13.9 Annotation对象
  • 13.10 本章小结
  • 第14章 GUI编程
  • 14.1 GUI基础
  • 14.1.1 GUI介绍
  • 14.1.2 创建GUI
  • 14.1.3 回调函数
  • 14.2 GUI控件
  • 14.2.1 GUI控件类型
  • 14.2.2 创建GUI控件
  • 14.3 GUI菜单和工具栏
  • 14.3.1 GUI菜单
  • 14.3.2 GUI工具栏
  • 14.4 对话框
  • 14.4.1 创建函数
  • 14.4.2 创建方法
  • 14.5 布局
  • 14.5.1 布局函数
  • 14.5.2 布局方式
  • 14.6 GUI行为控制编程
  • 14.6.1 回调与中断
  • 14.6.2 数据管理
  • 14.7 GUI实例
  • 14.8 GUI设计
  • 14.9 本章小结
  • 第15章 Simulink基础
  • 15.1 概述
  • 15.1.1 基本概念
  • 15.1.2 工作环境
  • 15.1.3 Simulink数据类型
  • 15.1.4 模块和模块库
  • 15.1.5 Simulink常用工具
  • 15.2 Simulink模型
  • 15.2.1 模块基本操作
  • 15.2.2 设置输出提示
  • 15.2.3 模型和模型文件
  • 15.2.4 保存系统模型
  • 15.2.5 打印模型框图及生成报告
  • 15.3 子系统
  • 15.3.1 子系统介绍
  • 15.3.2 高级子系统技术
  • 15.4 运行仿真
  • 15.4.1 启动仿真过程
  • 15.4.2 仿真过程诊断
  • 15.4.3 仿真配置
  • 15.4.4 仿真的设置
  • 15.5 调试
  • 15.5.1 模型调试
  • 15.5.2 调试器控制
  • 15.5.3 设置断点
  • 15.6 S函数
  • 15.6.1 S函数概述
  • 15.6.2 M文件S函数
  • 15.7 PID控制的Simulink系统仿真实例
  • 15.8 本章小结
  • 第16章 MATLAB编译器与接口
  • 16.1 编译器安装与配置
  • 16.1.1 编译器介绍与安装
  • 16.1.2 编译器配置
  • 16.2 编译过程
  • 16.2.1 MCR安装
  • 16.2.2 MCR编译过程
  • 16.3 编译生成独立程序
  • 16.3.1 编译命令mcc
  • 16.3.2 编译独立程序
  • 16.4 接口概述
  • 16.4.1 MEX文件
  • 16.4.2 MAT文件
  • 16.4.3 计算引擎
  • 16.5 基于C/C++的MEX文件
  • 16.5.1 MEX文件结构
  • 16.5.2 创建C/C++MEX文件
  • 16.5.3 调试C/C++MEX文件
  • 16.6 本章小结
  • 第五篇 MATLAB应用
  • 第17章 信号处理应用
  • 17.1 信号处理基础
  • 17.1.1 连续信号
  • 17.1.2 离散信号
  • 17.1.3 波形发生函数
  • 17.1.4 信号基本运算
  • 17.2 统计信号处理
  • 17.2.1 相关性与协方差
  • 17.2.2 频谱分析
  • 17.2.3 窗函数
  • 17.2.4 经典谱估计
  • 17.2.5 现代谱估计
  • 17.2.6 时频分析
  • 17.2.7 特殊变换
  • 17.2.8 重采样
  • 17.3 IIR滤波器
  • 17.3.1 经典法IIR滤波器设计
  • 17.3.2 直接法IIR滤波器设计
  • 17.4 FIR滤波器
  • 17.4.1 窗函数法
  • 17.4.2 约束最小二乘法
  • 17.4.3 其他FIR滤波器设计方法
  • 17.5 参数建模
  • 17.5.1 时域建模
  • 17.5.2 频域建模
  • 17.6 GUI工具
  • 17.6.1 信号综合处理工具
  • 17.6.2 波形查看器
  • 17.6.3 谱分析查看器
  • 17.6.4 滤波器可视化工具
  • 17.6.5 滤波器设计与分析工具
  • 17.6.6 滤波处理工具
  • 17.7 本章小结
  • 第18章 图像处理应用
  • 18.1 图像处理基础
  • 18.1.1 图像表达
  • 18.1.2 图像类型与文件
  • 18.1.3 图像数据读写
  • 18.2 图像显示
  • 18.2.1 标准图像显示技术
  • 18.2.2 特殊图像显示技术
  • 18.3 图像运算
  • 18.3.1 代数运算
  • 18.3.2 空间变换
  • 18.4 图像变换
  • 18.4.1 二维傅立叶变换
  • 18.4.2 离散余弦变换
  • 18.4.3 其他变换
  • 18.5 图像分析与增强
  • 18.5.1 像素分析
  • 18.5.2 图像分析
  • 18.5.3 图像调整
  • 18.5.4 图像平滑
  • 18.6 图像区域处理
  • 18.6.1 区域设置
  • 18.6.2 区域滤波
  • 18.6.3 区域填充
  • 18.7 图像颜色处理
  • 18.7.1 显示颜色位数
  • 18.7.2 减少颜色
  • 18.7.3 转换颜色
  • 18.8 图像的数学形态学运算
  • 18.8.1 膨胀处理
  • 18.8.2 腐蚀处理
  • 18.8.3 图像的开运算
  • 18.8.4 图像的闭运算
  • 18.9 本章小结
  • 第19章 小波分析应用
  • 19.1 小波分析基础
  • 19.1.1 小波变换
  • 19.1.2 常用小波基函数
  • 19.2 连续小波分析
  • 19.2.1 连续小波变换
  • 19.2.2 GUI连续小波变换
  • 19.3 一维离散小波分析
  • 19.3.1 一维离散小波变换与重构
  • 19.3.2 GUI一维离散小波分析
  • 19.4 二维离散小波分析
  • 19.4.1 二维离散小波变换与重构
  • 19.4.2 GUI二维离散小波分析
  • 19.5 去噪与压缩
  • 19.5.1 小波去噪与压缩
  • 19.5.2 GUI小波去噪与压缩
  • 19.6 本章小结
  • 第20章 偏微分方程应用
  • 20.1 PDE应用GUI
  • 20.2 PDE求解设置
  • 20.2.1 PDE求解过程
  • 20.2.2 2D几何构型
  • 20.2.3 划分网格
  • 20.3 PDE求解
  • 20.3.1 方程类型介绍
  • 20.3.2 PDE求解示例
  • 20.4 本章小结
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