第1部分
第1章 MATLAB概述 1
1.1 MATLAB簡介 2
1.1.1 MathWorks及其產品概述 2
1.1.2 MATLAB與其他數學軟件 2
1.1.3 MATLAB的主要特點 3
1.1.4 MATLAB系統的組成 3
1.1.5 MATLAB應用程序簡介 4
1.2 目錄結構 5
1.3 工作環境 6
1.3.1 選項卡/組 7
1.3.2 命令行窗口 8
1.3.3 工作區窗口 9
1.4 通用命令 9
1.5 文件管理 10
1.5.1 當前文件夾窗口 10
1.5.2 搜索路徑及其設置 11
1.6 幫助系統 12
1.6.1 純文本幫助 13
1.6.2 演示幫助 13
1.6.3 幫助導航瀏覽器 14
1.7 示例展示 14
1.8 本章小結 15
第2章 基礎知識 16
2.1 數據類型 17
2.1.1 數值類型 17
2.1.2 邏輯類型 21
2.1.3 字符類型 23
2.1.4 函數句柄 25
2.1.5 結構體類型 27
2.1.6 數組存儲形式 30
2.1.7 元胞數組類型 31
2.1.8 map容器類型 35
2.2 矩陣的基本操作 39
2.2.1 矩陣和數組的概念及其區別 39
2.2.2 矩陣的構造 40
2.2.3 矩陣大小及結構的改變 44
2.2.4 矩陣下標引用 46
2.2.5 矩陣信息的獲取 48
2.2.6 矩陣的保存和加載 53
2.3 運算符 59
2.3.1 算術運算符 59
2.3.2 關系運算符 60
2.3.3 邏輯運算符 61
2.3.4 運算優先級 62
2.4 字符串處理函數 63
2.4.1 字符串或字符串數組的構造 63
2.4.2 字符串比較 64
2.4.3 字符串查找和替換 65
2.4.4 字符串和數值的轉換 66
2.5 本章小結 67
第3章 數組與矩陣 68
3.1 數組運算 69
3.1.1 數組的創建和操作 69
3.1.2 數組的常見運算 72
3.2 矩陣操作 77
3.2.1 創建矩陣 77
3.2.2 改變矩陣大小 81
3.2.3 重構矩陣 84
3.3 矩陣元素的運算 84
3.3.1 矩陣的加減法運算 84
3.3.2 矩陣的乘法運算 85
3.3.3 矩陣的除法運算 87
3.3.4 矩陣的冪運算 87
3.3.5 矩陣元素的查找 88
3.3.6 矩陣元素的排序 88
3.3.7 矩陣元素的求和 89
3.3.8 矩陣元素的求積 90
3.3.9 矩陣元素的差分 91
3.4 矩陣運算 92
3.4.1 矩陣分析 92
3.4.2 矩陣分解 97
3.4.3 特征值和特征向量 103
3.5 稀疏矩陣 104
3.5.1 稀疏矩陣的存儲方式 105
3.5.2 稀疏矩陣的生成 105
3.5.3 稀疏矩陣的運算 109
3.6 本章小結 110
第4章 程序設計 111
4.1 M文件編輯器 112
4.2 變量 115
4.2.1 變量的命名 115
4.2.2 變量的類型 115
4.2.3 特殊變量 116
4.2.4 關鍵字 116
4.3 控制流 117
4.3.1 順序結構 117
4.3.2 if-else-end分支結構 118
4.3.3 switch-case結構 119
4.3.4 try-catch結構 121
4.3.5 for循環結構 122
4.3.6 while循環結構 124
4.4 常用指令 125
4.4.1 return指令 125
4.4.2 input指令和keyboard指令 125
4.4.3 yesinput指令 126
4.4.4 pause指令 126
4.4.5 continue指令 126
4.4.6 break指令 127
4.4.7 error指令和warning指令 127
4.5 腳本和函數 127
4.5.1 腳本 127
4.5.2 函數 129
4.5.3 M文件的一般結構 130
4.5.4 匿名函數、子函數、私有函數與私有目錄 132
4.5.5 重載函數 134
4.5.6 eval函數和feval函數 134
4.5.7 內聯函數 136
4.5.8 向量化和預分配 139
4.5.9 函數的函數 139
4.5.10 P碼文件 140
4.6 變量的檢測與傳遞 142
4.6.1 輸入/輸出變量檢測指令 142
4.6.2 “可變數量”輸入/輸出變量 142
4.6.3 跨空間變量傳遞和賦值 144
4.7 程序調試 146
4.7.1 程序調試的基本概念 147
4.7.2 直接調試法 147
4.7.3 使用調試函數進行調試 148
4.7.4 工具調試法 151
4.7.5 程序的性能優化技術 152
4.8 本章小結 153
第5章 數據可視化 154
5.1 圖形繪制 155
5.1.1 離散數據及離散函數 155
5.1.2 連續函數 155
5.1.3 圖形繪制示例 156
5.1.4 圖形繪制的基本步驟 158
5.2 二維圖形繪制 158
5.2.1 plot指令 158
5.2.2 柵格 163
5.2.3 文字說明 163
5.2.4 線型、標記和顏色 166
5.2.5 坐標軸設置 168
5.2.6 圖形疊繪 169
5.2.7 子圖繪制 170
5.2.8 交互式繪圖 171
5.2.9 雙坐標軸繪制 172
5.2.10 fplot繪圖指令 173
5.2.11 ezplot繪圖指令 174
5.2.12 特殊坐標軸繪圖 175
5.2.13 二維特殊圖形函數 176
5.3 三維圖形繪制 180
5.3.1 三維曲線圖繪制 180
5.3.2 三維網格圖繪制 181
5.3.3 三維曲面圖繪制 182
5.3.4 光照模型 183
5.3.5 繪制等值線圖 185
5.4 四維圖形可視化 186
5.4.1 用顏色描述第四維 186
5.4.2 其他函數 186
5.5 本章小結 187
第2部分
第6章 數值計算 188
6.1 多項式及其函數 189
6.1.1 多項式的表達式和創建 189
6.1.2 多項式求根 190
6.1.3 多項式的四則運算 191
6.1.4 多項式的導數、積分與估值 193
6.1.5 多項式運算函數及操作指令 194
6.1.6 有理多項式 195
6.2 數據插值 196
6.2.1 一維插值 197
6.2.2 二維插值 199
6.3 函數的極限 200
6.3.1 極限的概念 200
6.3.2 求極限的函數 201
6.4 函數數值積分 202
6.4.1 數值積分問題的數學表述 202
6.4.2 一元函數的數值積分 203
6.4.3 多重數值積分 204
6.5 本章小結 205
第7章 符號計算 206
7.1 符號計算概述 207
7.2 符號對象和符號表達式 207
7.2.1 對象創建命令 207
7.2.2 對象創建示例 208
7.2.3 運算符和基本函數 211
7.2.4 對象類別識別函數 213
7.2.5 表達式中的變量確定 215
7.2.6 符號計算的精度 216
7.3 符號表達式的基本操作 217
7.3.1 符號表達式的顯示 217
7.3.2 符號表達式的合并 218
7.3.3 符號表達式的展開 218
7.3.4 符號表達式的嵌套 219
7.3.5 符號表達式的分解 220
7.3.6 符號表達式的化簡 220
7.4 符號表達式的替換 221
7.4.1 subs替換函數 221
7.4.2 subexpr替換函數 222
7.5 符號函數的操作 223
7.5.1 復合函數操作 223
7.5.2 反函數操作 224
7.6 微積分 224
7.6.1 極限 225
7.6.2 微分 226
7.6.3 積分 227
7.6.4 級數求和 227
7.6.5 泰勒級數 228
7.7 積分變換 229
7.7.1 傅里葉變換 229
7.7.2 拉普拉斯變換 230
7.7.3 Z變換 230
7.8 方程求解 232
7.8.1 代數方程求解 232
7.8.2 微分方程求解 234
7.9 符號分析可視化 235
7.9.1 funtool分析界面 235
7.9.2 taylortool分析界面 238
7.10 本章小結 239
第8章 概率統計 240
8.1 產生隨機數 241
8.1.1 二項分布隨機數的產生 241
8.1.2 正態分布隨機數的產生 241
8.1.3 常見分布隨機數的產生 242
8.2 概率密度計算 243
8.2.1 通用函數概率密度值 243
8.2.2 專用函數概率密度值 244
8.3 累積概率分布 245
8.3.1 通用函數累積概率值 245
8.3.2 專用函數累積概率值 247
8.4 統計特征 247
8.4.1 平均值、中值 248
8.4.2 數據比較 248
8.4.3 期望 249
8.4.4 方差和標準差 249
8.4.5 協方差與相關系數 250
8.5 統計作圖 251
8.5.1 正整數頻率表 251
8.5.2 累積分布函數圖形 252
8.5.3 最小二乘擬合直線 252
8.5.4 繪制正態分布概率圖形 253
8.5.5 樣本數據的盒圖 254
8.5.6 參考線繪制 255
8.5.7 樣本概率圖形 256
8.5.8 正態擬合直方圖 257
8.6 本章小結 258
第9章 數學建模基礎 259
9.1 曲線擬合函數 260
9.1.1 多項式擬合 260
9.1.2 加權最小方差擬合原理及示例 261
9.1.3 非線性曲線擬合 263
9.2 參數估計函數 264
9.2.1 常見分布的參數估計 264
9.2.2 點估計 266
9.2.3 區間估計 268
9.3 參數傳遞 268
9.3.1 輸入和輸出參數的數目 269
9.3.2 可變數目的參數傳遞 270
9.3.3 返回被修改的輸入參數 271
9.3.4 全局變量 272
9.4 本章小結 273
第10章 智能算法 274
10.1 粒子群算法實現 275
10.1.1 基本原理 275
10.1.2 程序設計 276
10.1.3 經典應用 283
10.2 遺傳算法實現 287
10.2.1 基本原理 287
10.2.2 程序設計 290
10.2.3 經典應用 295
10.3 蟻群算法概述 300
10.3.1 基本原理 300
10.3.2 程序設計 301
10.3.3 經典應用 304
10.4 本章小結 310

第11章 偏微分方程 311
11.1 偏微分方程工具箱 312
11.1.1 偏微分方程常見類型 312
11.1.2 偏微分方程的求解過程 317
11.2 求解偏微分方程 319
11.2.1 求解橢圓方程 319
11.2.2 求解拋物線方程 323
11.2.3 求解雙曲線方程 327
11.2.4 求解特征值方程 331
11.3 本章小結 335
第3部分
第12章 優化工具 336
12.1 優化常用函數及最優化問題 337
12.1.1 優化常用函數 337
12.1.2 最優化問題 339
12.2 線性規劃 341
12.2.1 線性規劃函數 342
12.2.2 線性規劃問題的應用 343
12.3 無約束非線性規劃 352
12.3.1 基本數學原理介紹 353
12.3.2 無約束非線性規劃函數 354
12.3.3 無約束非線性規劃問題的應用 357
12.4 二次規劃 357
12.4.1 二次規劃函數quadprog 358
12.4.2 二次規劃問題的應用 359
12.5 有約束最小化 361
12.5.1 有約束最小化函數fmincon 361
12.5.2 有約束最小化的應用 364
12.6 目標規劃 365
12.6.1 目標規劃函數fgoalattain 365
12.6.2 目標規劃的應用 367
12.7 最大最小化 372
12.7.1 最大最小化函數fminimax 372
12.7.2 最大最小化的應用 373
12.8 本章小結 375
第13章 句柄圖形對象 376
13.1 句柄圖形對象體系 377
13.1.1 句柄圖形組織 377
13.1.2 句柄圖形對象類型簡介 378
13.2 句柄圖形對象操作 378
13.2.1 創建對象 378
13.2.2 訪問對象句柄 380
13.2.3 復制和刪除對象 382
13.2.4 控制圖形輸出 383
13.2.5 保存句柄 387
13.3 句柄圖形對象屬性設置 388
13.3.1 設置屬性 388
13.3.2 設置默認屬性 389
13.3.3 通用屬性 392
13.4 Figure對象 392
13.4.1 Figure對象介紹 392
13.4.2 Figure對象操作 394
13.5 Axes對象 394
13.5.1 標簽與外觀 394
13.5.2 位置 395
13.5.3 一圖多軸 396
13.5.4 坐標軸控制 399
13.5.5 線條顏色控制 401
13.5.6 繪圖操作 401
13.6 Core對象 402
13.6.1 Core對象介紹 402
13.6.2 Core對象創建示例 403
13.7 Plot對象 404
13.7.1 Plot對象介紹 404
13.7.2 Plot對象創建示例 404
13.7.3 連接變量 405
13.8 Group對象 406
13.8.1 Group對象介紹 406
13.8.2 創建Group對象 406
13.8.3 對象變換 406
13.9 Annotation對象 407
13.9.1 Annotation對象介紹 407
13.9.2 Annotation對象使用示例 408
13.10 本章小結 409
第14章 Simulink仿真基礎 410
14.1 Simulink概述 411
14.1.1 基本概念 411
14.1.2 工作環境與啟動 413
14.1.3 模型特點 415
14.1.4 模塊組成 416
14.1.5 數據類型 417
14.1.6 模塊和模塊庫 422
14.1.7 常用工具 427
14.1.8 示例演示 429
14.2 模型創建 431
14.2.1 模塊的基本操作 431
14.2.2 模型和模型文件 434
14.2.3 模型創建流程 436
14.2.4 模塊的基本操作 440
14.2.5 模塊連接與處理 442
14.3 過零檢測和代數環 443
14.3.1 過零檢測 443
14.3.2 代數環 445
14.4 本章小結 446
第15章 Simulink仿真的應用 447
15.1 子系統的創建和封裝 448
15.1.1 子系統介紹 448
15.1.2 創建子系統 449
15.1.3 封裝子系統 450
15.2 仿真模型分析 454
15.2.1 模型狀態的確定 455
15.2.2 線性化的數學描述 457
15.2.3 平衡點分析 458
15.2.4 微分方程的求解算法 459
15.3 運行仿真 460
15.3.1 啟動仿真 460
15.3.2 仿真配置 463
15.3.3 優化仿真過程 468
15.4 模型調試 470
15.4.1 Simulink調試器 471
15.4.2 命令行調試及設置斷點 471
15.5 實例應用 472
15.6 本章小結 478
第16章 Stateflow應用初步 479
16.1 Stateflow基礎 480
16.1.1 Stateflow的定義 480
16.1.2 狀態圖編輯器 480
16.1.3 狀態操作 482
16.1.4 轉移操作 483
16.1.5 流程圖 484
16.2 并行機制 487
16.2.1 設置狀態關系 487
16.2.2 并行狀態活動順序配置 488
16.2.3 本地事件廣播 488
16.2.4 直接事件廣播 489
16.3 Stateflow的對象 490
16.3.1 真值表 490
16.3.2 圖形函數 492
16.4 本章小結 493
第4部分
第17章 圖形用戶界面 494
17.1 圖形用戶界面介紹 495
17.2 控件 495
17.2.1 控件的創建 496
17.2.2 鼠標動作執行 498
17.2.3 事件隊列的執行順序 499
17.2.4 回調函數的編寫 500
17.3 對話框對象 503
17.3.1 公共對話框 503
17.3.2 一般對話框 507
17.4 界面菜單 513
17.4.1 菜單建立 513
17.4.2 菜單屬性 514
17.5 編寫M文件 515
17.6 GUIDE工具 516
17.6.1 利用GUIDE進行圖形用戶界面設計 517
17.6.2 GUIDE創建的工具 523
17.6.3 創建帶有Uicontrol控件的圖形用戶界面 525
17.7 本章小結 526
第18章 文件I/O操作 527
18.1 文件夾的管理 528
18.1.1 當前文件夾管理 528
18.1.2 創建文件夾 531
18.1.3 刪除文件夾 532
18.1.4 復制或移動文件或文件夾 533
18.2 打開和關閉文件 535
18.2.1 打開文件 535
18.2.2 關閉文件 537
18.3 工作區數據文件 538
18.3.1 輸出數據到MAT文件中 538
18.3.2 讀取MAT文件——load函數 538
18.3.3 查看MAT文件的變量 539
18.4 讀/寫二進制文件 539
18.4.1 寫二進制文件 539
18.4.2 讀二進制文件 541
18.5 讀/寫文本文件 544
18.5.1 寫文本文件 544
18.5.2 讀文本文件 545
18.5.3 其他讀/寫文本文件的函數 548
18.6 文件內的位置控制 553
18.7 導入數據 555
18.8 本章小結 556
第19章 編譯器 557
19.1 編譯器概述 558
19.2 編譯器的安裝和配置 558
19.2.1 編譯器的安裝 558
19.2.2 編譯器的配置 558
19.3 編譯過程 559
19.4 編譯命令mcc 559
19.5 編譯生成獨立可執行的應用程序 560
19.5.1 編譯M文件 560
19.5.2 編譯圖形繪制M文件 562
19.5.3 由含feval指令的M文件生成EXE文件 563
19.5.4 編譯GUI文件 565
19.6 本章小結 566
第20章 外部接口 567
20.1 接口概述 568
20.1.1 MEX文件介紹 568
20.1.2 MAT文件介紹 568
20.1.3 MATLAB計算引擎介紹 568
20.2 MEX文件應用 569
20.2.1 MEX文件的結構 569
20.2.2 創建C/C++語言MEX文件 570
20.2.3 調試C/C++語言MEX程序文件 574
20.3 MAT文件應用 575
20.3.1 使用C/C++語言創建MAT文件的過程 576
20.3.2 使用C/C++語言創建MAT文件示例 576
20.3.3 使用C/C++語言讀取MAT文件示例 578
20.4 計算引擎應用 581
20.5 調用Java語言 581
20.5.1 Java接口使用 582
20.5.2 Java接口編程應用示例 586
20.6 本章小結 586