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第1篇 新手入门篇2

第1章认识MATLAB2

1.1什么是MATLAB3

1.1.1 MATLAB概述3

1.1.2 MATLAB产生的历史背景3

1.1.3 MathWorks及其产品概述4

1.1.4 MATLAB的语言特点4

1.1.5 MATLAB的组成5

1.2 MATLAB R2014b的新增功能5

1.3 MATLAB的行业应用7

1.4 MATLAB R2014b的通用命令7

高手私房菜8

技巧1： MATLAB的学习技巧8

技巧2： MATLAB的编程规范8

第2章MATL AB的工作环境9

2.1 MATLAB R2014b的安装与启动10

2.1.1对计算机配置的要求10

2.1.2安装MATLAB10

2.1.3启动和退出MATLAB12

2.1.4卸载MATLAB12

2.2 MATLAB R2014b的目录结构13

2.3 MATLAB R2014b的工作界面13

2.3.1菜单和工具栏14

2.3.2命令窗口15

2.3.3工作空间16

2.3.4命令历史窗口17

2.4 MATLAB R2014b的文件管理17

2.4.1当前文件夹浏览器和路径管理器17

2.4.2搜索路径及其设置18

2.5 MATLAB R2014b的帮助系统20

2.5.1使用帮助浏览器窗口20

2.5.2使用帮助命令21

2.5.3演示帮助21

高手私房菜22

技巧1：用好MATLAB的帮助功能22

技巧2：如何注释一段程序22

技巧3：注释和取消注释的快捷键22

第2篇 语法基础篇24

第3章MATLAB的基本语法24

3.1 MATLAB的表达式和函数25

3.1.1变量25

3.1.2关键字25

3.2 MATLAB的数据类型26

3.2.1数值26

3.2.2逻辑30

3.2.3字符串30

3.2.4单元数组30

3.2.5结构体31

3.2.6日期和时间32

3.3 MATLAB的运算符33

3.3.1算术运算符33

3.3.2关系运算符34

3.3.3逻辑运算符35

3.3.4运算符优先级36

3.4 MATLAB的标点符号36

3.5基本数学函数38

3.6 MATLAB的脚本文件39

3.7习题39

高手私房菜40

技巧1：函数文件的命名技巧40

技巧2：如何自动对齐一段程序40

第4章 MATLAB的数组及其操作41

4.1数组的创建42

4.1.1一维数组的创建42

4.1.2二维数组的创建43

4.1.3多维数组的创建44

4.2基本的数组操作49

4.3数组的运算55

4.3.1数值运算55

4.3.2逻辑运算56

4.3.3关系运算56

4.3.4向量的点积、叉积、混合积57

4.3.5范数58

4.3.6数组的保存和载入58

4.4习题59

高手私房菜59

技巧1：如何清除MATLAB命令窗口中的内容59

技巧2：如何清除MATLAB工作空间中的变量60

第5章MATLAB的矩阵及其操作61

5.1矩阵的生成及初等运算62

5.1.1矩阵的生成62

5.1.2冒号表达式63

5.1.3矩阵的拆分63

5.1.4矩阵的连接67

5.2矩阵运算67

5.2.1基本运算67

5.2.2点运算71

5.3矩阵分析72

5.3.1常用矩阵72

5.3.2矩阵的特征参数75

5.4稀疏矩阵78

5.4.1稀疏矩阵的生成79

5.4.2转换成满矩阵79

5.4.3对非零元素进行操作80

5.4.4特殊的稀疏矩阵81

5.5习题82

高手私房菜83

技巧1：如何对付“Out of Memory”83

技巧2：如何高效使用Memory83

第6章 利用MATLAB进行科学计算85

6.1多项式、插值与拟合86

6.1.1多项式的表示86

6.1.2多项式的运算86

6.1.3函数插值89

6.1.4函数拟合90

6.2数值微分与积分92

6.2.1数值微分92

6.2.2数值积分94

6.3线性方程组的求解97

6.3.1利用左除运算求解线性方程组97

6.3.2利用矩阵求逆求解线性方程组98

6.3.3利用矩阵分解求解线性方程组99

6.4非线性方程组的求解102

6.4.1单变量非线性方程的求解102

6.4.2非线性方程组的求解102

6.5微分方程的求解103

6.5.1常微分方程初值问题103

6.5.2常微分方程边值问题106

6.6概率统计108

6.6.1常见分布的随机数产生108

6.6.2计算概率密度函数值109

6.6.3计算随机变量的数学期望和方差110

6.6.4参数估计110

6.6.5假设检验112

6.7习题112

高手私房菜113

技巧：如何对线性方程组的解的情况进行判定113

第7章 利用MATLAB进行符号运算115

7.1符号变量、符号表达式和符号方程的生成116

7.1.1使用sym函数生成符号变量和符号表达式116

7.1.2使用syms函数定义符号变量和符号表达式117

7.1.3符号方程的生成117

7.2符号变量的基本操作118

7.2.1 findsym函数：寻找符号变量118

7.2.2符号运算的精度确定118

7.3符号表达式的基本操作119

7.3.1四则运算119

7.3.2符号多项式的因式分解与展开119

7.3.3提取有理式的分子和分母121

7.3.4符号表达式的化简121

7.3.5符号表达式的替换122

7.3.6反函数的求解123

7.3.7复合函数123

7.4符号矩阵的生成和运算124

7.4.1符号矩阵的生成124

7.4.2符号矩阵的运算125

7.5符号微积分127

7.5.1符号极限127

7.5.2符号微分127

7.5.3符号积分128

7.6符号积分变换129

7.6.1 Fourier变换及其逆变换129

7.6.2 Laplace变换及其逆变换130

7.6.3 Z变换及其逆变换132

7.7符号方程的求解133

7.7.1代数方程求解133

7.7.2微分方程求解134

7.8习题135

高手私房菜136

技巧：无穷级数求和问题的求解方法136

第3篇数据可视化篇138

第8章 二维数据可视化138

8.1图形绘制139

8.1.1离散数据及离散函数139

8.1.2连续函数139

8.1.3图形绘制的基本步骤140

8.1.4图形绘制示例141

8.2二维图形绘制141

8.2.1 plot指令141

8.2.2格栅143

8.2.3文字说明144

8.2.4线型、标记和颜色145

8.2.5坐标轴设置146

8.2.6图形迭绘147

8.2.7子图绘制148

8.2.8交互式绘图149

8.2.9双坐标轴绘制150

8.2.10 fplot绘图指令150

8.2.11 ezplot绘图指令151

8.2.12特殊坐标轴绘图152

8.3二维特殊图形函数154

8.3.1柱状图154

8.3.2面积图155

8.3.3实心图156

8.3.4向量图157

8.3.5饼图157

8.3.6直方图158

8.4图形句柄159

8.4.1句柄对象159

8.4.2对象属性160

8.4.3图形句柄创建实例162

8.5习题165

高手私房菜166

技巧：如何建立一个带编号的图形窗口166

第9章 三维数据可视化167

9.1三维图形绘制168

9.1.1曲线图绘制168

9.1.2网格图绘制168

9.1.3曲面图绘制169

9.2三维隐函数绘图170

9.3三维图形的修饰处理172

9.3.1三维图形的视点处理172

9.3.2色彩处理174

9.3.3光照处理174

9.4习题175

高手私房菜175

技巧：用颜色图编辑器（colormap editor）对三维图形再加工175

第4篇程序设计篇178

第10章MATLAB编程基础178

10.1 M文件179

10.1.1函数变量180

10.1.2函数参数181

10.1.3函数句柄184

10.1.4函数类型184

10.2 MATLAB的程序控制结构187

10.2.1条件控制语句187

10.2.2循环控制语句189

10.2.3误差控制语句190

10.2.4其他流程控制语句191

10.3文件操作192

10.3.1文件的打开与关闭193

10.3.2文件I/O194

10.4 MATLAB程序优化197

10.4.1通过Profiler进行程序运行分析197

10.4.2通过tic和toc函数进行程序运行分析198

10.4.3程序优化的常用方法198

10.5程序调试199

10.5.1直接调试法200

10.5.2利用调试工具200

10.6习题201

高手私房菜201

技巧：加快MATLAB程序执行速度的技巧201

第11章 图形用户界面设计203

11.1使用GUIDE创建GUI204

11.1.1 GUIDE编辑界面简介204

11.1.2菜单设计实例205

11.1.3包含控件的GUI设计实例206

11.1.4 M文件和FIG文件209

11.2 GUI编程210

11.3实例解析212

11.3.1实例1： peaks函数的轮廓图绘制212

11.3.2实例2：用控件控制图形的属性215

11.3.3实例3：TeapotdemoGUI的制作过程剖析219

11.4习题221

高手私房菜221

技巧1：创建MATLAB图形用户界面所需的三个基本元素221

技巧2：编写独立的回调函数222

第12章Simulink仿真基础223

12.1 Simulink简介224

12.2一个简单的Simulink仿真示例224

12.3 Simulink的基本模块226

12.3.1 Simulink的基本模块及其功能226

12.3.2常用模块的参数和属性设置227

12.4 Simulink的基本操作229

12.4.1 Simulink的文件操作229

12.4.2模块的操作230

12.4.3信号线的操作231

12.4.4给模型添加文本注释232

12.5复杂系统的仿真233

12.5.1仿真的设置233

12.5.2连续系统仿真示例236

12.5.3离散系统仿真示例237

12.6子系统与封装238

12.6.1建立子系统238

12.6.2子系统的封装240

12.7习题242

高手私房菜242

技巧：Simulink利用Scope输出及绘制仿真波形技巧242

第5篇 综合实战篇246

第13章MATLAB在信号与系统中的应用246

13.1典型连续时间信号描述及运算247

13.1.1典型连续信号波形的绘制247

13.1.2连续时间信号的运算249

13.2线性系统时域分析251

13.2.1连续时间信号卷积251

13.2.2线性系统时域分析252

13.3连续系统的频域分析254

13.4连续时间系统S域零极点分析256

13.4.1零极点分布与系统稳定性257

13.4.2零极点分布与系统冲激响应时域特性258

13.4.3由连续系统零极点分布分析系统的频率特性260

13.5习题263

高手私房菜264

技巧：零极点和状态方程之间的相互转换264

第14章MATLAB在数字信号处理中的应用267

14.1离散时间信号的MATLAB实现268

14.1.1正弦序列268

14.1.2指数序列268

14.1.3单位抽样序列271

14.1.4单位阶跃序列271

14.2基于MATLAB的快速Fourier变换273

14.2.1快速Fourier变换的用法273

14.2.2运用FFT进行简单滤波275

14.3 IIR数字滤波器的设计277

14.3.1模拟原型滤波器277

14.3.2频率变换278

14.3.3滤波器最小阶数选择278

14.3.4模拟滤波器到数字滤波器的转换280

14.3.5完全工具函数设计IIR滤波器281

14.4 IIR滤波器直接设计284

14.5 FIR滤波器设计285

14.5.1运用窗函数设计数字滤波器285

14.5.2标准型FIR滤波器287

14.5.3多频带FIR滤波器288

14.6习题290

高手私房菜291

技巧：最优的标准多频带FIR数字滤波器设计291

第15章MATLAB在通信原理中的应用293

15.1幅度调制294

15.1.1 BASK调制294

15.1.2 MASK调制295

15.1.3 QAM调制297

15.2相位调制298

15.2.1 PSK调制298

15.2.2 OQPSK调制299

15.3频率调制301

15.3.1BFSK调制301

15.3.2 MFSK调制303

15.3.3 C P M调制303

15.4数字信号的解调306

15.4.1 BASK解调306

15.4.2 QAM解调307

15.4.3 BPSK解调309

15.4.4 BFSK解调310

15.5习题312

高手私房菜312

技巧：正交频分复用多载波频率调制方式的编程312

第6篇高手秘籍篇316

第16章 数字图像处理316

16.1 MATLAB数字图像处理基础317

16.1.1图像类型及存储方式317

16.1.2图像转换317

16.1.3读/写图像文件318

16.1.4图像显示318

16.2图像灰度变换318

16.2.1直方图319

16.2.2直方图均衡319

16.2.3灰度线性变换320

16.2.4灰度非线性变换321

16.3几何变换321

16.3.1图像缩放322

16.3.2图像旋转322

16.4图像滤波323

16.4.1线性空域滤波323

16.4.2非线性空域滤波324

16.5彩色图像处理325

16.5.1彩色图像表示模式325

16.5.2常用的彩色图像处理函数326

16.6习题327

高手私房菜327

技巧：MATLAB批量读入图片技巧327

第17章 视觉分析329

17.1 Computer Vision System Toolbox330

17.2特征检测与提取330

17.2.1特征检测与描述330

17.2.2特征匹配332

17.3三维重建333

17.3.1相机标定333

17.3.2图像校正333

17.3.3计算视差333

17.3.4场景恢复334

17.4处理视频序列334

17.4.1读取视频序列334

17.4.2处理视频帧334

17.4.3保存视频序列335

17.5实例解析335

17.5.1立体标定与场景重建335

17.5.2从视频中恢复深度337

17.6习题339

高手私房菜340

技巧：工具箱的添加技巧340

第18章 文件I/O341

18.1打开和关闭文件342

18.1.1打开文件342

18.1.2关闭文件342

18.2处理二进制数据文件343

18.2.1读二进制数据343

18.2.2写二进制数据343

18.3格式化读写文件344

18.3.1格式化读取345

18.3.2格式化写入345

18.4文件内容定位346

18.5习题347

高手私房菜348

技巧：文件I/O技巧348

第19章MATLAB的高级应用349

19.1 MATLAB编译器350

19.1.1编译器的功能350

19.1.2编译器的性能350

19.2编译器的安装与配置350

19.2.1前提准备351

19.2.2配置编译器351

19.3 C/C＋＋语言MEX文件352

19.3.1 MEX文件的数据352

19.3.2 MEX文件的结构352

19.3.3 C语言MEX文件的建立354

19.4 MAT文件355

19.4.1在MATLAB中读写MAT文件355

19.4.2使用C/C＋＋创建MAT文件357

19.5创建独立运行的程序359

19.5.1 MCC命令360

19.5.2编译包含绘图命令的M文件360

19.6习题361

高手私房菜362

技巧：MAT文件中变量的查看技巧362