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第1章MATLAB简介1

1.1 MATLAB的那些事儿1

1.1.1 MATLAB的起源1

1.1.2 MATLAB的版本信息1

1.1.3 MATLAB软件的系统组成3

1.1.4 MATLAB的产品构成4

1.1.5 Simulink的产品构成6

1.1.6 MATLAB/ Simulink的应用领域7

1.2 MATLAB的安装与启动7

1.2.1 MATLAB的安装7

1.2.2 MATLAB的启动8

1.3 MATLAB工作界面8

1.3.1工作界面布局8

1.3.2工作界面的显示属性调整9

1.3.3工作界面的布局调整9

1.4命令窗口（Command Window）10

1.4.1初识MATLAB命令10

1.4.2分号的重要作用10

1.4.3 MATLAB命令窗口中常用的快捷键11

1.5历史命令窗口（Command History）11

1.6当前目录窗口（Current Directory）12

1.6.1 MATLAB搜索路径机制和搜索顺序12

1.6.2 MATLAB当前目录管理13

1.6.3 MATLAB搜索路径设置13

1.7工作空间窗口（Workspace）14

1.8程序编辑窗口（Editor）15

1.8.1编辑M文件15

1.8.2 M文件的调用16

1.8.3 MATLAB程序编辑窗口中常用的快捷键17

1.9 MATLAB帮助系统17

1.9.1 MATLAB命令窗口帮助系统17

1.9.2 Help帮助浏览器18

1.10参考文献21

第2章MATLAB基本操作22

2.1变量的定义与数据类型22

2.1.1变量的定义与赋值22

2.1.2数据类型23

2.1.3数据输出格式23

2.2常用函数23

2.3数组运算25

2.3.1矩阵的定义25

2.3.2特殊矩阵28

2.3.3高维数组30

2.3.4定义结构体数组31

2.3.5定义元胞数组（Cell Array）32

2.3.6几种数组的转换33

2.3.7矩阵的算术运算34

2.3.8矩阵的关系运算36

2.3.9矩阵的逻辑运算36

2.3.10矩阵的其他常用运算37

2.4 MATLAB常用标点符号41

2.5 MATLAB命令窗口中常用快捷命令41

2.6参考文献42

第3章MATLAB绘图与可视化43

3.1图形对象与图形对象句柄43

3.1.1句柄式图形对象43

3.1.2获取图形对象属性名称和属性值44

3.1.3设置图形对象属性值45

3.2二维图形绘制45

3.2.1基本二维绘图函数45

3.2.2二维图形修饰和添加注释48

3.2.3常用统计绘图函数53

3.2.4特殊二维绘图函数53

3.3三维图形绘制55

3.3.1常用三维绘图函数55

3.3.2三维图形的修饰和添加注释60

3.4图形的打印和输出65

3.4.1把图形复制到剪贴板65

3.4.2把图形导出到文件67

3.4.3打印图形69

3.5动画制作71

3.5.1彗星运行轨迹动画71

3.5.2霓虹闪烁动画72

3.5.3电影动画73

3.5.4录制AVI格式视频动画74

3.5.5制作GIF格式动画75

3.6参考文献77

第4章MATLAB程序设计78

4.1 M文件——脚本文件和函数文件78

4.1.1脚本文件78

4.1.2函数文件78

4.2 MATLAB程序流程控制与调试79

4.2.1 MATLAB程序流程控制79

4.2.2 MATLAB程序调试81

4.3程序流程控制示例83

4.3.1概述83

4.3.2问题分析83

4.3.3 MATLAB求解84

4.4匿名函数、子函数与嵌套函数85

4.4.1匿名函数85

4.4.2子函数87

4.4.3嵌套函数87

4.4.4嵌套函数的彼此调用关系91

4.5匿名函数、子函数与嵌套函数应用案例95

4.5.1匿名函数应用实例95

4.5.2子函数和嵌套函数应用实例99

4.6编写高效的MATLAB程序104

4.6.1重新认识循环104

4.6.2提高代码效率的方法110

4.7养成良好的编程风格121

4.7.1命名规则121

4.7.2程序设计注意事项123

4.7.3程序编排与注释123

4.8参考文献124

第5章 图形用户界面（GUI）编程125

5.1图形对象125

5.1.1图形对象的类型126

5.1.2图形对象的属性127

5.1.3图形对象的操作131

5.2图形用户界面的设计原则和步骤136

5.2.1图形用户界面设计原则136

5.2.2图形用户界面的设计步骤136

5.3开发图形用户界面的方法137

5.4直接编写M文件开发图形用户界面140

5.4.1 M文件的类型140

5.4.2根对象144

5.4.3图形窗口对象147

5.4.4坐标轴对象149

5.4.5用户界面控件对象151

5.4.6用户菜单对象162

5.4.7用户现场菜单对象163

5.4.8用户工具条对象164

5.5利用GUIDE工具开发图形用户界面166

5.5.1 GUIDE及其组成部分166

5.5.2 GUIDE产生的FIG文件和M文件167

5.5.3 GUIDE创建的GUI中的数据管理170

5.5.4利用GUIDE创建图形用户界面171

5.6典型案例介绍175

5.6.1基于列表控件的图片浏览器175

5.6.2在GUI中对鼠标进行控制179

5.6.3实现同一GUI内的不同控件之间的数据传递182

5.6.4实现不同GUI之间的数据传递187

5.6.5在GUI中控制Simulink仿真过程191

第6章MATLAB与TXT文件的数据交换195

6.1案例背景195

6.2从TXT文件中读取数据195

6.2.1利用数据导入向导导入TXT文件196

6.2.2调用高级函数读取数据199

6.2.3调用低级函数读取数据209

6.3把数据写入TXT文件216

6.3.1调用dlmwrite函数写入数据216

6.3.2调用fprintf函数写入数据217

6.4参考文献220

第7章MATLAB与Excel文件的数据交换221

7.1利用数据导入向导导入Excel文件221

7.2调用函数读写Excel文件222

7.2.1调用xlsfinfo函数获取文件信息222

7.2.2调用xlsread函数读取数据223

7.2.3调用xlswrite函数把数据写入Excel文件225

7.3 Excel-Link宏227

7.3.1 Excel 2003加载Excel-link宏227

7.3.2使用Excel-link宏228

7.3.3 Excel 2007与Excel 2010加载和使用宏231

7.4参考文献234

第8章 数据库连接235

8.1案例背景235

8.2 MATLAB实现235

8.2.1 Database工具箱简介235

8.2.2 Database工具箱函数235

8.2.3数据库数据读取236

8.2.4数据库数据写入240

8.3网络数据读取242

8.3.1读取Yahoo数据242

8.3.2读取Google数据244

8.4参考文献245

第9章 符号计算246

9.1符号对象和符号表达式246

9.1.1符号对象的创建246

9.1.2符号表达式247

9.1.3运算符247

9.1.4符号计算与数值计算结合248

9.2符号微积分249

9.2.1极限、导数和级数的符号计算249

9.2.2符号积分计算251

9.3符号方程求解252

9.3.1符号代数方程求解252

9.3.2符号常微分方程求解253

9.4参考文献257

第10章 数值积分计算258

10.1矩形区域积分以及离散数据积分258

10.1.1矩形区域积分258

10.1.2离散数据积分260

10.2含参数积分261

10.3一般区域二重和三重积分262

10.3.1概要262

10.3.2一般区域二重积分的计算263

10.3.3一般区域三重积分的计算265

10.4一般区域n重积分267

10.5蒙特卡洛法计算n重积分270

10.5.1概述270

10.5.2基本的蒙特卡洛积分法271

10.5.3等分布序列的蒙特卡洛法272

10.6参考文献274

第11章 方程与方程组的数值求解275

11.1概述275

11.2 MATLAB求解方程（组）的函数及其用法275

11.2.1左除“”与右除“/”275

11.2.2 fzero函数276

11.2.3 roots函数277

11.2.4 fsolve函数278

11.2.5含参数方程组求解279

11.3应用扩展280

11.3.1等额还款模型280

11.3.2 MATLAB编程求解等额还款模型281

11.4参考文献282

第12章 常微分方程（组）数值求解283

12.1数值求解常微分方程（组）函数概述283

12.1.1概述283

12.1.2初值问题求解函数283

12.1.3延迟问题以及边值问题求解函数284

12.1.4求解前的准备工作285

12.2非刚性／刚性常微分方程初值问题求解285

12.2.1概述285

12.2.2非刚性问题举例285

12.2.3刚性问题举例287

12.3隐式微分方程（组）求解290

12.3.1概述290

12.3.2利用solve函数290

12.3.3利用fzero/fsolve函数291

12.4微分代数方程（DAE）与延迟微分方程（DDE）求解295

12.4.1概述295

12.4.2微分代数方程举例295

12.4.3延迟微分方程（DDE）举例300

12.5边值问题求解303

12.5.1概述303

12.5.2求解案例303

12.6参考文献307

第13章 线性规划问题308

13.1案例背景308

13.1.1线性规划应用308

13.1.2线性规划的求解方法309

13.2线性规划的标准型309

13.3线性规划问题的MATLAB求解309

13.4线性规划案例分析310

13.4.1大规模内点法求解311

13.4.2单纯形法求解312

13.5案例扩展——含参数线性规划313

13.5.1目标函数含参数313

13.5.2约束函数含参数314

13.6参考文献315

第14章 非线性优化问题316

14.1理论背景316

14.2理论模型316

14.2.1无约束非线性优化316

14.2.2约束非线性优化316

14.3 MATLAB实现317

14.3.1 fminunc函数（无约束优化）317

14.3.2 fminsearch函数320

14.3.3 fmincon函数322

14.4案例扩展326

14.4.1大规模优化问题326

14.4.2含参数优化问题327

14.5参考文献328

第15章 最大最小问题——公共设施选址329

15.1案例背景329

15.1.1最大最小问题329

15.1.2垃圾场选址问题329

15.2最大最小问题的MATLAB求解330

15.2.1 fminimax函数330

15.2.2垃圾场选址问题求解331

15.3案例扩展332

15.4参考文献334

第16章 概率分布与随机数335

16.1概率分布335

16.1.1概率分布的定义335

16.1.2几种常用概率分布335

16.1.3概率密度、分布和逆概率分布函数值的计算338

16.2生成一元分布随机数340

16.2.1均匀分布随机数和标准正态分布随机数340

16.2.2常见一元分布随机数343

16.3生成多元分布随机数348

16.4参考文献349

第17章 描述性统计量和统计图350

17.1案例背景350

17.2案例描述350

17.3描述性统计量352

17.3.1均值352

17.3.2方差和标准差352

17.3.3最大值和最小值353

17.3.4极差353

17.3.5中位数354

17.3.6分位数354

17.3.7众数354

17.3.8变异系数354

17.3.9原点矩355

17.3.10中心矩355

17.3.11偏度355

17.3.12峰度355

17.4统计图356

17.4.1箱线图356

17.4.2频数（率）直方图357

17.4.3经验分布函数图358

17.4.4正态概率图359

17.4.5 p-p图360

17.4.6 q-q图360

17.5案例扩展：频数和频率分布表361

17.5.1调用tabulate函数作频数和频率分布表361

17.5.2调用自编HistRate函数作频数和频率分布表363

17.6参考文献366

第18章 参数估计与假设检验367

18.1案例背景367

18.2常见分布的参数估计367

18.3正态总体参数的检验369

18.3.1总体标准差已知时的单个正态总体均值的U检验369

18.3.2总体标准差未知时的单个正态总体均值的t检验371

18.3.3总体标准差未知时的两个正态总体均值的比较t检验371

18.3.4总体均值未知时的单个正态总体方差的x2检验372

18.3.5总体均值未知时的两个正态总体方差的比较F检验373

18.4参考文献374

第19章 回归分析375

19.1一元线性回归375

19.1.1数据的散点图376

19.1.2调用regress函数作一元线性回归377

19.1.3调用自编reglm函数作一元线性回归382

19.1.4调用robustfit函数作稳健回归385

19.2一元非线性回归388

19.2.1数据的散点图389

19.2.2调用nlinfit函数作一元非线性回归390

19.2.3利用曲线拟合工具cftool作一元非线性拟合395

19.3多元线性和广义线性回归402

19.3.1调用regress函数作多元线性回归403

19.3.2调用自编reglm函数作多元线性回归404

19.3.3调用自编reglm函数作二次回归405

19.3.4拟合效果图406

19.3.5调用stepwise函数作逐步回归407

19.4多元非线性回归——地震震中位置的确定410

19.4.1问题描述410

19.4.2模型建立411

19.4.3调用nlinfit函数作多元非线性回归411

19.5参考文献413

第20章 多项式回归与数据插值414

20.1多项式回归414

20.1.1多项式回归模型414

20.1.2多项式回归的MATLAB实现414

20.1.3多项式回归案例415

20.2插值问题的数学描述420

20.2.1什么是插值420

20.2.2一维插值问题的数学描述420

20.2.3二维插值问题的数学描述421

20.2.4三次样条插值的数学描述421

20.3一维插值422

20.3.1自编拉格朗日插值函数lagrange422

20.3.2 interpl函数423

20.3.3 spline函数427

20.3.4 csape和csapi函数427

20.3.5 spapi函数（B样条插值）430

20.3.6其他一维插值函数431

20.4二维插值432

20.4.1网格节点插值432

20.4.2散乱节点插值436

20.5高维插值439

20.6参考文献441

第21章MATLAB程序编译442

21.1 MATLAB编译器的工作机理442

21.1.1利用MATLAB编译器产生应用程序或运行库443

21.1.2打包器（wrapper）文件443

21.1.3组件技术文件（CTF）444

21.2 MATLAB编译器的安装和配置444

21.2.1安装要求444

21.2.2编译器的安装445

21.2.3编译器的配置445

21.2.4选项文件447

21.3编译449

21.3.1有关MATLAB编译器技术449

21.3.2 mec命令详解450

21.3.3输入和输出文件456

21.4部署459

21.4.1确定需要打包的文件459

21.4.2使用部署工具460

20.4.3部署到目标计算机470

21.5典型案例介绍474

21.5.1将脚本M文件编译为独立的应用程序474

21.5.2将函数M文件编译为独立的应用程序479

21.5.3将由GUIDE创建的GUI程序编译为可独立运行的程序482

21.5.4将MATLAB程序编译为C共享库485

21.5.5将MATLAB程序编译为C+++动态链接库491

21.6参考文献498

第22章 系统级仿真工具Simulink及应用499

22.1 Simulink简介499

22.1.1何为Simulink499

22.1.2 Simulink基础500

22.1.3 Simulink仿真原理514

22.2 Simulink动态系统建模与仿真529

22.2.1动态系统建模530

22.2.2动态系统仿真544

22.2.3 Simulink与MATLAB数据交互546

22.3 S-Function551

22.3.1 S-Function简介及原理551

22.3.2 S-Function实现方式及其特点553

22.3.3 M语言S-Function557

22.3.4 C MEX S-Function568

22.4命令行仿真技术576

22.4.1命令行方式建模576

22.4.2命令行方式仿真578

22.4.3命令行仿真示例580

22.5综合实例583

22.5.1案例1：字符编码与版本兼容583

22.5.2案例2：用S - Function自定义模块586

22.5.3案例3：温度控制595

22.5.4案例4：模糊PID控制602

22.5.5案例5：磁悬浮控制609

22.6参考文献614

附录Simulink常用命令列表615