MATLAB 2008全程指南

第1篇 基础知识.

第1章 matlab操作基础 2

1.1 matlab概述 3

1.2 matlab发展历史 3

1.3 matlab主要功能 4

1.4 matlab安装 5

1.5 matlab的启动和退出 7

1.5.1 matlab启动 7

1.5.2 matlab的退出 8

1.6 matlab操作界面 8

1.6.1 菜单栏 8

1.6.2 工具栏 13

1.6.3 命令窗口 13

1.6.4 工作空间窗口 15

1.6.5 当前目录窗口 15

1.6.6 历史记录窗口 17

1.7 matlab联机帮助系统 18

1.7.1 联机帮助系统 18

1.7.2 命令窗口查询帮助 19

第2章 数据结构与类型 22

.2.1 常量与变量 23

2.1.1 常量 23

2.1.2 变量 24

2.2 数组与矩阵 25

2.2.1 数组 25

2.2.2 矩阵 31

2.3 逻辑类型与关系运算 36

2.3.1 逻辑数据类型 37

2.3.2 逻辑运算 38

2.3.3 关系运算 39

2.3.4 运算符优先级 41

2.4 字符串 41

2.4.1 创建字符串 41

2.4.2 类型转换 43

2.4.3 比较字符串 45

2.4.4 字符分类 46

2.4.5 查找与替换 46

2.5 结构数组 47

2.5.1 结构数组的创建 47

2.5.2 结构数组中的数据获取 49

2.5.3 结构数组中的操作 50

2.5.4 结构数组的大小 52

2.5.5 结构数组的嵌套 53

2.6 元胞数组 54

2.6.1 元胞数组的创建 54

2.6.2 元胞数组中的数据获得 55

2.6.3 元胞数组的删除与重塑 57

2.6.4 元胞数组中的操作函数 59

2.6.5 元胞数组的嵌套 61

2.6.6 元胞数组与数值数组间的转化 62

第3章 数值计算及数据分析 64

3.1 因式分解 65

3.1.1 行列式、逆和秩 65

3.1.2 lu因式分解 67

3.1.3 qr因式分解 69

3.1.4 范数 70

3.2 矩阵特征值和奇异值 72

3.2.1 特征值和特征向量的求取 72

3.2.2 奇异值分解 74

3.3 数据分析和统计 76

3.3.1 基本的数据分析函数 76

3.3.2 协方差和相关系数函数 82

3.4 数值积分 83

3.4.1 一元函数的数值积分 83

3.4.2 二重积分的数值计算 85

3.4.3 三重积分的数值计算 85

3.5 插值 86

3.5.1 一维数据插值 86

3.5.2 二维数据插值 88

3.5.3 多维插值 89

3.6 多项式曲线拟合 90

3.6.1 最小二乘原理及其曲线拟合算法 90

3.6.2 曲线拟合的实现 91

3.7 傅里叶分析 92

3.7.1 傅里叶变换 92

3.7.2 快速傅里叶变换 93

3.8 微分方程 96

3.8.1 常微分方程 96

3.8.2 偏微分方程 99

3.9 稀疏矩阵 103

3.9.1 稀疏矩阵的存储方式 103

3.9.2 稀疏矩阵的创建 103

3.9.3 稀疏矩阵的函数处理 106

3.9.4 稀疏矩阵的交换与重新排序 108

第4章 符号运算 110

4.1 符号变量、表达式及符号方程 111

4.1.1 使用sym函数定义符号变量及表达式 111

4.1.2 使用syms函数定义符号变量及表达式 112

4.1.3 符号方程的生成 112

4.2 符号变量的基本操作 112

4.2.1 findsym函数 113

4.2.2 任意精度确定的符号表达式 113

4.2.3 数值型与符号型变量的转换 114

4.3 符号矩阵的生成和运算 115

4.3.1 符号矩阵的生成 116

4.3.2 符号矩阵及符号数组的运算 117

4.4 符号微积分 122

4.4.1 符号求极限 122

4.4.2 符号求导与微分 123

4.4.3 符号积分 124

4.4.4 级数求和 125

4.4.5 taylor级数 125

4.5 符号函数图形表示 126

4.5.1 绘制符号函数的图形 126

4.5.2 三维参量曲线图 127

4.5.3 极坐标图形 128

4.5.4 符号函数的三维网格图 128

4.5.5 绘制符号函数等高线图 129

4.5.6 不同颜色填充等高线图 130

4.5.7 曲面网格图与等高线图的混合图 131

4.5.8 三维彩色曲面图 132

4.5.9 曲面图与等高线图的混合图 133

4.5.10 绘制函数图形 134

4.6 符号代数方程的求解 135

4.6.1 求代数方程符号解 135

4.6.2 求代数方程组符号解 136

4.6.3 求微分方程符号解 138

4.6.4 求微分方程组符号解 139

4.7 符号表达式的基本运算 140

4.7.1 符号表达式的提取分子、分母运算 140

4.7.2 符号表达式的基本代数运算 141

4.7.3 符号表达式的高级运算 141

4.7.4 符号数值函数的创建 147

第5章 matlab编程基础 148

5.1 m文件 149

5.1.1 m文件编辑器 149

5.1.2 m文件的基本内容 150

5.1.3 脚本式m文件 152

5.1.4 函数式m文件 153

5.2 函数流程控制 154

5.2.1 顺序结构 154

5.2.2 if…else…end 155

5.2.3 switch…case…end 158

5.2.4 for循环 159

5.2.5 while循环 162

5.2.6 人机交互命令 163

5.3 函数的类型 168

5.3.1 主函数 168

5.3.2 子函数 168

5.3.3 私有函数 170

5.3.4 嵌套函数 171

5.3.5 重载函数 177

5.3.6 匿名函数 177

5.4 函数的变量和参数 183

5.4.1 变量类型 183

5.4.2 变量的输入输出规则 184

5.4.3 向嵌套函数输入可选参数 187

5.4.4 传送特定类型的参数 189

5.5 函数句柄 191

5.5.1 函数句柄的创建 191

5.5.2 函数句柄的调用 192

5.5.3 函数句柄的操作 192

5.6 内存的使用 194

5.6.1 内存管理函数 194

5.6.2 高效使用内存的策略 194

5.6.3 解决“out of memory”错误 196

5.7 程序调试和优化 196

5.7.1 使用debugger窗口进行调试 197

5.7.2 在命令窗口中进行调试 202

5.7.3 profile性能检测 205

5.8 错误处理 209

5.8.1 使用 try-catch语句捕捉错误 209

5.8.2 处理错误和从错误中恢复 209

5.8.3 警告 212

5.9 程序开发的一些建议 215

第2篇 开发进阶

第6章 matlab文件操作 218

6.1 matlab支持的文件格式 219

6.2 使用导入向导来导入文本数据 219

6.3 使用导入函数来导入文本数据 222

6.3.1 导入数值文本数据 223

6.3.2 导入有分隔符的ascii数据文件 224

6.3.3 导入带有文本头的文件数据 225

6.3.4 导入字母数值混合的数据 225

6.4 按照ascii码格式导出数据 226

6.4.1 将数据导出成带有分隔符的ascii

6.4.1 码文件 227

6.4.2 使用diary命令来导出数据 228

6.4.3 用csvwrite函数导出矩阵数据 229

6.5 对mat文件的操作 229

6.5.1 使用向导来导入mat文件中的数据 229

6.5.2 使用函数或命令来预览和导入mat文件

6.4.1 中的数据 230

6.6 将workspace中数据导出为mat文件.. 231

6.6.1 通过菜单将workspace中数据导出

6.4.1 为mat文件 232

6.6.2 通过save命令导出workspace中

6.4.1 数据为mat文件 232

6.7 对图像文件的操作 234

6.7.1 使用向导导入图像文件 234

6.7.2 读入与导出图像文件数据 234

6.8 对音频和视频文件的操作 235

6.8.1 利用向导打开音频或视频文件 235

6.8.2 获取音频和视频文件的文件头信息 236

6.8.3 音频视频文件的读入与导出 236

6.9 对表文件的操作 239

6.9.1 对excel文档的操作 239

6.9.2 对lotus 123数据表的操作 241

6.10 使用低端i/o函数来操作文件 242

6.10.1 文件的打开和关闭 242

6.10.2 二进制数据的读取 243

6.10.3 二进制数据的写入 245

6.10.4 逐行读取文本文件 245

6.10.5 格式化读取ascii码数据 246

6.10.6 格式化写入文本文件 247

6.10.7 控制文件指针 248

第7章 数据可视化 251

7.1 二维图形 252

7.1.1 基本绘图函数 252

7.1.2 特殊二维图形 257

7.2 三维图形 266

7.2.1 绘制三维曲线图 266

7.2.2 绘制三维曲面图 267

7.2.3 特殊三维图形 269

7.3 图形注释 271

7.3.1 图形注释方法 271

7.3.2 图题的标注 272

7.3.3 添加坐标轴标注 273

7.3.4 文本标注和交互式文本标注 274

7.3.5 图例的添加 275

7.3.6 坐标网格的添加 276

7.4 三维图形的高级控制 277

7.4.1 视点控制 277

7.4.2 颜色的使用 278

7.4.3 光照控制 280

第3篇 行业应用

第8章 matlab在数字图像处理中的应用 282

8.1 数字图像处理学 283

8.1.1 数字图像处理内容 283

8.1.2 数字图像处理应用 283

8.2 matlab图像 285

8.2.1 matlab图像类型 285

8.2.2 图像格式 286

8.3 图像文件的操作 287

8.3.1 查询图像文件的信息 287

8.3.2 图像文件的读取 288

8.3.3 图像文件的显示 289

8.3.4 图像文件的存储 291

8.3.5 图像格式的转换 291

8.4 图像的几何运算 295

8.4.1 图像的平移 295

8.4.2 图像的镜像变换 297

8.4.3 图像缩放 298

8.4.4 图像的旋转 299

8.4.5 图像的剪切 301

8.5 图像的正交变换 302

8.5.1 傅里叶变换 302

8.5.2 离散余弦变换 309

8.5.3 沃尔什-哈达玛变换（wht） 312

8.5.4 radon变换 317

8.6 matlab图像增强 319

8.6.1 像素值及其统计特性 319

8.6.2 对比度增强 322

8.6.3 直方图均衡化 324

8.6.4 空域滤波增强 326

8.6.5 频域增强 331

第9章 matlab优化问题应用 334

9.1 matlab求解器 336

9.2 求解极小值 336

9.2.1 标量最小值优化 337

9.2.2 无约束最小值优化 340

9.2.3 线性规划 345

9.2.4 二次规划 347

9.2.5 约束最小值优化 350

9.3 多目标优化 354

9.3.1 fgoalattain函数 355

9.3.2 fminimax函数 358

9.4 方程组求解 360

9.4.1 fzero函数 360

9.4.2 fsolve函数 362

9.5 最小二乘及数据拟合 365

9.5.1 lsqnonneg函数 365

9.5.2 lsqlin函数 367

9.5.3 lsqnonlin函数 369

9.5.4 lsqcurvefit函数 371

9.6 直接搜索法 373

9.7 模拟退火算法 374

9.7.1 模拟退火算法简介 374

9.7.2 模拟退火算法应用实例 376

9.7.3 关于验证计算 378

9.8 遗传算法 379

9.8.1 遗传算法简介 379

9.8.2 遗传算法应用实例 382

9.9 optimtool简介 384

第10章 matlab在信号处理中的应用 389

10.1 信号处理基本理论与matlab实现 390

10.1.1 信号处理基本理论 390

10.1.2 信号的产生 391

10.1.3 离散信号的基本运算 394

10.2 离散信号的数学变换和matlab

10.2 实现 394

10.2.1 z变换分析 394

10.2.2 z变换matlab实现 395

10.2.3 fourier变换分析 397

10.2.4 离散fourier变换matlab实现 397

10.3 数字滤波器的结构 399

10.3.1 数字滤波器 399

10.3.2 iir数字滤波器的结构 400

10.3.3 fir数字滤波器的结构 402

10.4 iir滤波器的matlab实现 403

10.4.1 iir滤波器经典设计 404

10.4.2 iir滤波器的直接设计法 413

10.4.3 广义巴特沃思的iir滤波器设计 414

10.5 fir滤波器的matlab实现 416

10.5.1 fir滤波器设计 416

10.5.2 fir1函数 417

10.5.3 fir2函数 419

第11章 simulink仿真 421

11.1 simulink简介 422

11.1.1 simulink功能与特点 422

11.1.2 simulink的安装 424

11.1.3 simulink 7.1新特点 424

11.2 simulink基础 425

11.2.1 simulink模型是什么 425

11.2.2 simulink启动与窗口介绍 425

11.2.3 simulink模块操作 427

11.2.4 simulink信号线操作 431

11.2.5 simulink对模型的注释 432

11.2.6 simulink常用的模型库 434

11.2.7 simulink仿真配置 436

11.3 simulink 动态系统仿真 445

11.3.1 简单系统的仿真分析 445

11.3.2 离散系统的仿真分析 448

11.3.3 连续系统的仿真分析 450

11.4 simulink模型中的子系统 454

11.4.1 子系统的建立 454

11.4.2 子系统的封装 458

11.5 simulink s-函数 464

11.5.1 什么是s-函数 464

11.5.2 s-函数的作用和原理 464

11.5.3 用m文件表述的s-函数 466

11.5.4 用m文件创建s-函数实例 470

第12章 图形用户界面gui设计 473

12.1 句柄图形对象 474

12.1.1 图形对象 474

12.1.2 图形对象句柄 474

12.1.3 图形对象属性的获取和设置 476

12.2 gui的基本知识 479

12.2.1 启动gui 479

12.2.2 布局（layout）编辑器 479

12.2.3 运行gui 480

12.3 创建gui 480

12.3.1 gui窗口布局 480

12.3.2 菜单的添加 482

12.3.3 控件 487

12.4 gui编程 492

12.4.1 gui的m文件 492

12.4.2 gui编程举例 495

第4篇 程序接口

第13章 matlab与office 500

13.1 matlab与word 501

13.1.1 notebook的安装 501

13.1.2 notebook的启用 501

13.1.3 notebook功能菜单 503

13.1.4 notebook的使用 511

13.1.5 输出的控制 515

13.2 matlab与excel 516

13.2.1 excel link安装 516

13.2.2 excel link函数 520

13.2.3 excel link的应用 520

第14章 matlab应用程序接口 525

14.1 matlab应用程序接口介绍 526

14.2 matlab调用c/c++ 527

14.2.1 matlab mex文件 527

14.2.2 c-mex文件的使用 531

14.3 c/c++调用matlab引擎 535

14.3.1 matlab计算引擎概述 535

14.3.2 matlab计算引擎库函数 536

14.3.3 c/c++调用matlab引擎 538

14.4 matlab编译器 542

14.4.1 matlab编译器的安装和设置 543

14.4.2 matlab编译器的使用 544

14.4.3 独立应用程序... 546