MATLAB原理及应用案例教程

MATLAB是由美国MathWorks公司用C语言开发的软件，是一款目前在国际上被广泛应用的工程计算和仿真软件。它将数据结构、数据可视化与图形界面设计、编程与仿真等多种功能同时集于一体，具有功能强大、易于学习、应用广泛等特点。MATLAB的核心是矩阵和数组。在MATLAB中，所有的数据都是以数组的形式来表示和存储的。MATLAB还提供了常用的矩阵代数运算功能。该软件已成为应用代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、动态系统仿真和金融等专业的基本数学工具。

本书主要介绍MATLAB语言的特点与应用实例。全书分为理论篇和应用篇，共计13章。其中，第1~7章为理论篇，第8~13章为应用篇，各章主要内容如下。

第1章MATLAB概述： 本章主要介绍MATLAB 7.0的一些基础知识，包括MATLAB 7.0的简介、安装、工作环境和帮助系统等。

第2章基本数据类型： 本章首先介绍MATLAB的基本数据类型，包括数值类型、逻辑类型、字符和字符串类型、函数句柄等，详细介绍各种数据类型的特点、存储及转换函数等。通过这一章的学习，可以更熟练地掌握MATLAB基本数据对象的使用。

第3章常用数学函数： 本章主要介绍MATLAB中常用函数的用法，包括内置函数、初等数学函数、三角函数、数据分析函数、随机数函数、复数函数、计算极限函数及特殊值计算函数等。

第4章数组： 数组是MATLAB中较简单的一种数据组织形式。本章主要讲解一维数组、多维数组、字符数组、元胞数组与结构数组的创建与使用。

第5章结构化程序设计： 本章首先介绍M文件的特点及功能，接着讲述编写脚本式M文件和函数式M文件的基本方法及步骤，以及调用脚本式M文件和函数式M文件的方法，并对这两种形式的M文件进行对比。

第6章绘图： 强大的绘图功能是MATLAB的特点之一。本章主要讲解MATLAB图形处理的基本技术和高级技术。

第7章MATLAB图形用户界面设计： 本章主要介绍MATLAB中图形用户接口的编程方法，重点介绍编程环境以及图形用户界面基本元素，包括按钮、单选按钮、复选按钮、下拉列表、组合框等。

第8章MATLAB 在数学建模中的应用： 本章通过实例阐述如何利用MATLAB进行数学建模。

第9章MATLAB在概率论中的应用： 本章首先讲述概率密度函数和概率分布函数，并讲解在概率密度函数已知的条件下的概率计算方法，然后讨论概率论中用到的不同分布密度函数及其统计方法。在数理统计学中，首先从样本的概念入手，介绍均值和矩的概念，并讲解随机变量的产生方法、数据分析方法，如柱状图、散布图等。

第10章MATLAB在运筹优化中的应用： 本章首先讲述线性规划的图形解及相关的MATLAB最优化工具箱函数，然后讲解非线性规划中的求解方法和MATLAB图形化方法，最后讨论解析解问题和相关的最优化函数使用方法。

第11章MATLAB在数值分析中的应用： 本章首先介绍求根问题，在MATLAB中，既可以使用其固有函数求解，也可由用户自定义函数，使用常见的求解方法(如切线法)求解； 然后介绍使用牛顿－拉夫森方法求解非线性方程组的问题，并讨论常用的解题步骤，插值是数据分析中最常见的信息处理技术，本章将介绍MATLAB中常见的一维和二维插值函数； 最后介绍MATLAB在微积分和微分方程中的应用。

第12章MATLAB 在信息隐藏中的应用： 本章介绍一种新的彩色图像盲水印技术，即在空域中完成DCT域DC系数的计算，并将数字水印嵌入在DC系数中。本章所提算法能够在空域中达到盲提取的目的。通过利用MATLAB可实现算法的仿真，本章将介绍相关的图像处理技术、数字水印技术，应从中重点掌握MATLAB在信息隐藏中的应用。

第13章MATLAB在通信工程中的应用： 本章介绍MATLAB在通信原理基础课学习中的应用，重点讲述模拟调制和数字调制技术的仿真方法。通过实际编程，可使读者对通信原理课程中的概念得到更深层次的理解和知识点的强化。

全书策划和大纲编写工作由苏庆堂负责，鲁东大学的巩艳华老师、白艳梅老师、吕高焕老师、栖霞市中等职业学校的王环英老师、崔永艳老师负责编写、初审工作。同时，本书得到了山东省自然科学基金项目（ZR2014FM005）、山东省科技厅项目（2014GGX101036、2015GSF116001）、山东省教育厅项目（J05G16）项目组成员的支持，在此向他们表示感谢！

限于作者学识水平，书中在具体内容的选择取舍、专业术语的翻译等方面肯定存在缺点和错误，恳请专家和读者批评指正。

作者2015年12月