MATLAB应用大全

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目 录
第1篇 MATLAB基础
第1章 MATLAB概述（ 教学视频：15分钟） 2
1.1 MATLAB简介 2
1.2 MATLAB的特点 2
1.2.1 界面友好，容易使用 2
1.2.2 强大的科学计算和数据处理能力 3
1.2.3 强大的图形处理功能 3
1.2.4 应用广泛的专业领域工具箱 3
1.2.5 实用的程序接口 3
1.3 MATLAB 2010a的新功能和特点 4
1.4 MATLAB的安装、退出及卸载 4
1.4.1 MATLAB的安装 4
1.4.2 MATLAB的启动和退出 8
1.4.3 MATLAB的卸载 9
1.5 MATLAB的目录结构 10
1.6 MATLAB的工作环境 11
1.7 MATLAB的通用命令简介 16
1.8 MATLAB的工具箱简介 17
1.9 MATLAB的帮助系统 18
1.9.1 命令行窗口查询帮助 18
1.9.2 MATLAB 2010a联机帮助系统 20
1.10 本章小结 21
第2章 MATLAB基础（ 教学视频：78分钟） 22
2.1 数据类型 22
2.1.1 数值类型 23
2.1.2 逻辑类型 31
2.1.3 字符和字符串 32
2.1.4 函数句柄 33
2.1.5 单元数组类型 35
2.1.6 结构体类型 39
2.2 运算符 46
2.2.1 算术运算符 46
2.2.2 关系运算符 47
2.2.3 逻辑运算符 48
2.2.4 运算优先级 52
2.3 日期和时间 53
2.3.1 日期和时间的表示形式 53
2.3.2 日期和时间的格式转换 55
2.3.3 计时函数及其应用 58
2.4 MATLAB中的常量和变量 60
2.5 本章小结 60
第3章 数组和矩阵分析（ 教学视频：160分钟） 61
3.1 数组及其函数 61
3.1.1 数组的建立和操作 61
3.1.2 数组的算术运算 65
3.1.3 数组的关系运算 68
3.1.4 数组的逻辑运算 70
3.1.5 数组信息的获取 71
3.2 矩阵的创建 75
3.3 矩阵的基本操作 79
3.3.1 矩阵的扩展 79
3.3.2 矩阵的块操作 80
3.3.3 矩阵中元素的删除 82
3.3.4 矩阵的转置 82
3.3.5 矩阵的旋转 83
3.3.6 矩阵的翻转 84
3.3.7 矩阵尺寸的改变 85
3.4 矩阵的基本数值运算 85
3.4.1 矩阵的加减运算 85
3.4.2 矩阵的乘法 86
3.4.3 矩阵的除法 87
3.4.4 矩阵元素的查找 89
3.4.5 矩阵元素的排序 89
3.4.6 矩阵元素的求和 90
3.4.7 矩阵元素的求积 91
3.4.8 矩阵元素的差分 92
3.5 特殊矩阵的生成 93
3.5.1 全零矩阵 93
3.5.2 全1矩阵 94
3.5.3 单位矩阵 94
3.5.4 0～1间均匀分布的随机矩阵 95
3.5.5 标准正态分布随机矩阵 95
3.5.6 魔方矩阵 96
3.5.7 范得蒙矩阵 96
3.5.8 希尔伯特矩阵 97
3.5.9 托普利兹矩阵 98
3.5.10 伴随矩阵 98
3.5.11 帕斯卡矩阵 99
3.6 矩阵的特征和线性代数 100
3.6.1 方阵的行列式 100
3.6.2 特征值、特征向量和特征多项式 100
3.6.3 对角阵 102
3.6.4 上三角阵和下三角阵 102
3.6.5 矩阵的逆和伪逆 103
3.6.6 矩阵的秩 104
3.6.7 矩阵的迹 105
3.6.8 矩阵的范数 105
3.6.9 矩阵的条件数 106
3.6.10 矩阵的标准正交基 107
3.6.11 矩阵的超越函数 108
3.7 稀疏矩阵 111
3.7.1 矩阵存储方式 111
3.7.2 产生稀疏矩阵 111
3.7.3 特殊稀疏矩阵 115
3.8 矩阵的分解 117
3.8.1 Cholesky分解 117
3.8.2 LU分解 118
3.8.3 QR分解 119
3.8.4 SVD分解 120
3.8.5 Schur分解 121
3.8.6 Hessenberg分解 122
3.9 本章小结 123
第4章 字符串分析（ 教学视频：19分钟） 124
4.1 字符串处理函数 124
4.1.1 字符串基本属性 124
4.1.2 字符串的构造 125
4.1.3 字符串的比较 127
4.1.4 字符串的查找和替换 128
4.1.5 字符串的转换 130
4.2 字符串的其他操作 131
4.2.1 字符的分类 131
4.2.2 字符串的执行 132
4.2.3 其他操作 134
4.3 本章小结 136
第2篇 MATLAB科学运算
第5章 MATLAB数据分析（ 教学视频：33分钟） 138
5.1 多项式及其函数 138
5.1.1 多项式的建立 138
5.1.2 多项式的求值与求根 139
5.1.3 多项式乘法和除法 141
5.1.4 多项式的导数和积分 142
5.1.5 多项式展开 143
5.1.6 多项式拟合 145
5.1.7 曲线拟合图形用户接口 145
5.2 插值 147
5.2.1 一维插值 147
5.2.2 二维插值 150
5.2.3 样条插值 151
5.2.4 高维插值 152
5.3 函数的极限 153
5.3.1 极限的概念 153
5.3.2 求极限的函数 155
5.4 本章小结 157
第6章 积分和微分运算（ 教学视频：27分钟） 158
6.1 数值积分 158
6.1.1 定积分概念 158
6.1.2 利用梯形求面积 159
6.1.3 利用矩形求面积 161
6.1.4 单变量数值积分求解 162
6.1.5 双重积分求解 164
6.1.6 三重定积分求解 165
6.2 常微分方程 166
6.2.1 常微分方程符号解 166
6.2.2 常微分方程数值解 168
6.3 函数的极小值和零点 171
6.3.1 一元函数的最小值 171
6.3.2 多元函数的最小值 172
6.3.3 一元函数的零点 173
6.4 本章小结 174
第7章 概率和数理统计（ 教学视频：94分钟） 175
7.1 随机数的产生 175
7.1.1 二项分布随机数据的产生 175
7.1.2 泊松分布 176
7.1.3 指数分布随机数据的产生 176
7.1.4 均匀分布随机数据的产生 177
7.1.5 正态分布随机数据的产生 178
7.1.6 其他常见分布随机数据的产生 179
7.2 概率密度函数 179
7.2.1 常见离散分布的概率密度函数 179
7.2.2 常见连续分布的概率密度函数 182
7.2.3 三大抽样分布的概率密度函数 185
7.3 随机变量的数字特征 187
7.3.1 平均值和中位数 187
7.3.2 数据的排序 192
7.3.3 期望和方差 195
7.3.4 常见分布的期望和方差 198
7.3.5 协方差和相关系数 203
7.3.6 偏斜度和峰度 205
7.4 参数估计 207
7.4.1 点估计 207
7.4.2 区间估计 207
7.5 假设检验 212
7.5.1 方差已知时正态总体均值的假设检验 212
7.5.2 方差未知时正态总体均值的假设检验 213
7.5.3 两个正态分布均值差的检验 214
7.5.4 两个分布一致性检验 215
7.6 方差分析 216
7.6.1 单因素方差分析 216
7.6.2 双因素方差分析 218
7.7 统计图绘制 221
7.7.1 正整数的频率表 221
7.7.2 样本数据的盒图 222
7.7.3 最小二乘拟合直线 222
7.7.4 正态分布概率图 223
7.7.5 经验累积分布函数图 224
7.7.6 威布尔概率图 225
7.7.7 分位数-分位数图 226
7.7.8 给当前图形加一条参考线 227
7.7.9 给当前图形加多项式曲线 228
7.7.10 样本的概率图形 229
7.7.11 带有正态密度曲线的直方图 230
7.7.12 在指定区间绘制正态密度曲线 230
7.8 本章小结 231
第8章 MATLAB符号计算（ 教学视频：124分钟） 232
8.1 符号运算入门 232
8.1.1 符号变量的创建 232
8.1.2 符号变量 235
8.1.3 符号函数和符号方程 236
8.2 简单实例分析 237
8.2.1 求解一元二次方程的根 237
8.2.2 求导数 237
8.2.3 计算不定积分 238
8.2.4 计算定积分 238
8.2.5 求解一阶微分方程 238
8.3 符号运算精度 239
8.4 符号表达式的操作 240
8.4.1 符号表达式的基本运算 240
8.4.2 符号表达式的常用操作 241
8.4.3 符号表达式的化简 245
8.4.4 符号表达式的替换 247
8.4.5 反函数运算 249
8.4.6 复合函数运算 250
8.5 符号矩阵的计算 251
8.5.1 符号矩阵的生成 251
8.5.2 符号矩阵的四则运算 253
8.5.3 符号矩阵的线性代数运算 254
8.6 符号微积分 260
8.6.1 符号表达式的微分运算 260
8.6.2 符号表达式的极限 262
8.6.3 符号表达式的积分 262
8.6.4 级数的求和 264
8.6.5 泰勒级数 264
8.7 符号表达式积分变换 265
8.7.1 Fourier变换及其反变换 265
8.7.2 Laplace变换及其反变换 267
8.7.3 Z变换及其反变换 268
8.8 符号方程求解 270
8.8.1 符号代数方程组的求解 270
8.8.2 微分方程的求解 273
8.9 符号函数的图形绘制 275
8.9.1 符号函数曲线的绘制 275
8.9.2 符号函数的三维网格图 280
8.9.3 符号函数的等值线图 283
8.9.4 符号函数的三维彩色曲面图 284
8.10 图形化符号函数计算器 286
8.10.1 单变量符号函数计算器 287
8.10.2 泰勒级数逼近计算器 288
8.11 Maple接口 289
8.11.1 利用sym函数调用Maple函数 290
8.11.2 利用maple函数调用Maple函数 290
8.12 本章小结 291
第3篇 数据可视化
第9章 二维数据可视化（ 教学视频：112分钟） 294
9.1 MATLAB绘图 294
9.1.1 基本绘图函数 294
9.1.3 子图绘制 300
9.1.4 叠加图绘制 301
9.1.5 设置坐标轴 302
9.1.6 网格线和边框 303
9.1.7 坐标轴的缩放 304
9.1.8 图形的拖曳 306
9.1.9 数据光标 306
9.1.10 绘制直线 307
9.1.11 极坐标绘图 307
9.1.12 对数和半对数坐标系绘图 309
9.1.13 双纵轴绘图 311
9.2 图形的窗口和标注 312
9.2.1 图形窗口 313
9.2.2 图形标注概述 314
9.2.3 图形标题 315
9.2.4 坐标轴标题 318
9.2.5 图例 319
9.2.6 颜色条 321
9.2.7 文本框标注 322
9.2.8 获取和标记数据点 323
9.3 特殊图形的绘制 324
9.3.1 函数绘图 325
9.3.2 柱状图 328
9.3.3 饼状图 330
9.3.4 直方图 331
9.3.5 面积图 331
9.3.6 散点图 332
9.3.7 等高线绘图 333
9.3.8 误差图 335
9.3.9 填充图 335
9.3.10 火柴杆图 336
9.3.11 阶梯图 336
9.3.12 罗盘图 337
9.3.13 羽毛图 337
9.3.14 向量场图 338
9.3.15 彗星图 338
9.3.16 伪彩色绘图 339
9.4 图形句柄 339
9.4.1 图形句柄 339
9.4.2 坐标轴句柄 342
9.5 本章小结 346
第10章 三维数据可视化（ 教学视频：75分钟） 347
10.1 创建三维图形 347
10.1.1 三维图形概述 347
10.1.2 三维曲线图 348
10.1.3 三维曲面图 348
10.1.4 特殊三维绘图 354
10.1.5 非网格数据绘图 362
10.1.6 创建三维片块模型 363
10.2 三维隐函数绘图 364
10.3 三维图形显示 367
10.3.1 设置视角 367
10.3.2 色彩控制 369
10.3.3 光照效果 377
10.3.4 Camera控制 381
10.3.5 图形绘制实例 382
10.4 图形的输出 385
10.5 本章小结 386
第4篇 MATLAB编程
第11章 MATLAB基本编程（ 教学视频：77分钟） 388
11.1 MATLAB编程概述 388
11.1.1 M文件的创建 388
11.1.2 脚本M文件 388
11.1.3 函数M文件 390
11.1.4 函数的参数传递 393
11.2 流程控制 397
11.2.1 变量 397
11.2.2 顺序结构 399
11.2.3 分支结构 399
11.2.4 循环结构 401
11.2.5 try…catch语句 404
11.2.6 人机交互函数 405
11.3 函数类型 408
11.3.1 主函数 409
11.3.2 子函数 409
11.3.3 嵌套函数 410
11.3.4 私有函数 411
11.3.5 重载函数 412
11.3.6 匿名函数 414
11.3.7 函数句柄 419
11.4 P码文件和ASV文件 420
11.4.1 P码文件 420
11.4.2 ASV文件 422
11.5 本章小结 423
第12章 程序调试和编程技巧（ 教学视频：33分钟） 424
12.1 M文件调试 424
12.1.1 出错信息 424
12.1.2 直接调试法 424
12.1.3 工具调试法 425
12.1.4 错误处理 430
12.2 M文件性能分析 434
12.2.1 Code Analyzer工具 434
12.2.2 Profiler分析工具 436
12.3 编程技巧 438
12.3.1 程序执行时间 438
12.3.2 编程技巧 438
12.3.3 小技巧 442
12.4 本章小结 443
第5篇 MATLAB仿真
第13章 Simulink基本知识（ 教学视频：61分钟） 446
13.1 Simulink概述 446
13.1.1 Simulink的概念 446
13.1.2 Simulink的应用和特点 446
13.2 Simulink的基本操作 447
13.2.1 启动Simulink 447
13.2.2 选择模块 448
13.2.3 模块的连接 449
13.2.4 模块的基本操作 449
13.2.5 模块参数设置 450
13.2.6 仿真器设置 450
13.2.7 运行仿真 451
13.3 常用的模块库 452
13.3.1 Simulink常用模块子集 452
13.3.2 连续时间模块子集 453
13.3.3 非连续时间模块子集 454
13.3.4 离散时间模块子集 455
13.3.5 逻辑和位操作模块子集 456
13.3.6 查表模块子集 457
13.3.7 数学运算模块子集 459
13.3.8 端口和子系统模块子集 459
13.3.9 信号特征模块子集 460
13.3.10 信号路径模块子集 462
13.3.11 Sinks模块子集 463
13.3.12 信号源模块子集 464
13.3.13 用户定义模块子集 465
13.4 子系统及其封装 466
13.4.1 子系统 466
13.4.2 子系统的封装 467
13.5 Simulink模型工作空间 469
13.6 本章小结 470
第14章 Simulink建模和S-函数（ 教学视频：32分钟） 471
14.1 回调函数 471
14.1.1 模型回调函数 471
14.1.2 模块回调函数 472
14.2 运行仿真 474
14.2.1 仿真参数的设置 474
14.2.2 仿真的出错信息 476
14.2.3 使用MATLAB命令运行仿真 476
14.3 模型的调试 478
14.3.1 Simulink调试器 478
14.3.2 命令行调试 479
14.4 S-函数建模 479
14.4.1 S-函数介绍 480
14.4.2 S-函数工作原理 480
14.4.3 M文件的S-函数 480
14.4.4 S-函数实例分析 481
14.5 本章小结 484
第6篇 MATLAB高级应用
第15章 GUI编程开发（ 教学视频：70分钟） 486
15.1 图形句柄 486
15.1.1 MATLAB图形系统 486
15.1.2 图形句柄 487
15.1.3 图形对象的属性 487
15.2 图形对象 487
15.2.1 创建图形对象 487
15.2.2 获取对象的属性 488
15.2.3 设置对象的属性 489
15.2.4 对象的基本操作 491
15.2.5 root根对象 494
15.2.6 figure对象 495
15.2.7 axes坐标轴对象 495
15.2.8 核心图形对象 496
15.3 用户接口对象 499
15.3.1 uicontrol对象 499
15.3.2 uimenu对象 500
15.3.3 uicontextmenu对象 502
15.3.4 uitoolbar对象 503
15.3.5 uibuttongroup对象 506
15.3.6 uipanel对象 506
15.3.7 uitable对象 506
15.4 常用的对话框 507
15.4.1 消息对话框 508
15.4.2 错误对话框 508
15.4.3 警告对话框 509
15.4.4 帮助对话框 509
15.4.5 输入对话框 510
15.4.6 列表对话框 511
15.4.7 问题对话框 512
15.4.8 进度条设置对话框 513
15.4.9 路径选择对话框 514
15.4.10 文件打开对话框 515
15.4.11 文件保存对话框 516
15.4.12 页面设置对话框 518
15.4.13 打印预览对话框 518
15.4.14 打印对话框 519
15.4.15 颜色设置对话框 520
15.4.16 字体设置对话框 520
15.5 本章小结 521
第16章 GUIDE工具建立GUI界面（ 教学视频：79分钟） 522
16.1 采用GUIDE建立GUI 522
16.1.1 图形用户界面概述 522
16.1.2 GUIDE启动 522
16.1.3 GUI对象的常用属性 526
16.1.4 GUI的M文件 528
16.1.5 数据传递 529
16.2 简单实例分析 529
16.2.1 简单的按钮 530
16.2.2 简单的滑动条 530
16.2.3 弹出式菜单 531
16.2.4 列表框 531
16.2.5 加法运算 532
16.2.6 坐标轴 533
16.2.7 菜单 534
16.2.8 快捷菜单 535
16.3 综合实例分析 536
16.3.1 声音的显示和播放 536
16.3.2 语音实时采集和显示 538
16.4 本章小结 540
第17章 文件夹管理和文件I/O操作（ 教学视频：89分钟） 541
17.1 文件夹管理 541
17.1.1 当前文件夹 541
17.1.2 文件夹管理 542
17.2 低级文件I/O 546
17.2.1 打开和关闭文件 546
17.2.2 读取和写入二进制文件 547
17.2.3 逐行读取文本文件 549
17.2.4 格式化读取和写入文件 549
17.2.5 文件内部的位置控制 552
17.3 高级文件I/O 553
17.3.1 使用向导导入数据 553
17.3.2 带有分隔符的数据文件 555
17.3.3 带有文本内容的数据文件 556
17.3.4 利用函数importdata()导入数据 558
17.3.5 利用函数diary()导出数据 559
17.3.6 其他函数 559
17.4 音频文件 560
17.4.1 读取音频文件 560
17.4.2 播放和录音 563
17.4.3 写入音频文件 564
17.5 图像文件 566
17.5.1 读取和显示图像 566
17.5.2 获取文件信息 567
17.5.3 写入图片文件 568
17.5.4 通过函数image()显示图像 569
17.6 视频文件 570
17.6.1 读取视频文件 570
17.6.2 获取文件信息 572
17.6.3 写入视频文件 572
17.7 表单文件 573
17.7.1 读取表单文件 574
17.7.2 获取表单文件信息 575
17.7.3 写入表单文件 575
17.7.4 Lotus 123表单文件 576
17.8 本章小结 576
第18章 MATLAB编译器（ 教学视频：28分钟） 577
18.1 编译器概述 577
18.2 编译器的安装和配置 577
18.2.1 查看系统信息 577
18.2.2 对编译器进行配置 578
18.3 编译器的使用 578
18.3.1 编译过程 578
18.3.2 deploytool工具 581
18.3.3 MCR的安装 583
18.4 本章小结 584
第7篇 工具箱与接口编程
第19章 信号处理工具箱（ 教学视频：75分钟） 586
19.1 数字信号处理理论 586
19.1.1 信号处理工具箱 586
19.1.2 离散信号 586
19.1.3 波形发生器 592
19.2 改变信号的采样率 600
19.2.1 改变信号的采样率 600
19.2.2 降低信号的采样率 601
19.2.3 提高信号的采样率 603
19.3 FIR数字滤波器 604
19.3.1 FIR滤波器介绍 604
19.3.2 常用的窗函数 604
19.3.3 基于窗函数的FIR滤波器 607
19.3.4 基于频率采样的FIR滤波器 609
19.3.5 FIR滤波器实例分析 610
19.4 IIR数字滤波器 611
19.4.1 IIR数字滤波器介绍 611
19.4.2 IIR数字滤波器 612
19.4.3 IIR数字滤波器阶数的选择 616
19.4.4 IIR滤波器实例分析 617
19.5 非参数法功率谱估计 618
19.5.1 周期图法功率谱估计 618
19.5.2 Welch法功率谱估计 619
19.6 参数模型法功率谱估计 620
19.6.1 AR模型功率谱估计 620
19.6.2 Yule-Walker法功率谱估计 621
19.6.3 Burg法功率谱估计 622
19.6.4 协方差法功率谱估计 622
19.7 子空间法功率谱估计 623
19.7.1 特征向量法功率谱估计 623
19.7.2 MUSIC算法功率谱估计 624
19.8 本章小结 624
第20章 小波分析工具箱（ 教学视频：54分钟） 625
20.1 小波分析 625
20.1.1 小波分析简介 625
20.1.2 连续小波变换 626
20.1.3 离散小波变换 626
20.1.4 多分辨分析 627
20.1.5 小波包分解 628
20.1.6 常用的小波 629
20.2 一维小波分解和重构 631
20.2.1 一维连续小波分解 631
20.2.2 一维离散小波分解和重构 631
20.3 二维小波分解和重构 634
20.3.1 二维小波的单层分解和重构 635
20.3.2 二维小波的多层分解和重构 635
20.4 小波包分析 638
20.4.1 一维小波包的分解和重构 638
20.4.2 二维小波包的分解和重构 642
20.4.3 小波能量和小波熵 643
20.5 小波工具箱的GUI工具 645
20.5.1 小波工具箱介绍 645
20.5.2 小波和小波包的显示工具 646
20.5.3 一维小波分析工具 647
20.5.4 二维小波分析工具 648
20.6 本章小结 649
第21章 图像处理工具箱（ 教学视频：78分钟） 650
21.1 图像处理基础 650
21.1.1 数字图像处理 650
21.1.2 图像处理工具箱介绍 651
21.1.3 MATLAB中图像类型 651
21.1.4 MATLAB图像类型转换 656
21.1.5 图像的读写和显示 661
21.1.6 图像浏览器 666
21.2 图像的常用操作 667
21.2.1 图像基本运算 667
21.2.2 图像的直方图和直方图均衡化 670
21.2.3 图像的对比度增强 672
21.2.4 图像的插值 673
21.2.5 图像中添加噪声 675
21.2.6 图像剪切 675
21.3 图像的变换技术 677
21.3.1 图像的傅里叶变换 677
21.3.2 图像的离散余弦变换 678
21.4 图像增强技术 679
21.4.1 像素值 679
21.4.2 图像的滤波 680
21.5 图像的边缘检测 683
21.6 数字图像的采集 684
21.6.1 USB摄像头设置 684
21.6.2 图像和视频的采集 685
21.6.3 imaqtool工具 688
21.7 本章小结 689
第22章 神经网络工具箱（ 教学视频：31分钟） 690
22.1 人工神经网络概述 690
22.1.1 人工神经网络介绍 690
22.1.2 人工神经元 691
22.1.3 MATLAB神经网络工具箱 692
22.2 感知器神经网络 693
22.2.1 感知器神经网络 693
22.2.2 设计实例分析 694
22.3 线性神经网络 696
22.3.1 线性神经网络 696
22.3.2 设计实例分析 697
22.4 BP网络 698
22.4.1 BP网络介绍 698
22.4.2 BP网络的创建 699
22.4.3 BP网络实例分析 700
22.5 径向基神经网络 702
22.5.1 径向基神经网络 702
22.5.2 广义回归神经网络 703
22.5.3 概率神经网络 704
22.6 神经网络GUI工具 706
22.6.1 nntool工具 706
22.6.2 nprtool工具 709
22.7 本章小结 712
第23章 MATLAB与Word和Excel的接口（ 教学视频：33分钟） 713
23.1 MATLAB与Word混合使用 713
23.1.1 Notebook的安装 713
23.1.2 Notebook的使用环境 714
23.1.3 Notebook实例分析 718
23.2 MATLAB与Excel混合使用 719
23.2.1 Excel link的安装 720
23.2.2 设置启动方式 721
23.2.3 启动和终止Excel link 722
23.2.4 Excel link工具栏 722
23.2.5 实例分析 723
23.3 本章小结 726
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