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| 編輯推薦： |
本书理论与实践并重，详细介绍MATLAB R2018a各功项能的使用方法和应用技巧，核心内容包括以下5部分：
基础知识 主要介绍MATLAB使用和编程方面的基础知识，旨在为读者学习MATLAB提供入门引导，使读者尽快熟悉MATLAB软件的使用方法及编程规则。
数学基础 介绍基本数学计算在MATLAB中的实现，旨在建立MATLAB进行数学计算的基本概 念，使读者能够进行基本的工程和科研数学计算。
数据分析 介绍使用MATLAB进行数据分析相关操作的实现方法，旨在为读者介绍使用MATLAB进行简单的数据分析操作入门知识，使读者能够将数学工具应用到常见的场景中。
拓展知识 介绍使用MATLAB进行复杂的数据分析处理与编程所需的拓展知识，旨在为读者 介绍使用MATLAB进行复杂编程的基础知识，充分发挥MATLAB的优势。
MATLAB应用 主要介绍使用MATLAB实现特定领域应用的操作方法，旨在为读者演示如何使用 MATLAB进行各专业计算。
通过学习本书，读者可以获得使用MATLAB进行科学研究、数学计算、数据分析及处理等相关技能，并能快速掌握使用MATLAB进行工作的基本方法，
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| 內容簡介： |
本书是针对MATLAB R2018a*版本进行编写的。书中讲述的内容是使用MATLAB进行科学研究、系统仿真、数据分析与处理的必备知识。通过全面学习本书，读者可以获得使用MATLAB进行数学计算、数据分析及处理的相关技能，并能快速掌握使用MATLAB进行工作的基本方法。
全书可分为5篇，共20章：基础知识部分包括MATLAB概述、MATLAB基础、数据输入输出基础、编程基础和可视化基础；数学基础部分包括数组与矩阵操作、数学函数运算和符号数学计算；数据分析部分包括多项式分析、数值运算、优化和概率统计；拓展知识部分包括句柄图形、GUI编程、Simulink基础、编译器和应用程序接口；MATLAB应用部分包括信号处理应用、图像处理应用、小波分析应用和偏微分方程应用等内容。
本书结构严谨、重点突出、条理清晰，既可以作为大中专院校相关专业以及社会有关培训班的教材，也适合广大MATLAB读者自学使用。
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| 關於作者： |
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温欣研，北京航空航天大学博士后，现就职于航天五院，精通Matlab、ANSYS、Fluent等工程仿真计算软件。在国内外期刊发表论文多篇，其中被被EI检索3篇。研究生期间获光华奖学金及优秀研究生等荣誉；博士创新基金；所负责项目获申请专利两项，北航科学技术二等奖以及国防科学技术成果三等奖等。曾主持编著《FLUENT流体计算应用教程》等计算机图书。
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| 目錄：
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目 录
第一篇 基础知识
第1章 MATLAB概述 3
1.1 工作环境 3
1.1.1 系统组成 3
1.1.2 工作窗口 4
1.1.3 应用简介 8
1.2 文件管理 8
1.2.1 目录结构 8
1.2.2 当前文件夹浏览器 9
1.2.3 路径搜索 9
1.3 帮助系统 11
1.3.1 文本帮助 11
1.3.2 演示帮助 12
1.3.3 帮助导航窗口 13
1.4 MATLAB使用初步 15
1.5 本章小结 15
第2章 MATLAB基础 16
2.1 数据类型 16
2.1.1 数值类型 16
2.1.2 字符与字符串 21
2.1.3 结构 21
2.1.4 单元数组 24
2.1.5 函数句柄 26
2.1.6 映射容器 27
2.1.7 数据类型识别与转换 31
2.2 运算符与运算 32
2.2.1 算术运算符 32
2.2.2 关系运算符 32
2.2.3 逻辑运算符 33
2.2.4 运算优先级 34
2.3 字符串处理 35
2.3.1 字符串构造 35
2.3.2 字符串比较 36
2.3.3 查找与替换 36
2.3.4 字符串类型转换 37
2.4 矩阵基础 37
2.4.1 有关概念 38
2.4.2 创建矩阵 38
2.4.3 改变矩阵结构 40
2.4.4 矩阵下标 41
2.4.5 矩阵信息 42
2.5 本章小结 45
第3章 数据输入输出基础 46
3.1 打开与关闭文件 46
3.1.1 打开文件 46
3.1.2 关闭文件 48
3.2 读写二进制文件 49
3.2.1 写二进制文件 49
3.2.2 读二进制文件 49
3.3 读写文本文件 51
3.3.1 写文本文件 51
3.3.2 读文本文件 52
3.4 读写位置控制 53
3.5 导入数据 54
3.5.1 使用向导导入数据 54
3.5.2 使用命令导入数据 55
3.6 本章小结 56
第4章 编程基础 57
4.1 变量与语句 57
4.1.1 变量命名 57
4.1.2 变量类型 58
4.1.3 特殊变量 58
4.1.4 关键字 59
4.1.5 语句构成 59
4.2 程序控制 60
4.2.1 顺序结构 60
4.2.2 分支结构 60
4.2.3 循环结构 64
4.2.4 其他常用控制命令 66
4.3 M文件与脚本 68
4.3.1 M文件 68
4.3.2 脚本 69
4.4 函数 69
4.4.1 M文件函数 69
4.4.2 匿名函数 71
4.4.3 子函数 72
4.4.4 私有函数 73
4.4.5 重载函数 73
4.4.6 内联函数 73
4.4.7 eval、feval函数 74
4.4.8 函数的函数 75
4.4.9 内嵌函数 75
4.4.10 函数编写建议 75
4.5 M文件变量检测 76
4.5.1 输入输出变量检测 76
4.5.2 可变数量输入输出 76
4.6 程序调试 77
4.6.1 直接调试 77
4.6.2 工具调试 78
4.7 本章小结 78
第5章 可视化基础 79
5.1 图形绘制对象 79
5.2 二维图形 79
5.2.1 plot命令 79
5.2.2 图形叠绘 83
5.2.3 子图绘制 84
5.2.4 交互绘图 86
5.2.5 双纵坐标图 87
5.2.6 特殊坐标绘图 88
5.2.7 函数绘图 90
5.3 三维图形 92
5.3.1 曲线图 92
5.3.2 网格图 93
5.3.3 曲面图 94
5.4 四维图形 95
5.4.1 第四维表达 96
5.4.2 四维图绘制 96
5.5 特殊图形 97
5.5.1 饼状图 98
5.5.2 直方图 99
5.5.3 柱形图 99
5.5.4 离散数据点图 101
5.5.5 散点图 102
5.5.6 向量图 103
5.5.7 等值线图 104
5.6 图形处理 105
5.6.1 图形输出 105
5.6.2 图形细化 106
5.6.3 坐标轴控制 111
5.6.4 视角与透视 112
5.7 绘图窗口 113
5.7.1 创建绘图窗口 114
5.7.2 绘图窗口工具栏 114
5.8 本章小结 115
第二篇 数学基础
第6章 数组与矩阵操作 117
6.1 数组运算 117
6.1.1 创建与访问数组 117
6.1.2 数组运算 120
6.2 矩阵操作 124
6.2.1 创建矩阵 124
6.2.2 改变矩阵结构 129
6.3 矩阵元素运算 131
6.3.1 矩阵四则运算 131
6.3.2 矩阵元素幂运算 134
6.3.3 矩阵元素查找与排序 134
6.3.4 矩阵元素求和、求积与
求差分 135
6.4 矩阵运算 138
6.4.1 矩阵分析 138
6.4.2 矩阵分解 142
6.4.3 特征值与特征向量 145
6.4.4 矩阵函数运算 145
6.5 稀疏矩阵 148
6.5.1 稀疏矩阵存储方式 148
6.5.2 创建稀疏矩阵 148
6.5.3 稀疏矩阵运算 150
6.6 本章小结 150
第7章 数学函数运算 151
7.1 初等函数运算 151
7.1.1 三角函数 151
7.1.2 指数与对数函数 153
7.1.3 复数函数 154
7.1.4 截断和求余函数 155
7.1.5 离散数学函数 156
7.1.6 基本数据分析函数 157
7.1.7 多项式函数 159
7.2 特殊函数运算 160
7.2.1 特殊函数 160
7.2.2 坐标变换函数 161
7.3 本章小结 162
第8章 符号计算 163
8.1 符号计算概述 163
8.2 符号变量与表达式 164
8.2.1 符号对象 165
8.2.2 符号计算运算符与函数 167
8.2.3 符号对象识别 171
8.2.4 符号变量 172
8.2.5 符号表达式显示 173
8.2.6 表达式项操作 173
8.2.7 符号数值和精度 177
8.3 符号函数 178
8.3.1 复合函数操作 179
8.3.2 反函数运算 179
8.4 符号微积分 180
8.4.1 符号表达式的极限 180
8.4.2 符号表达式的导数 181
8.4.3 符号表达式的积分 182
8.4.4 符号表达式的级数求和积 182
8.4.5 符号表达式的泰勒级数 183
8.5 符号积分变换 185
8.5.1 Fourier变换 185
8.5.2 Laplace变换 185
8.5.3 Z变换 186
8.6 符号矩阵计算 187
8.6.1 算术运算 187
8.6.2 线性代数运算 187
8.6.3 特征值分解 188
8.7 符号方程求解 188
8.7.1 代数方程求解 189
8.7.2 微分方程求解 191
8.8 符号计算界面 192
8.8.1 funtool分析界面 192
8.8.2 taylortool分析界面 194
8.9 本章小结 195
第三篇 数据分析
第9章 多项式分析 197
9.1 多项式及函数 197
9.1.1 多项式及其函数 197
9.1.2 多项式计算 197
9.1.3 多项式方程求根 198
9.1.4 多项式四则运算 198
9.1.5 多项式微积分 200
9.1.6 有理多项式展开 201
9.2 极限 202
9.3 本章小结 202
第10章 数值运算 203
10.1 解线性方程组 203
10.1.1 线性法 203
10.1.2 迭代法 205
10.2 插值与拟合 206
10.2.1 插值 206
10.2.2 曲线拟合 212
10.3 数值微积分 213
10.3.1 一元数值积分 214
10.3.2 多重数值积分 215
10.3.3 数值微分 216
10.4 常微分方程 217
10.5 本章小结 218
第11章 优化 219
11.1 优化问题求解过程 219
11.1.1 选择求解器 219
11.1.2 设置变量 220
11.1.3 写目标函数 220
11.1.4 写约束条件 222
11.1.5 设置求解器参数 222
11.1.6 求解并检查结果 223
11.1.7 改善优化结果 224
11.2 线性规划 224
11.3 二进制整数规划 228
11.4 二次规划 229
11.5 非线性规划 230
11.5.1 无约束优化 230
11.5.2 约束优化 233
11.6 多目标规划 236
11.6.1 多目标规划函数 236
11.6.2 最大最小化问题 237
11.7 最小二乘问题 239
11.7.1 线性最小二乘问题 239
11.7.2 非线性最小二乘问题 241
11.8 GUI工具 242
11.9 本章小结 243
第12章 概率统计 244
12.1 统计量操作 244
12.1.1 产生随机数 244
12.1.2 抽样 247
12.2 数据统计分析 249
12.2.1 特征统计量 249
12.2.2 统计图表 252
12.3 概率分布与计算 257
12.3.1 概率密度计算 258
12.3.2 概率分布计算 260
12.4 本章小结 262
第四篇 拓展知识
第13章 句柄图形 264
13.1 句柄图形对象系统 264
13.1.1 句柄图形对象组织 264
13.1.2 句柄图形对象简介 265
13.2 句柄图形对象操作 266
13.2.1 创建与保存 266
13.2.2 访问、复制和删除 267
13.2.3 图形输出控制 269
13.3 属性设置 274
13.3.1 通用对象属性 274
13.3.2 属性设置函数 275
13.3.3 默认属性设置 276
13.4 Figure对象 278
13.4.1 Figure对象简介 278
13.4.2 Figure对象操作 279
13.5 Axes对象 280
13.5.1 Axes对象简介 280
13.5.2 Axes对象操作 280
13.6 Core对象 287
13.7 Plot对象 289
13.7.1 创建Plot对象 289
13.7.2 连接变量 290
13.8 Group对象 291
13.8.1 创建Group对象 291
13.8.2 对象变换 291
13.9 Annotation对象 293
13.10 本章小结 293
第14章 GUI编程 294
14.1 GUI基础 294
14.1.1 GUI介绍 294
14.1.2 创建GUI 295
14.1.3 回调函数 297
14.2 GUI控件 298
14.2.1 GUI控件类型 298
14.2.2 创建GUI控件 299
14.3 GUI菜单和工具栏 302
14.3.1 GUI菜单 302
14.3.2 GUI工具栏 305
14.4 对话框 306
14.4.1 创建函数 306
14.4.2 创建方法 306
14.5 布局 309
14.5.1 布局函数 309
14.5.2 布局方式 309
14.6 GUI行为控制编程 313
14.6.1 回调与中断 314
14.6.2 数据管理 315
14.7 GUI实例 315
14.8 GUI设计 321
14.9 本章小结 324
第15章 Simulink基础 325
15.1 概述 325
15.1.1 基本概念 325
15.1.2 工作环境 326
15.1.3 Simulink数据类型 329
15.1.4 模块和模块库 329
15.1.5 Simulink常用工具 334
15.2 Simulink模型 334
15.2.1 模块基本操作 335
15.2.2 设置输出提示 338
15.2.3 模型和模型文件 339
15.2.4 保存系统模型 342
15.2.5 打印模型框图及生成
报告 343
15.3 子系统 346
15.3.1 子系统介绍 346
15.3.2 高级子系统技术 348
15.4 运行仿真 358
15.4.1 启动仿真过程 358
15.4.2 仿真过程诊断 359
15.4.3 仿真配置 359
15.4.4 仿真的设置 361
15.5 调试 364
15.5.1 模型调试 364
15.5.2 调试器控制 367
15.5.3 设置断点 370
15.6 S函数 373
15.6.1 S函数概述 373
15.6.2 M文件S函数 376
15.7 PID控制的Simulink系统仿真
实例 379
15.8 本章小结 382
第16章 MATLAB编译器与接口 383
16.1 编译器安装与配置 383
16.1.1 编译器介绍与安装 383
16.1.2 编译器配置 384
16.2 编译过程 384
16.2.1 MCR安装 384
16.2.2 MCR编译过程 385
16.3 编译生成独立程序 385
16.3.1 编译命令mcc 385
16.3.2 编译独立程序 386
16.4 接口概述 389
16.4.1 MEX文件 389
16.4.2 MAT文件 389
16.4.3 计算引擎 390
16.5 基于CC的MEX文件 390
16.5.1 MEX文件结构 390
16.5.2 创建CCMEX文件 391
16.5.3 调试CCMEX文件 395
16.6 本章小结 396
第五篇 MATLAB应用
第17章 信号处理应用 398
17.1 信号处理基础 398
17.1.1 连续信号 398
17.1.2 离散信号 399
17.1.3 波形发生函数 402
17.1.4 信号基本运算 408
17.2 统计信号处理 411
17.2.1 相关性与协方差 411
17.2.2 频谱分析 412
17.2.3 窗函数 413
17.2.4 经典谱估计 416
17.2.5 现代谱估计 418
17.2.6 时频分析 419
17.2.7 特殊变换 420
17.2.8 重采样 424
17.3 IIR滤波器 425
17.3.1 经典法IIR滤波器设计 425
17.3.2 直接法IIR滤波器设计 431
17.4 FIR滤波器 432
17.4.1 窗函数法 432
17.4.2 约束最小二乘法 433
17.4.3 其他FIR滤波器设计
方法 434
17.5 参数建模 435
17.5.1 时域建模 435
17.5.2 频域建模 437
17.6 GUI工具 438
17.6.1 信号综合处理工具 438
17.6.2 波形查看器 439
17.6.3 谱分析查看器 439
17.6.4 滤波器可视化工具 440
17.6.5 滤波器设计与分析工具 440
17.6.6 滤波处理工具 441
17.7 本章小结 442
第18章 图像处理应用 443
18.1 图像处理基础 443
18.1.1 图像表达 443
18.1.2 图像类型与文件 444
18.1.3 图像数据读写 451
18.2 图像显示 452
18.2.1 标准图像显示技术 452
18.2.2 特殊图像显示技术 453
18.3 图像运算 456
18.3.1 代数运算 456
18.3.2 空间变换 458
18.4 图像变换 461
18.4.1 二维傅立叶变换 461
18.4.2 离散余弦变换 462
18.4.3 其他变换 463
18.5 图像分析与增强 464
18.5.1 像素分析 464
18.5.2 图像分析 468
18.5.3 图像调整 472
18.5.4 图像平滑 475
18.6 图像区域处理 477
18.6.1 区域设置 477
18.6.2 区域滤波 478
18.6.3 区域填充 479
18.7 图像颜色处理 480
18.7.1 显示颜色位数 480
18.7.2 减少颜色 480
18.7.3 转换颜色 481
18.8 图像的数学形态学运算 482
18.8.1 膨胀处理 482
18.8.2 腐蚀处理 483
18.8.3 图像的开运算 484
18.8.4 图像的闭运算 484
18.9 本章小结 485
第19章 小波分析应用 486
19.1 小波分析基础 486
19.1.1 小波变换 486
19.1.2 常用小波基函数 487
19.2 连续小波分析 490
19.2.1 连续小波变换 490
19.2.2 GUI连续小波变换 491
19.3 一维离散小波分析 492
19.3.1 一维离散小波变换与
重构 493
19.3.2 GUI一维离散小波分析 496
19.4 二维离散小波分析 497
19.4.1 二维离散小波变换与
重构 497
19.4.2 GUI二维离散小波分析 500
19.5 去噪与压缩 501
19.5.1 小波去噪与压缩 501
19.5.2 GUI小波去噪与压缩 504
19.6 本章小结 506
第20章 偏微分方程应用 507
20.1 PDE应用GUI 507
20.2 PDE求解设置 508
20.2.1 PDE求解过程 508
20.2.2 2D几何构型 509
20.2.3 划分网格 510
20.3 PDE求解 511
20.3.1 方程类型介绍 512
20.3.2 PDE求解示例 513
20.4 本章小结 518
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前 言
MATLAB R2018a为数据分析与处理提供了强大的工具。目前，MATLAB已经在很多领域取得了成功应用。
MATLAB具有的科学计算、仿真和基于模型的设计功能使其在嵌入式系统、控制系统、数字信号处理、通信系统、图像和视频处理、FPGA设计、机电系统设计、测试与测量、计算生物学和计算金融学等领域取得了巨大的成功，并在航空和国防、汽车、生物技术和医药、通信、电子和半导体、能源生产、金融服务、工业自动化和机械等行业中得到广泛应用。
由于在各个行业中，MATLAB体现的技术优势越来越明显，而且在中国已有大量的工程师将MALTAB作为设计分析软件，因此学习MATLAB显得十分必要。
1. 本书特色
本书由从事多年MATLAB工作和实践的一线从业人员编写，不只注重应用技巧的介绍，还重点讲解MATLAB和工程实际的关系。本书主要有以下几个特色。
? 本书通过简明易懂的示例展示了MATLAB强大的数学功能和无与伦比的解释语言编程能力，全书基础和实例详解并重，重点讲解对使用MATLAB至关重要的编程及数学运算功能。
? 本书内容编排上注意难易结合，详细介绍MATLAB各功能的使用方法和技巧，不仅使读者快速入门，还能全面了解MATLAB软件，提高工作效率。通过对各章算例的学习，读者可以从各个方面了解MATLAB进行数学处理的方法论，有助于读者理顺思路，在解决实际问题时正确地建立模型。
? 本书详细介绍MATLAB的操作方法，读者可以很轻松地按照书中的指示逐步完成，同时在编写过程中用醒目的提示指出了读者容易遇到的困扰和错误操作。
? 本书通过线下线上结合的方式，既提供纸质版本的图书资料，也提供邮箱沟通渠道，使读者可以方便快捷地获得MATLAB使用指导，提高在使用过程中解决问题的效率。
2. 主要内容
本书包括基础知识、数学基础、数据分析、拓展知识、MATLAB应用5篇内容，共20章。章节内容安排如下：
第一篇 基础知识，主要介绍MATLAB使用和编程方面的基础知识，旨在为读者学习MATLAB提供入门引导，尽快熟悉MATLAB软件及编程使用规则。
第1章 MATLAB概述第2章 MATLAB基础
第3章 数据输入输出基础 第4章 编程基础
第5章 可视化基础
第二篇 数学基础，介绍基本数学计算在MATLAB中的实现，旨在建立MATLAB进行数学计算的基本概念，使读者能够进行基本的工程、科研数学计算。
第6章 数组与矩阵操作 第7章 数学函数运算
第8章 符号计算
第三篇 数据分析，介绍使用MATLAB进行数据分析相关操作的实现方法，旨在为读者介绍使用MATLAB进行简单的数据分析操作入门知识，使读者能够将数学工具应用到常见的场景中。
第9章 多项式分析第10章 数值运算
第11章 优 化 第12章 概率统计
第四篇 拓展知识，介绍使用MATLAB进行复杂的数据分析处理与编程所需的拓展知识，旨在为读者介绍使用MATLAB进行复杂编程的基础知识，将MATLAB的优势充分发挥。
第13章 句柄图形第14章 GUI编程
第15章 Simulink基础第16章 MATLAB编译器与接口
第五篇 MATLAB应用，主要介绍使用MATLAB实现特定领域应用的操作方法，旨在为读者演示如何通过使用MATLAB进行各专业计算，将MATLAB引入专业计算中进行示范。
第17章 信号处理应用第18章 图像处理应用
第19章 小波分析应用第20章 偏微分方程应用
3. 读者对象
本书适用于MATLAB的初中级读者和从事科研工作的技术人员，具体说明如下：
? 相关从业人员 ● 初学MATLAB的技术人员
? 大中专院校的教师和在校生● 相关培训机构的教师和学员
? 广大科研工作人员● MATLAB爱好者
? 金融行业从业人员● 财务从业人员
4. 本书作者
本书主要由温欣研、刘浩编写，温正、唐家鹏、孙国强、乔建军、高飞、张迪妮、韩希强、张文电、张明明、张亮亮、刘成柱、郭海霞、于沧海、李战芬、余胜威等也参与了本书的编写工作。
5. 技术支持
MATLAB本身是一个庞大的资源库与知识库，虽然本书卷帙浩繁，但是仍难窥其全貌，加之编者水平有限，书中疏漏之处在所难免，敬请广大读者批评指正，也欢迎广大同行来电、来信，共同交流探讨。
编 者
2019年2月
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