MATLAB技术大全

MATLAB是一种数值计算和图形图像处理的工具软件，它的特点是语法结构简明，数值计算高效，图形功能完备，易学易用。它在矩阵运算、数值分析、优化、图形图像处理、系统建模与仿真等领域都有广泛的应用。
《MATLAB技术大全》从MATLAB的基础知识入手，循序渐进地介绍了MATLAB的知识体系结构及操作方法。其中主要介绍了如何使用MATLAB进行数据分析、图形图像处理、MATLAB编程、图形用户界面建立、MATLAB仿真，以及文件输入/输出、编译器和应用程序接口等高级技术。《MATLAB技术大全》侧重于利用大量的实例来引导读者快速学习和掌握MATLAB的各种功能， 并尽量与实际问题相结合，以体现其工程应用的重要性。
《MATLAB技术大全》系统全面、内容合理、实例丰富、层次清晰、使用方便，适用于初、中级MATLAB用户，也可作为高等学校理工科专业本科生、研究生和教师的教学用书，以及广大科研和工程技术人员的参考用书。

目录

第1章MATLAB概述1
1．1MATLAB简介2
1．1．1MATLAB的发展2
1．1．2MATLAB的优点2
1．1．3MATLAB的缺点4
1．2MATLAB的安装4
1．3MATLAB操作界面介绍7
1．3．1命令窗口8
1．3．2命令历史窗口10
1．3．3工作空间窗口10
1．3．4当前目录窗口10
1．4MATLAB帮助系统11
1．4．1帮助窗口11
1．4．2帮助命令12
1．4．3MATLAB远程帮助系统15
1．5本章小结16

第2章MATLAB基础知识17
2．1一般运算符及操作符18
2．1．1运算符18
2．1．2操作符21
2．2数据格式显示22
2．3关系运算符24
2．4逻辑运算及逻辑函数25
2．4．1逻辑运算25
2．4．2逻辑函数27
2．5字符串操作36
2．5．1MATLAB中的字符串符号36
2．5．2一般通用字符串操作38
2．5．3字符串比较操作42
2．5．4字符串与数值间的相互转换47
2．5．5进制间的转换48
2．6数值数据类型50
2．6．1整数50
2．6．2浮点数53
2．6．3整型浮点数间的操作函数54
2．6．4复数55
2．7函数和特殊函数简明介绍57
2．8数组58
2．8．1一维数组的创建58
2．8．2多维数组的创建60
2．8．3数组的运算63
2．8．4常用的标准数组65
2．8．5低维数组的寻址和搜索66
2．8．6低维数组的处理函数71
2．8．7高维数组的处理和运算73
2．9单元数组和结构体76
2．9．1单元数组的创建和操作76
2．9．2单元数组函数79
2．9．3结构体创建81
2．9．4结构体函数82
2．10本章小结84

第3章矩阵及其运算85
3．1矩阵的表示86
3．1．1数值矩阵的生成86
3．1．2矩阵的标识90
3．1．3矩阵的修改和抽取91
3．1．4矩阵元素的数据变换94
3．2矩阵运算95
3．2．1矩阵与常数的四则运算95
3．2．2矩阵的转置96
3．2．3方阵的行列式96
3．2．4矩阵的逆和伪逆97
3．2．5矩阵和向量的范数98
3．2．6矩阵的秩99
3．2．7矩阵的迹100
3．2．8矩阵的指数和对数运算100
3．3矩阵分解101
3．3．1cholesky分解101
3．3．2LU分解102
3．3．3QR分解104
3．3．4schur分解105
3．3．5奇异值分解106
3．3．6特征值分解107
3．3．7海森伯格形式的分解109
3．4方程组求解109
3．4．1线性方程组的求解109
3．4．2非线性方程组的求解115
3．4．3非齐次线性方程组的通解116
3．5矩阵秩与线性相关性117
3．5．1矩阵和向量组的秩及线性相关性117
3．5．2求行阶梯矩阵及向量组的基117
3．6稀疏矩阵119
3．6．1稀疏矩阵的创建119
3．6．2稀疏矩阵的应用121
3．6．3稀疏矩阵与满矩阵的相互转换123
3．7本章小结128

第4章符号及其运算129
4．1符号变量的创建130
4．1．1字符型数据变量的创建130
4．1．2符号型数据变量的创建130
4．1．3符号变量的基本操作131
4．2符号表达式与符号方程创建134
4．2．1符号表达式的创建134
4．2．2符号方程的创建135
4．2．3符号表达式的操作136
４．3符号矩阵的创建142
4．3．1用sym命令直接创建符号矩阵142
4．3．2由数值矩阵转换为符号矩阵142
4．3．3利用矩阵元素的通式创建符号矩阵143
4．3．4符号矩阵及符号数组的运算144
4．4符号微积分149
4．4．1符号极限149
4．4．2符号微分和求导150
4．4．3符号积分152
4．5符号积分变换153
4．5．1Fourier变换及其逆变换153
4．5．2Laplace变换及其逆变换154
4．5．3Z变换及其反变换155
4．6符号代数方程求解157
4．7符号微分方程求解158
4．8图示化符号函数计算器159
4．8．1单变量符号函数计算器159
4．8．2泰勒级数逼近计算器162
4．9本章小结162

第5章微分和积分163
5．1极限、导数与微分164
5．1．1极限164
5．1．2导数与微分164
5．2积分168
5．2．1一元函数的积分168
5．2．2二元及三元函数的数值积分171
5．3化简、提取与替换代入173
5．3．1化简173
5．3．2提取与替换代入178
5．4级数求和181
5．4．1symsum(s)181
5．4．2symsum(s，v)181
5．4．3symsum(s，v，a，b)182
5．5泰勒、傅里叶级数展开183
5．5．1一元函数泰勒展开183
5．5．2多元函数的完全泰勒展开185
5．5．3傅里叶级数展开186
5．6多重积分186
5．6．1二重积分186
5．6．2三重积分187
5．7本章小结188

第6章多元函数及常微分方程189
6．1多元函数的极限、微分与极值190
6．1．1多元函数的极限190
6．1．2多元函数求导191
6．1．3多元函数局部极值192
6．1．4条件极值193
6．1．5显式复合函数微分求导196
6．2重积分197
6．3曲线积分与曲面积分198
6．3．1定义域是无向的积分198
6．3．2对坐标的曲线积分和曲面积分199
6．4常微分方程和偏微分方程的求解200
6．4．1常微分方程的数值求解200
6．4．2偏微分方程的数值求解204
6．5本章小结208

第7章概率与统计209
7．1概率密度函数210
7．1．1连续分布密度函数210
7．1．2离散分布密度函数213
7．1．3抽样分布密度函数217
7．2概率分布220
7．2．1随机变量的累加分布函数220
7．2．2随机变量的逆累加分布函数222
7．2．3随机数的产生223
7．2．4参数估计225
7．3样本描述229
7．3．1描述集中趋势的统计量229
7．3．2描述离中趋势的统计量231
7．3．3自助统计量233
7．3．4中心矩235
7．3．5相关系数235
7．3．6协方差矩阵236
7．4假设检验236
7．4．1单个样本的t检测236
7．4．2两个样本的t检测237
7．4．3z检验239
7．5多元统计分析239
7．5．1判别分析240
7．5．2聚类分析241
7．5．3因素分析247
7．5．4多元方差分析249
7．6回归分析250
7．6．1一元回归分析250
7．6．2多元回归分析252
7．7本章小结258

第8章拟合与插值259
8．1数据预处理260
8．1．1输入数据集合260
8．1．2数据的查看263
8．1．3数据的预处理263
8．2曲线拟合266
8．2．1有关函数介绍266
8．2．2曲线的参数拟合268
8．2．3非参数拟合270
8．2．4基本拟合界面273
8．2．5多项式曲线拟合278
8．3数值插值278
8．3．1一维数值插值278
8．3．2二维数值插值280
8．3．3三维数值插值283
8．3．4样条插值284
8．4本章小结286

第9章优化问题287
9．1优化工具箱288
9．1．1优化工具箱的简介288
9．1．2优化工具箱中的函数288
9．1．3foptions函数289
9．2无约束最优化问题289
9．2．1单变量最优化289
9．2．2无约束非线性规划问题292
9．3有约束最优化问题298
9．3．1线性规划问题298
9．3．2有约束非线性最优化问题299
9．4二次规划301
9．5多目标规划302
9．6最小二乘最优化问题304
9．6．1 非线性数据(曲线)拟合305
9．6．2非负线性最小二乘问题306
9．6．3有约束线性最小二乘问题306
9．6．4非线性最小二乘问题308
9．7非线性方程(组)求解309
9．7．1非线性方程的解309
9．7．2非线性方程组的解309
9．8本章小结312

第10章图形绘制313
10．1基本绘图命令314
10．1．1图形窗口简介314
10．1．2基本绘图操作317
10．1．3图形注释319
10．1．4特殊函数321
10．2二维绘图325
10．2．1二维绘图命令325
10．2．2交互式绘图操作327
10．3三维绘图328
10．3．1三维绘图命令329
10．3．2三维绘图改进命令331
10．3．3三维视图的可视效果控制333
10．3．4三维图形的光照控制334
10．3．5柱面和球面的表达336
10．4本章小结336

第11章高级图像处理337
11．1图形对象338
11．1．1通用函数338
11．1．2根对象341
11．1．3轴对象341
11．1．4用户控制对象342
11．1．5用户菜单对象344
11．2图形的高级控制348
11．2．1视点控制和图像的旋转348
11．2．2颜色的使用350
11．2．3光照控制356
11．3本章小结358

第12章MATLAB初级编程基础359
12．1M文件和P文件360
12．1．1M文件函数文件360
12．1．2M文件脚本文件361
12．1．3M文件规则与属性362
12．1．4P文件及操作363
12．2M文件编辑器363
12．2．1运行M文件编辑器363
12．2．2设置M文件编辑器的属性364
12．3MATLAB编程的构件365
12．3．1变量365
12．3．2变量的检测、传递366
12．3．3运算关系与运算符号367
12．3．4关键字372
12．3．5指令行372
12．3．6常见函数372
12．4数据流结构373
12．4．1顺序结构373
12．4．2if和switch选择结构374
12．4．3for和while循环结构377
12．4．4try-catch容错结构379
12．4．5其他数据流结构380
12．5控制命令381
12．5．1continue和break命令381
12．5．2return和pause命令382
12．5．3 input和keyboard命令384
12．5．4error和warning命令385
12．6本章小结386

第13章MATLAB高级编程387
13．1MATLAB函数388
13．1．1主函数388
13．1．2子函数388
13．1．3嵌套函数389
13．2字符串操作390
13．2．1eval函数390
13．2．2feval函数392
13．2．3inline内联函数393
13．3变量传递与交换395
13．3．1输入输出变量检测命令395
13．3．2“变长度”输入输出变量396
13．3．3全局变量、局部变量和持久变量397
13．3．4跨空间计算与赋值399
13．4M文件的调试和剖析401
13．4．1直接调试法401
13．4．2工具调试法402
13．4．2Profiler分析工具407
13．4．3应用实例408
13．5本章小结411

第14章MATLAB句柄图形系统413
14．1句柄图形基础414
14．1．1图形对象概述414
14．1．2图形对象句柄415
14．1．3图形对象属性417
14．2图形对象的创建420
14．2．1创建图形窗口对象420
14．2．2创建坐标轴对象423
14．2．3创建曲线对象424
14．2．4创建文字对象425
14．2．5创建曲面对象426
14．2．6核心图形对象427
14．3句柄图形对象的基本操作430
14．3．1设置查询图形对象属性430
14．3．2设置对象的默认属性操作431
14．3．3高层绘图对象操作434
14．4本章小结436

第15章图形用户界面(GUI)设计437
15．1图形用户界面(GUI)设计过程438
15．1．1设计的一般步骤及原则438
15．1．2GUI设计的基本方式438
15．2使用GUIDE创建GUI440
15．2．1GUIDE概述440
15．2．2启动GUIDE440
15．2．3GUI的设计窗口简介441
15．2．4使用GUIDE创建GUI步骤447
15．2．5使用GUIDE创建GUI的实例447
15．3M文件创建GU456
15．4本章小结460

第16章GUI高级图形设计461
16．1GUIDE常用工具462
16．1．1排列工具462
16．1．2对象属性检查器462
16．1．3图形窗口的属性464
16．1．4图形对象属性465
16．2菜单和对话框466
16．2．1图形对象句柄函数466
16．2．2菜单467
16．2．3对话框469
16．2．4GUI组态471
16．2．5GUI界面设计473
16．3编程设计GUI474
16．3．1M文件及GUI数据管理474
16．3．2回调函数的使用方法476
16．3．3图形窗口的行为控制477
16．4图形用户界面设计实例478
16．4．1图形界面的实现478
16．4．2行为控制的实现479
16．5本章小结486

第17章GUI用户界面487
17．1用户控件的概述488
17．1．1用户控件种类488
17．1．2用户控件属性492
17．1．3回调函数496
17．2综合应用实例497
17．2．1双位按键、无线按键、控件区域框实例497
17．2．2静态文本框、滑动键、检录框实例499
17．2．3可编辑文本框、弹出框、列表框、按键实例501
17．2．4M基础文件502
17．2．5编写界面程序507
17．2．6GUI程序设计512
17．2．7回调子函数513
17．2．8设计实例514
17．3本章小结518

第18章Simulink基础概述519
18．1Simulink的基础操作520
18．1．1Simulink概述520
18．1．2Simulink安装步骤520
18．1．3Simulink启动方式521
18．1．4模型窗口工具栏522
18．2Simulink仿真系统步骤526
18．2．1启动添加Simulink模块库526
18．2．2建立模型设置模块属性527
18．2．3模块连接528
18．2．4运行系统输出结果528
18．3Simulink的模块库528
18．3．1Simulink的公共模块库529
18．3．2Simulink的专业模块库536
18．4Simulink模块的基本操作541
18．4．1Simulink模型的工作原理541
18．4．2模块的选定复制542
18．4．3模块大小改变与旋转543
18．4．4模块颜色的改变与名的改变544
18．4．5模块参数设置546
18．4．6连线分支与连线改变547
18．4．7信号组合549
18．5模型注释549
18．6设置Simulink仿真系统界面550
18．6．1模块框图属性编辑550
18．6．2信号标签与标签传递552
18．7仿真运行过程554
18．7．1运行仿真554
18．7．2仿真参数设置554
18．7．3示波器的使用559
18．8本章小结560

第19章Simulink建模与仿真561
19．1Simulink连续系统建模562
19．1．1线性系统建模562
19．1．2非线性系统建模568
19．2子系统569
19．2．1通用子系统生成的常见方法569
19．2．2子系统的基本操作571
19．3子系统的封装技术572
19．3．1子系统封装的创建方法572
19．3．2设置封装编辑器的图标编辑对话框575
19．3．3设置封装编辑器的参数初始化对话框577
19．3．4设置封装编辑器的文档编辑对话框579
19．4条件执行子系统579
19．4．1条件执行子系统概述579
19．4．2条件执行子系统的建立580
19．5使能子系统581
19．5．1使能子系统的参数设置581
19．5．2使能子系统的应用实例582
19．6触发子系统584
19．6．1触发子系统的种类584
19．6．2触发子系统的应用实例584
19．7原子子系统587
19．7．1原子子系统介绍587
19．7．2原子子系统的创立588
19．8其他子系统589
19．9本章小结590

第20章S函数和仿真系统建模591
20．1S函数概述592
20．1．1S函数基础概念592
20．1．2S函数的使用步骤592
20．1．3S函数相关概念594
20．2编写S文件595
20．2．1S函数工作流程595
20．2．2S函数模板的使用596
20．2．3S函数程序代码597
20．3编写C MEX S函数607
20．3．1MEX文件607
20．3．2Simstruct数据结构607
20．3．3工作向量(Work Vector)608
20．3．4C MEX S函数流程609
20．3．5C MEX S函数模板609
20．3．6S函数包装617
20．4本章小结618

第21章文件I/O619
21．1低级文件I/O介绍620
21．2文件打开和关闭620
21．2．1打开文件620
21．2．2关闭文件622
21．3数据的读写623
21．3．1读取TXT文件623
21．3．2写入二进制文件633
21．4文件的定位和文件的状态635
21．5高级文件I/O介绍639
21．5．1Mat文件操作639
21．5．2图像、声音、影片格式文件的操作643
21．6本章小结644

第22章MATLAB编译器645
22．1编译器的概述646
22．1．1编译器的功能646
22．1．2编译器的局限性646
22．1．3脚本文件与函数文件的转换647
22．2编译器的安装和配置649
22．2．1安装MATLAB编译器649
22．2．2设置MATLAB编译器649
22．2．3安装MCR652
22．3MATLAB编译器编译过程656
22．4mcc编译命令657
22．4．1编译命令的格式和选项657
22．4．2处理脚本文件 659
22．4．3用mcc命令编译M文件661
22．4．4编译文件的性能优化662
22．5创建独立外部应用程序663
22．5．1独立外部程序创建过程说明663
22．5．2编译M文件664
22．5．3编译包含绘图命令的M文件665
22．6本章小结666

第23章应用程序接口667
23．1C语言MEX文件668
23．1．1MEX文件的结构670
23．1．2创建C语言的MEX文件672
23．2MEX文件673
23．2．1创建C语言的MAT文件674
23．2．2创建FORTRAN语言的MAT文件676
23．3MATLAB引擎技术678
23．3．1引擎技术概述679
23．3．2计算引擎应用程序工作流程679
23．3．3VC调用MATLAB引擎680
23．4Java语言接口684
23．4．1MATLAB中的Java接口685
23．4．2Java接口程序应用691
23．5本章小结696

第24章MATLAB混合编程技术697
24．1MATLAB混合编程概述698
24．2COM生成器698
24．2．1创建nnToolKit的COM组件698
24．2．2安装nnToolKit组件701
24．2．3VB调用nnToolKit神经网络工具包实现混合编程702
24．2．4CB调用nnToolKit神经网络工具包实现混合编程706
24．2．5VC调用nnToolKit神经网络工具包实现混合编程708
24．3Excel生成器714
24．3．1创建nnxToolKit的Excel插件714
24．3．2安装nnxToolKit组件715
24．3．3nnxToolKit组件集成到VBA715
24．3．4创建图形用户界面718
24．3．5保存和测试插件723
24．3．6打包应用程序724
24．4本章小结724

第25章MATLAB工具箱725
25．1MATLAB工具箱概述726
25．1．1工具箱类型726
25．1．2MATLAB常用工具箱介绍728
25．1．3工具箱和工具箱函数的查询办法740
25．1．4工具箱的扩充745
25．1．5工具箱的添加746
25．2MATLAB主工具箱748
25．3本章小结749

第26章信号工具箱750
26．1信号、系统和信号处理的基本概念751
26．1．1信号751
26．1．2系统751
26．1．3信号处理751
26．2基本信号的表示及可视化751
26．2．1正弦波751
26．2．2方波752
26．2．3锯齿波和三角波753
26．2．4指数信号754
26．2．5阶跃信号755
26．2．6单位脉冲信号756
26．3连续信号的时域运算与时域变换757
26．3．1加(减)、乘运算757
26．3．2信号的翻褶、位移、尺度变换758
26．3．3卷积运算759
26．4线性系统的时域分析760
26．4．1脉冲响应761
26．4．2阶跃响应762
26．4．3对任意输入的响应763
26．5连续时间信号的频域分析764
26．6连续系统的复频域分析765
26．6．1系统函数定义765
26．6．2系统零、极点分布与系统稳定性关系766
26．7信号采样与重构767
26．7．1信号的采样767
26．7．2信号的重构768
26．8本章小结769

第27章图像处理工具箱770
27．1图像处理工具箱概述771
27．1．1图像处理工具函数772
27．1．2MATLAB可操作的图像文件776
27．1．3图像和图像数据777
27．1．4图像处理工具箱所支持的图像类型777
27．1．5图像文件的读写和查询778
27．1．6MATLAB图像类型转换779
27．2图像处理782
27．2．1图像的灰度变换与直方图782
27．2．2图像的增强滤波785
27．2．3图像的空间变换787
27．2．4图像边缘检测与分割792
27．3本章小结797