本书主要介绍MATLAB基本运算、内置函数、矩阵运算和绘图功能自定义函数、接口函数、逻辑函数和程序控制结构等内容。还介绍了一些高级MATLAB应用,重点介绍矩阵代数求解、数据变量类型、符号运算、数值分析、数据可视化和Simulink仿真等内容。每一章结束均附有习题,供练习巩固之用。书中提供来自于非常基础的学科领域的大量实例,内容丰富,可以边阅读边录入示例程序进行调试运行,具有很强的实用性。
霍莉·摩尔,美国盐湖城社区学院工程系教授,毕业于犹他大学,连续多年教授MALTAB计算课程与其他计算机语言课程,具有丰富的教学经验。
宿淑春,女,工学博士,副教授,就职于北京电子科技学院电子通信工程系。主要讲授电路分析、信号与系统、Matlab工程应用等课程,具有丰富的教学经验。曾出版多部译著,包括国外经典教材《电路》(第六版~第十一版),《matlab实用教程》(第五版)等。
目 录
第1章 MATLAB简介 1
1.1 MATLAB概述 1
1.2 学生版MATLAB 2
1.3 MATLAB在工业中的应用 2
1.3.1 电气工程 3
1.3.2 生物医学工程 3
1.3.3 流体动力学 3
1.4 解决工程和科学中的问题 5
第2章 MATLAB环境 8
2.1 启动 8
2.2 MATLAB窗口 10
2.2.1 命令窗口 10
2.2.2 命令历史 10
2.2.3 工作区窗口 11
2.2.4 当前文件夹窗口 13
2.2.5 文档窗口 14
2.2.6 图形窗口 14
2.2.7 编辑窗口 15
2.3 用MATLAB解决问题 15
2.3.1 使用变量 15
2.3.2 数据类型 17
2.3.3 数值数组的计算 18
2.3.4 数值显示 32
2.4 保存工作成果 36
2.4.1 保存变量 36
2.4.2 程序 38
2.4.3 分节模式 43
小结 45
习题 48
第3章 MATLAB内置函数 55
3.1 内置函数的使用 55
3.2 帮助功能的使用 57
3.3 初等数学函数 58
3.3.1 常见的计算 58
3.3.2 舍入函数 61
3.3.3 离散数学 62
3.4 三角函数 65
3.5 数据分析函数 69
3.5.1 最大值和最小值 69
3.5.2 平均数 71
3.5.3 和与积 72
3.5.4 数值的排序 73
3.5.5 确定矩阵大小 76
3.5.6 标准差和方差 81
3.6 随机数 86
3.6.1 均匀随机数 86
3.6.2 高斯随机数 87
3.7 复数 89
3.8 计算的局限性 92
3.9 特殊值和其他函数 94
小结 95
习题 98
第4章 MATLAB矩阵运算 103
4.1 数值矩阵运算 103
4.1.1 定义数值矩阵 103
4.1.2 冒号运算符的使用 105
4.2 利用meshgrid求解双变量问题 109
4.3 特殊矩阵 116
4.3.1 全零矩阵 117
4.3.2 全1矩阵 117
4.3.3 对角矩阵 118
4.3.4 魔方矩阵 119
4.4 字符矩阵和字符串矩阵简介 120
4.4.1 字符矩阵 121
4.4.2 字符串矩阵 122
小结 124
习题 126
第5章 绘图 133
5.1 二维绘图 133
5.1.1 基本绘图 133
5.1.2 线型、颜色和标记 139
5.1.3 坐标轴的缩放和注释 142
5.2 子图—分块图布局 148
5.3 其他类型的二维图 151
5.3.1 极坐标图 151
5.3.2 对数图 153
5.3.3 条形图和饼形图 157
5.3.4 直方图 158
5.3.5 双y轴图 161
5.3.6 函数图 164
5.4 三维图 165
5.4.1 三维线图 165
5.4.2 曲面图 166
5.5 用菜单栏工具编辑图形 171
5.6 由工作区窗口创建图形 173
5.7 保存图形 174
5.8 其他绘图选项 174
小结 175
习题 177
第6章 自定义函数 185
6.1 创建函数文件 185
6.1.1 语法 185
6.1.2 注释 192
6.1.3 多输入多输出函数 192
6.1.4 无输入或无输出的函数 197
6.1.5 确定输入和输出参数的数量 198
6.1.6 局部变量 200
6.1.7 全局变量 201
6.1.8 查看函数文件代码 202
6.2 子函数 203
6.2.1 在其他函数中使用子函数 203
6.2.2 MATLAB程序中的子函数 207
6.3 创建自己的函数工具箱 208
6.4 匿名函数和函数句柄 209
6.5 复合函数 211
小结 211
习题 213
第7章 输入/输出控制 218
7.1 自定义输入 218
7.2 输出选项 222
7.2.1 显示函数 223
7.2.2 格式化输出—fprintf函数 225
7.2.3 格式化输出—sprintf函数 231
7.2.4 table函数 233
7.3 图形输入 234
7.4 从文件中读写数据 235
7.4.1 导入数据 235
7.4.2 导出数据 238
7.5 调试代码 238
7.5.1 代码分析器 239
7.5.2 调试工具栏 239
小结 242
习题 243
第8章 逻辑函数和选择结构 248
8.1 关系运算符与逻辑运算符 248
8.2 流程图和伪代码 250
8.3 逻辑函数 252
8.3.1 find命令 252
8.3.2 find命令的流程图和伪代码 255
8.4 逻辑索引 258
8.5 选择结构 262
8.5.1 简单if语句 262
8.5.2 if/else结构 262
8.5.3 elseif结构 263
8.5.4 switch/case语句 267
8.5.5 menu函数 272
8.6 调试 276
小结 276
习题 278
第9章 循环结构 288
9.1 for循环 289
9.2 while循环 295
9.3 break和continue 302
9.4 中断循环 303
9.5 嵌套循环 307
9.6 提高循环效率 307
小结 310
习题 311
第10章 矩阵代数 316
10.1 矩阵运算和函数 316
10.1.1 转置 316
10.1.2 点积 317
10.1.3 矩阵乘法 323
10.1.4 矩阵的幂 325
10.1.5 逆矩阵 326
10.1.6 行列式 328
10.1.7 叉积 330
10.1.8 单位矩阵 333
10.2 求解线性方程组 334
10.2.1 用逆矩阵解方程 335
10.2.2 用矩阵左除方法求解方程 338
10.2.3 利用行阶梯矩阵的逆运算函数求解方程组 341
10.3 特殊矩阵 347
小结 347
习题 350
第11章 其他类型的数组 355
引言 355
11.1 数值型数据类型 356
11.1.1 双精度浮点数 356
11.1.2 单精度浮点数 357
11.1.3 整数 359
11.1.4 复数 360
11.2 字符数据和字符串数据 361
11.2.1 创建字符数组和字符串数组 361
11.2.2 字符编码方案 362
11.3 符号数据 365
11.4 逻辑数据 365
11.5 稀疏数组 366
11.6 分类数组 367
11.7 时间数组 367
11.8 多维数组 371
11.9 元胞数组 373
11.10 结构数组 375
11.11 表格数组 380
11.11.1 从工作区变量中创建表格 380
11.11.2 从数据文件中创建表格数组 382
11.11.3 使用表格信息 386
11.12 时间表数组 388
小结 392
习题 394
第12章 符号数学运算 401
12.1 符号代数 401
12.1.1 创建符号变量 402
12.1.2 符号表达式和符号方程的处理 405
12.2 求解表达式和方程 407
12.2.1 solve函数 407
12.2.2 求解方程组 411
12.2.3 替换和符号函数 413
12.3 符号绘图 417
12.3.1 fplot函数 417
12.3.2 其他的符号绘图函数 420
12.4 计量单位 424
12.5 微积分运算 428
12.5.1 微分 428
12.5.2 积分 433
12.6 微分方程 439
12.6.1 一阶微分方程 440
12.6.2 高阶微分方程 441
12.6.3 微分方程组 441
12.7 将符号表达式转换为匿名函数 442
小结 443
习题 445
第13章 数值计算方法 452
13.1 插值 452
13.1.1 线性插值 452
13.1.2 三次样条插值 453
13.1.3 外插法 458
13.1.4 多维插值 458
13.2 曲线拟合 460
13.2.1 线性回归 460
13.2.2 过零点线性回归 462
13.2.3 多项式回归 463
13.2.4 polyval函数 464
13.3 交互式拟合工具 471
13.3.1 基本拟合工具 471
13.3.2 曲线拟合工具箱 473
13.4 差分与数值微分 473
13.4.1 diff函数 473
13.4.2 前向、后向和中心差分法 476
13.5 数值积分 481
13.6 求微分方程的数值解 485
13.6.1 函数句柄输入 487
13.6.2 求解过程中要注意的问题 487
13.6.3 求解高阶微分方程 489
13.6.4 边值问题 490
13.6.5 偏微分方程 492
小结 492
习题 494
第14章 高级绘图 500
14.1 图像 500
14.1.1 图像类型 502
14.1.2 读写图像文件 511
14.2 图形对象 512
14.2.1 曲线句柄 513
14.2.2 图形窗口句柄 515
14.2.3 坐标轴句柄 516
14.2.4 坐标轴注释 518
14.2.5 属性编辑器 518
14.3 动画 519
14.3.1 重绘和擦除 519
14.3.2 电影 521
14.4 其他可视化方法 525
14.4.1 透明度 525
14.4.2 隐藏线 526
14.4.3 光源 527
14.5 三维体可视化简介 528
14.5.1 标量数据的三维体可视化 528
14.5.2 矢量数据的三维体可视化 530
小结 531
习题 534
第15章 Simulink简介 537
15.1 应用 537
15.2 入门 537
15.3 Simulink求解微分方程 545
小结 550
习题 551
附录A 特殊字符、命令和函数 554
附录B 坐标轴放缩技术 566
附录C 年度气象数据汇总 568