MATLAB基础及其应用教程

基 础 篇

第1章 入门基础 3

1．1 MATLAB概述 3

1．1．1 MATLAB的优势特点 4

1．1．2 MATLAB的计算实例 5

1．2 MATLAB安装方法 8

1．3 MATLAB环境介绍 12

1．4 预备知识 13

1．4．1 仿真的分类 13

1．4．2 仿真的发展 14

1．4．3 常见的仿真软件 15

1．5 拓展知识 17

1．6 思考问题 17

1．7 常见问题 18

第2章 基本计算 20

2．1 入门实例 20

2．2 变量 21

2．2．1 预定义变量 21

2．2．2 用户自定义变量 22

2．2．3 表达式 22

2．2．4 逗号与分号的区别 22

2．3 基本数据类型 23

2．3．1 数值类型 23

2．3．2 逻辑类型 23

2．3．3 字符串类型 24

2．3．4 单元类型 25

2．3．5 结构类型 25

2．4 基本运算 26

2．4．1 算术运算 26

2．4．2 关系运算 27

2．4．3 逻辑运算 28

2．4．4 数学函数 28

2．5 拓展知识 30

2．6 思考问题 32

2．7 常见问题 32

附录A C语言中结构变量的定义及使用 33

A．1 C语言中结构变量的定义 33

A．2 C语言中结构变量的使用 34

第3章 数组和矩阵 35

3．1 入门实例 35

3．2 数组计算 38

3．2．1 数组的创建 38

3．2．2 数组的访问 39

3．2．3 数组的运算 41

3．3 矩阵计算 43

3．3．1 矩阵的创建 43

3．3．2 矩阵的访问 44

3．3．3 矩阵的运算 44

3．4 符号的作用 49

3．5 拓展知识 49

3．6 思考问题 50

3．7 常见问题 50

附录B 矩阵的对角化 52

B．1 对角化 52

B．2 实对称矩阵的对角化 53

第4章 数值计算 54

4．1 入门实例 54

4．2 数据分析 56

4．3 数据插值 57

4．4 数据拟合 58

4．5 多项式运算 59

4．5．1 多项式的创建 59

4．5．2 多项式的求根 60

4．5．3 多项式的乘运算 60

4．5．4 多项式的除运算 61

4．5．5 多项式的微积分 61

4．6 代数方程求解 62

4．7 微分方程求解 64

4．8 拓展知识 65

4．8．1 Lyapunov方程的计算求解 66

4．8．2 Sylvester方程的计算求解 68

4．8．3 Riccati方程的计算求解 71

4．9 思考问题 72

4．10 常见问题 72

附录C 最小二乘法和微积分的基本概念 72

C．1 最小二乘法 73

C．2 微积分概念 73

第5章 符号计算 77

5．1 入门实例 77

5．2 符号变量的创建 78

5．3 符号表达式运算 79

5．3．1 算术运算 79

5．3．2 函数运算 80

5．4 符号微积分 82

5．5 符号方程求解 86

5．6 拓展知识 89

5．6．1 基本指令 89

5．6．2 调用MAPLE函数 90

5．6．3 运行MAPLE程序 91

5．7 思考问题 92

5．8 常见问题 92

附录D 微分方程基础 93

D．1 微分方程的概念 93

D．2 初等积分法 93

D．3 一阶线性微分方程 94

D．4 常系数线性微分方程 95

D．5 初值问题数值解 95

第6章 图形绘制 96

6．1 入门实例 96

6．2 可视化数据的分类 97

6．3 二维绘图 98

6．3．1 基本绘图函数 98

6．3．2 绘图控制符 99

6．3．3 其他绘图函数 100

6．4 三维绘图 101

6．4．1 三维曲线图 102

6．4．2 三维网格图 102

6．4．3 三维曲面图 104

6．5 图形窗口的控制与操作 104

6．5．1 子窗口绘制 105

6．5．2 窗口的刷新 107

6．5．3 窗口的视点 108

6．6 图形绘制的辅助操作 109

6．7 拓展知识 111

6．8 思考问题 112

6．9 常见问题 112

附录E 计算机图形学基础 112

第7章 图像处理 114

7．1 入门实例 114

7．2 MATLAB数字图像处理 117

7．2．1 图像文件输入输出 117

7．2．2 图像显示 118

7．2．3 图像几何运算 125

7．2．4 图像亮度调整 128

7．2．5 图像斑点去除 130

7．2．6 图像轮廓提取 132

7．2．7 图像边界提取 133

7．2．8 图像间的运算 134

7．2．9 特定区域处理 134

7．3 拓展知识 136

7．3．1 傅里叶变换 136

7．3．2 离散余弦变换 138

7．3．3 Radon变换 140

7．4 思考问题 142

7．5 常见问题 143

附录F 图像处理基础 143

F．1 图像数字化 144

F．2 图像的类型 145

F．3 数字图像的存储 146

第8章 M程序设计 149

8．1 入门实例 149

8．2 MATLAB编程特点 150

8．3 M文件形式 151

8．3．1 基本组成结构 152

8．3．2 脚本文件 152

8．3．3 函数文件 153

8．3．4 局部变量和全局变量 155

8．4 控制结构 156

8．4．1 顺序结构 156

8．4．2 分支结构 157

8．4．3 循环结构 159

8．4．4 其他流程控制语句 160

8．5 M文件调试 162

8．6 M文件的编程规范 165

8．7 拓展知识 166

8．7．1 MATLAB调用其他程序的方法 166

8．7．2 其他程序调用MATLAB内置函数的方法 176

8．8 思考问题 181

8．9 常见问题 181

附录G即时编译技术 182

第9章 GUI图形用户界面设计 183

9．1 入门实例 183

9．2 GUI设计工具介绍 184

9．2．1 GUIDE的启动方法 185

9．2．2 GUI文件的构成 186

9．2．3 GUIDE的构成 189

9．3 GUI设计方法 193

9．4 用户控件的制作 193

9．4．1 控件对象的描述 194

9．4．2 控件对象的属性 194

9．4．3 对话框设计 196

9．4．4 用户控件的设计实例 200

9．5 用户菜单的制作 203

9．5．1 用户菜单的制作方法 203

9．5．2 用户菜单的设计实例 203

9．6 M文件的函数构成 205

9．6．1 函数说明 205

9．6．2 参数说明 206

9．6．3 GUIDE数据传递机制 206

9．6．4 函数使用的实例 207

9．7 拓展知识 208

9．8 思考问题 210

9．9 常见问题 210

附录H 可视化开发 211

第10章 MATLAB工具箱 212

10．1 入门实例 212

10．2 工具箱分类 215

10．3 Simulink工具箱 217

10．3．1 Simulink的启用方法 217

10．3．2 Simulink模块库简介 218

10．3．3 Simulink建模与仿真 222

10．3．4 Simulink建模实例 224

10．3．5 Simulink建模仿真命令 226

10．4 信号处理工具箱 227

10．4．1 信号处理工具箱简介 227

10．4．2 SPTool工具 228

10．4．3 信号处理实例 230

10．4．4 信号处理命令函数 235

10．5 通信工具箱 241

10．5．1 通信工具箱简介 241

10．5．2 通信命令函数 244

10．5．3 通信系统模块集 245

10．5．4 通信系统性能仿真 249

10．6 神经网络工具箱 253

10．6．1 神经网络工具箱简介 253

10．6．2 神经网络工具 254

10．6．3 神经网络应用实例 256

10．6．4 神经网络命令函数 263

10．7 拓展知识 267

10．8 思考问题 269

10．9 常见问题 269

应 用 篇

第11章 图像处理方面的应用 270

11．1 典型问题 270

11．2 主要思路 270

11．3 图像处理预备知识 270

11．4 MATLAB函数 271

11．5 MATLAB的实现方式 271

11．6 思考 280

第12章 GUI设计方面的应用 281

12．1 典型问题 281

12．2 主要思路 281

12．3 游戏设计预备知识 282

12．4 MATLAB函数 282

12．5 MATLAB的实现方式 283

12．6 思考 291

第13章 神经网络方面的应用 295

13．1 典型问题 295

13．2 主要思路 295

13．3 神经网络预备知识 296

13．4 MATLAB函数 297

13．5 MATLAB的实现方式 297

13．6 思考 302

第14章 信号处理方面的应用 303

14．1 典型问题 303

14．2 主要思路 303

14．3 信号处理预备知识 304

14．4 MATLAB函数 304

14．5 MATLAB的实现方式 305

14．5．1 设计过程 305

14．5．2 调试分析 308

14．6 思考 314

参考文献

MATLAB是一款非常实用的科学计算软件。本书从MATLAB入门的角度出发，系统介绍了MATLAB的基础知识及其应用。全书共两篇14章，第1~10章为基础篇，介绍入门基础、基本计算、数组和矩阵、数值计算、符号计算、图形绘制、图像处理、M程序设计、GUI图形用户界面、MATLAB工具箱等基础知识；第11~14章为应用篇，介绍MATLAB在图像处理、GUI设计、神经网络、信号处理等方面的应用。