MATLAB从入门到实践(第2版)

作者
谢龙汉
丛书名
工程设计与分析系列
出版社
电子工业出版社
ISBN
9787121342363
简要
简介
内容简介 MATLAB适合多学科、多种工作平台,功能强大、界面友好且开放性很强的交互式大型优秀应用软件,特别适合科学计算、数值分析、数字信号处理、自动控制及工程应用等。 本书在第1版广泛应用的基础上,吸收众多读者的宝贵建议进行改版,大幅完善了图书内容,以MATLAB R2017b版软件为平台,注重实际应用,通过大量实例,结合科学计算中的重要问题,从MATLAB的入门知识开始,详细讲解MATLAB图形处理及图形用户界面,Simulink动态系统仿真,线性方程组求解,非线性方程(组)求解,矩阵特征值求解、优化、统计,微分方程数值解,有限元方法编程等,并在每章中都有非常丰富的综合实例。
目录

第1部分 入 门 知 识
第1章 MATLAB基础概述\t1
1.1 MATLAB科学计算概述\t1
1.2 MATLAB科学计算的优势\t3
1.3 MATLAB工作环境\t4
1.3.1 操作界面的菜单栏\t4
1.3.2 桌面平台的工具栏\t13
1.3.3 桌面组件\t14
1.3.4 属性设置\t15
1.3.5 工作空间常用命令\t20
1.4 功能模块\t20
1.4.1 基础工具\t21
1.4.2 控制\t22
1.4.3 实时目标系统\t23
1.4.4 应用接口\t24
1.4.5 数学与金融\t24
1.4.6 信号通信处理及系统开发\t26
1.4.7 测试测量\t26
1.4.8 其他工具箱\t27
1.5 数据输入/输出与文件操作\t27
1.5.1 数据输入与输出\t27
1.5.2 文件的打开与关闭\t30
1.5.3 二进制文件的读/写操作\t31
1.5.4 文本文件的读/写操作\t32
1.5.5 数据文件定位\t33
1.6 在线帮助系统\t34
1.7 MATLAB的学习方法\t37
1.8 MATLAB的安装方法\t37
第2章 MATLAB程序设计\t43
2.1 程序基础\t43
2.2 数据类型和运算\t45
2.2.1 常量和变量\t45
2.2.2 数值数据\t46
2.2.3 字符数据\t48
2.2.4 逻辑数据类型\t51
2.2.5 日期和时间\t53
2.2.6 单元数组和结构体\t54
2.3 数组与矩阵\t56
2.3.1 创建数组\t56
2.3.2 数组运算\t58
2.3.3 数组处理函数\t60
实例2-1 判断数组元素是否在另一数组中出现\t68
2.3.4 矩阵及其运算\t69
实例2-2 简单线性方程组求解\t70
2.3.5 特殊矩阵\t71
实例2-3 利用特殊矩阵快速构造矩阵\t72
2.3.6 稀疏矩阵及函数\t73
实例2-4 稀疏矩阵函数的巧用\t74
2.4 控制语句\t76
2.4.1 for循环语句\t76
2.4.2 while循环语句\t77
2.4.3 if-else-end语句\t77
2.4.4 switch-case语句\t78
2.4.5 try-catch语句\t79
实例2-5 判断矢量单调性\t79
2.5 M函数\t81
2.5.1 M函数构造规则\t81
2.5.2 输入/输出参数\t82
2.5.3 函数调用\t83
2.5.4 用Feval进行函数运算\t83
实例2-6 矢量单调性(包含子函数调用)\t86
2.6 程序调试\t88
实例2-7 程序调试实例\t89
2.7 MATLAB编程技巧\t91
2.8 综合实例\t93
实例2-8 汉诺塔问题\t93
实例2-9 结构体的处理\t94
第3章 绘图与界面\t97
3.1 二维绘图\t97
3.1.1 plot函数及设置\t97
实例3-1 绘制二维图的应用实例\t101
3.1.2 子图\t102
3.1.3 特殊二维图形\t103
3.2 三维绘图\t105
3.2.1 三维曲线图\t105
3.2.2 特殊三维图形\t107
实例3-2 绘制三维图应用实例\t109
3.3 打印和导出图形\t110
3.3.1 用菜单打印和导出\t111
3.3.2 命令行打印和导出\t113
3.4 图形用户界面\t115
3.4.1 图形用户界面\t115
3.4.2 GUI如何工作\t116
3.4.3 创建GUI途径\t116
3.5 用GUIDE创建GUI\t117
3.5.1 新建一个GUI\t117
3.5.2 添加组件\t119
3.5.3 GUI的存储\t122
3.5.4 GUI的编程\t123
3.6 菜单和工具栏\t126
3.6.1 菜单的创建\t126
3.6.2 工具栏的创建\t129
3.7 组件\t130
3.7.1 组件类型\t130
3.7.2 组件属性\t131
3.8 综合实例\t132
实例3-3 稀疏矩阵排列图\t132
实例3-4 交互式用户界面设计实例\t133
第4章 Simulink仿真\t134
4.1 Simulink概述\t134
4.2 Simulink模块库\t136
4.2.1 公共模块库\t136
4.2.2 功能模块库\t136
4.3 创建Simulink模型\t137
4.3.1 建立或打开仿真结构图\t137
4.3.2 菜单与工具栏功能\t139
4.3.3 模块处理\t139
4.3.4 线的处理\t141
4.3.5 运行仿真\t142
实例4-1 仿真结构图应用实例\t146
4.4 子系统与封装\t149
4.4.1 子系统\t149
实例4-2 子系统设计应用实例\t150
4.4.2 封装\t152
实例4-3 封装设计应用实例\t154
4.5 Simulink模型调试\t156
4.5.1 Simulink调试器\t156
4.5.2 命令行调试\t158
4.6 S函数\t160
4.6.1 S函数模块\t160
4.6.2 S函数工作原理\t162
4.6.3 M文件的S函数编写\t163
4.6.4 M文件的S函数模板\t164
实例4-4 S函数应用实例\t166
4.7 综合实例\t168
实例4-5 食饵捕食者模型\t168
实例4-6 S函数种群竞争模型\t169
实例4-7 动画演示单摆运动\t172
第2部分 MATLAB在科学计算中的应用
第5章 线性方程组求解\t175
5.1 直接解法\t176
5.1.1 Gauss消去法\t176
实例5-1 Gauss消去法应用实例\t177
5.1.2 选主元Gauss消去法\t178
实例5-2 选主元Gauss消去法应用实例\t178
5.1.3 Cholesky分解法\t180
实例5-3 Cholesky分解法应用实例\t181
5.2 迭代法\t181
5.2.1 Jacobi迭代法\t182
实例5-4 Jacobi迭代法应用实例\t182
5.2.2 Gauss-Seidel迭代法\t183
实例5-5 Gauss-Seidel迭代法应用实例\t183
5.2.3 超松弛迭代法\t184
实例5-6 超松弛迭代法应用实例\t184
5.2.4 共轭梯度法\t185
实例5-7 共轭梯度法应用实例\t186
5.2.5 Bicg迭代法\t186
实例5-8 Bicg迭代法应用实例\t187
5.2.6 Bicgstab迭代法\t188
实例5-9 Bicgstab迭代法应用实例\t188
5.3 综合实例\t189
实例5-10 Dirichlet问题中的线性方程组求解问题\t189
实例5-11 两点边值问题差分法线性方程组求解问题\t191
第6章 非线性方程(组)求解\t194
6.1 二分法\t194
实例6-1 二分法应用实例\t195
6.2 迭代法\t196
6.2.1 牛顿法\t196
实例6-2 牛顿法应用实例\t197
6.2.2 割线法\t198
实例6-3 割线法应用实例\t198
6.2.3 拟牛顿法\t199
实例6-4 拟牛顿法应用实例\t199
6.2.4 Halley迭代法\t200
实例6-5 Halley迭代应用实例\t200
6.3 综合实例\t201
实例6-6 牛顿法求解非线性方程组\t201
实例6-7 Halley迭代法求解非线性方程组\t203
第7章 矩阵特征值求解\t205
7.1 非对称特征值问题\t205
7.1.1 幂法\t205
实例7-1 幂法实例\t206
7.1.2 反幂法\t207
实例7-2 反幂法实例\t208
7.1.3 QR方法\t210
实例7-3 QR方法实例\t210
7.2 对称特征值问题\t212
7.2.1 对称QR法\t212
实例7-4 对称QR方法实例\t212
7.2.2 Jacobi方法\t214
实例7-5 Jacobi方法实例\t215
7.2.3 二分法\t218
实例7-6 二分法实例\t218
7.3 综合实例\t221
实例7-7 病态实阵的特征值问题\t221
实例7-8 二点边值问题差分离散矩阵特征值实例\t221
第8章 微分方程(组)求解\t224
8.1 单步法\t224
8.1.1 显式Euler方法\t224
实例8-1 显式Euler方法实例\t225
8.1.2 改进的Euler方法\t226
实例8-2 改进的Euler方法实例\t227
8.1.3 Runge-Kutta方法\t228
实例8-3 Runge-Kutta方法实例\t229
8.2 线性多步法\t231
8.2.1 Adams外插法\t231
实例8-4 Adams外插法实例\t232
8.2.2 Adams内插法\t234
实例8-5 Adams内插法实例\t235
8.3 有限差分法\t238
8.3.1 网格剖分\t238
8.3.2 数值微分\t238
8.3.3 差分定解\t239
实例8-6 差分法边值问题实例\t239
8.4 常微分方程组求解\t241
实例8-7 微分方程组实例\t241
8.5 综合实例\t242
实例8-8 一维抛物型方程差分法求解\t242
实例8-9 二维波动方程求解\t245
第9章 拟合与插值\t249
9.1 插值运算\t249
9.1.1 一维插值\t249
实例9-1 一维插值实例\t252
9.1.2 二维插值\t254
实例9-2 二维插值实例\t255
9.2 曲线拟合\t256
9.2.1 多项式最小二乘拟合\t256
实例9-3 多项式拟合实例\t257
9.2.2 曲线拟合工具箱\t259
实例9-4 曲线拟合工具箱应用实例\t261
9.3 综合实例\t262
实例9-5 温度曲线问题\t262
实例9-6 根据山区地形选点海拔确定地貌\t264
实例9-7 流水量与供水量问题\t265
第10章 优化\t268
10.1 方程求根\t268
10.2 一维最小值问题\t271
10.3 多维最小值问题\t272
10.4 线性规划\t273
10.4.1 线性规划问题及数学模型\t273
10.4.2 线性规划求解\t274
实例10-1 线性规划实例\t275
10.5 整型规划\t276
实例10-2 整型规划实例\t277
10.6 0-1规划\t282
实例10-3 0-1规划实例\t283
10.7 无约束非线性规划\t284
10.7.1 一维搜索\t285
实例10-4 一维搜索实例\t286
10.7.2 黄金分割法\t288
实例10-5 黄金分割法实例\t289
10.7.3 牛顿法\t290
实例10-6 牛顿法无约束非线性规划实例\t291
10.8 有约束非线性规划\t292
实例10-7 有约束非线性规划实例\t293
10.9 二次规划\t294
实例10-8 二次规划实例\t296
10.10 综合实例\t297
实例10-9 运输问题\t297
实例10-10 供应与选址问题\t299
实例10-11 连续投资问题\t301
第11章 变换及分析\t304
11.1 Fourier变换\t304
11.1.1 基本Fourier变换\t305
实例11-1 函数的Fourier变换\t305
11.1.2 基本Fourier逆变换\t306
实例11-2 函数的Fourier逆变换\t307
11.1.3 离散Fourier变换\t308
11.1.4 快速Fourier变换\t309
11.2 Laplace变换\t312
11.2.1 Laplace变换\t312
实例11-3 函数的Laplace变换\t313
11.2.2 Laplace逆变换\t314
实例11-4 函数的Laplace逆变换\t314
11.2.3 Laplace变换与LTI系统\t316
11.3 Z变换\t316
11.3.1 Z变换\t316
11.3.2 Z逆变换\t317
11.3.3 Z变换与离散LTI系统\t318
11.4 滤波器的设计\t320
11.5 综合实例\t323
实例11-5 滤波器的设计\t323
实例11-6 滤波器的应用\t327
第12章 概率及统计分析\t329
12.1 概率密度函数与分布函数\t329
12.2 随机变量的数字特征\t333
12.2.1 数学期望\t333
12.2.2 方差与标准差\t335
12.2.3 协方差与相关系数\t336
12.2.4 中心矩\t338
12.2.5 分布函数的统计量\t338
12.3 逆分布函数及随机数生成\t339
12.3.1 逆分1

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