matlab寶典pdf 中文完整版【第四版】

MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數學軟件。它在數學類科技應用軟件中在數值計算方面首屈一指。《MATLAB寶典》的前3版由于講解細致、內容全面而深受廣大讀者的喜愛，上市以來長期占據各大MATLAB類圖書排行榜的前列。根據廣大讀者的反饋，作者對第3版進行了調整。本書適用于初、中級MATLAB用戶，同時也適合使用MATLAB的本科生、研究生和教師以及廣大科研工作人員作為參考用書。

matlab寶典目錄

第1部分  MATLAB基礎知識       1

第1章  MATLAB概述  2

1.1  MATLAB 2013a簡介      2

1.2  MATLAB 2013a的安裝  2

1.3  MATLAB 2013a的工作環境  5

1.3.1  操作界面簡介    5

1.3.2  運行命令窗口    6

1.3.3  命令窗口的顯示方式         7

1.3.4  數值結果的顯示方式         8

1.3.5  命令窗口的標點符號         9

1.3.6  輸入變量    11

1.3.7  處理復數    13

1.3.8  命令窗口的控制命令         15

1.3.9  使用歷史窗口    16

1.3.10 使用實錄命令    20

1.3.11 當前目錄瀏覽器和路徑管理    21

1.3.12 設置當前目錄    22

1.3.13  MATLAB的搜索路徑        23

1.3.14 工作空間瀏覽器和數組編輯器         25

1.3.15 變量的編輯命令         26

1.3.16 數組編輯器         28

1.3.17 存取數據文件    28

1.4  MATLAB 2013a的幫助系統  31

1.4.1  純文本幫助         31

1.4.2  幫助導航/瀏覽器       32

1.4.3  Contents幫助文件目錄窗口     33

1.4.4  Search幫助文件搜索窗口         33

1.4.5  演示（demo）幫助   34

1.5  小結        35

第2章  數組          36

2.1  創建數值數組        36

2.1.1  一維數組的創建方法         36

2.1.2  二維數組的創建方法         37

2.1.3  使用下標創建三維數組    38

2.1.4  使用低維數組創建三維數組    39

2.1.5  使用創建函數創建三維數組    40

2.1.6  創建低維標準數組    42

2.1.7  創建高維標準數組    43

2.2  操作數值數組        44

2.2.1  選取低維數組的對角元素         44

2.2.2  低維數組的形式轉換         45

2.2.3  選取三角矩陣    46

2.2.4  Kronecker乘法   48

2.2.5  高維數組的對稱交換         49

2.2.6  高維數組的維序號移動    50

2.2.7  高維數組的廣義共軛轉置         51

2.2.8  高維數組的降維操作         52

2.3  小結        53

第3章  矩陣和架構     54

3.1  稀疏矩陣        54

3.1.1  稀疏矩陣的存儲方式         54

3.1.2  創建稀疏矩陣——使用sparse命令        55

3.1.3  創建稀疏矩陣——使用spdiags命令       56

3.1.4  查看稀疏矩陣的信息         57

3.1.5  稀疏矩陣的圖形化信息    58

3.2  字符串數組   59

3.2.1  創建字符串數組——直接輸入法    60

3.2.2  創建字符串數組——使用ASCII碼  60

3.2.3  創建字符串數組——使用函數         61

3.2.4  處理字符串數組的空格    62

3.2.5  讀取字符串數組的信息    63

3.3  構架數組        64

3.3.1  創建單構架數組——使用直接法    65

3.3.2  創建二維構架數組    66

3.3.3  創建三維構架數組    67

3.3.4  使用命令創建構架數組    68

3.3.5  訪問構架數組的數據         68

3.3.6  設置構架數組的域屬性    71

3.4  小結        73

第4章  矩陣分析          74

4.1  矩陣計算        74

4.1.1  進行范數分析——使用norm函數  74

4.1.2  進行范數分析——使用normest函數     77

4.1.3  條件數分析         79

4.1.4  數值矩陣的行列式    80

4.1.5  符號矩陣的行列式    81

4.1.6  矩陣的化零矩陣         82

4.2  線性方程組   83

4.2.1  非奇異線性方程組    83

4.2.2  奇異線性方程組         84

4.2.3  欠定線性方程組         86

4.2.4  超定線性方程組         87

4.3  矩陣分解        88

4.3.1  Cholesky分解     88

4.3.2  使用Cholesky分解求解方程組         90

4.3.3  不完全Cholesky分解         91

4.3.4  LU分解        92

4.3.5  不完全LU分解  95

4.3.6  QR分解       99

4.3.7  操作QR分解結果      100

4.3.8  奇異值分解         104

4.4  特征值分析   106

4.4.1  特征值和特征向量    106

4.4.2  稀疏矩陣的特征值和特征向量         109

4.4.3  特征值問題的條件數         110

4.4.4  特征值的復數問題    112

4.5  小結        113

第2部分  數據分析     115

第5章  函數分析和數值運算     116

5.1  函數的零點   116

5.1.1  一元函數的零點         116

5.1.2  多元函數的零點         118

5.2  數值積分        120

5.2.1  一元函數的數值積分         120

5.2.2  使用Simulink求解數值積分      122

5.2.3  求解瑕積分         123

5.2.4  矩形區域的多重數值積分         124

5.2.5  變量區域的多重數值積分         125

5.3  概率論和數理統計        129

5.3.1  雙變量的概率分布    129

5.3.2  不同概率分布    131

5.3.3  數據分布分析    132

5.3.4  假設檢驗    133

5.4  小結        138

第6章  高級數值運算          139

6.1  插值        139

6.1.1  一維插值    139

6.1.2  人口數量預測——一維插值實例    140

6.1.3  二維插值    143

6.1.4  繪制二元函數圖形——二維插值實例    144

6.1.5  樣條插值    146

6.1.6  牛頓插值    147

6.1.7  多項式插值——牛頓插值實例         148

6.1.8  Chebyshev多項式插值      150

6.1.9  多項式插值——Chebyshev多項式插值實例  150

6.2  曲線擬合        152

6.2.1  多項式擬合         153

6.2.2  加權最小方差擬合    154

6.2.3  數據擬合——適用加權最小方差WLS方法    154

6.3  曲線擬合圖形界面        158

6.3.1  曲線擬合    158

6.3.2  繪制擬合殘差圖形    160

6.3.3  進行數據預測    161

6.4  傅里葉分析   163

6.4.1  離散傅里葉變換         163

6.4.2  FFT和DFT   165

6.4.3  DFT的物理含義 166

6.4.4  使用DFS進行插值     168

6.5  小結        171

第7章  優化          172

7.1  常見優化問題        172

7.1.1  無約束非線性優化    172

7.1.2  求解二元函數的最小值——無約束非線性優化    173

7.1.3  非線性最小方差         177

7.1.4  計算函數的非線性最小方差    177

7.1.5  有約束的非線性優化         179

7.1.6  計算多元函數的極值——有約束的非線性優化    180

7.1.7  最小最大值的優化問題    183

7.1.8  優化對比    186

7.1.9  線性規劃    187

7.1.10  二次規劃  190

7.1.11  使用遺傳算法求解二次規劃  191

7.2  使用遺傳算法求解優化        193

7.2.1  分析目標函數    194

7.2.2  優化求解    195

7.2.3  添加結果的可視性    197

7.2.4  設置算法的屬性         198

7.2.5  設置“種群”屬性    198

7.2.6  設置“中止”屬性    200

7.3  優化“Banana”函數——優化方法對比   201

7.3.1  分析目標函數    201

7.3.2  BFGS優化法求解        203

7.3.3  DFP優化法求解 204

7.3.4  “無約束非線性”優化求解    206

7.3.5  “最小方差”優化求解    207

7.4  繪制帳篷——復雜的二次規劃   208

7.4.1  設置約束條件    208

7.4.2  定義目標函數    210

7.4.3  進行優化求解    211

7.4.4  繪制優化求解的結果         213

7.5  小結        214

第8章  常微分方程     215

8.1  顯性常微分方程   215

8.1.1  剛性和非剛性方程組         216

8.1.2  設置允許誤差屬性    219

8.1.3  設置輸出參數屬性    221

8.1.4  設置解法器其他屬性         225

8.2  加權常微分方程   227

8.3  延遲微分方程        230

8.4  常微分方程的邊界問題        232

8.4.1  MATLAB求解邊界問題——bvp4c命令   232

8.4.2  求解帶邊界的常微分方程         233

8.5  小結        236

第9章  符號計算          237

9.1  符號對象和符號表達式        237

9.1.1  創建符號對象——使用sym命令    237

9.1.2  創建符號對象——使用syms命令  240

9.1.3  符號計算的運算符和函數         241

9.1.4  識別對象    242

9.1.5  確定符號表達式中的變量         243

9.2  符號精度計算        244

9.3  操作符號表達式   245

9.3.1  合并表達式——collect函數     246

9.3.2  展開表達式——expand函數    247

9.3.3  因式分解——factor函數 248

9.3.4  嵌套表達式——horner函數     249

9.3.5  計算最小分母公因式——numden函數  250

9.3.6  簡化表達式——simplify函數   251

9.3.7  最簡化表達式——simple函數          252

9.3.8  按書寫方式顯示表達式——pretty函數 254

9.4  替換符號表達式   256

9.4.1  替換重復字符串——subexpr函數  256

9.4.2  替換特定符號——subs函數    257

9.5  符號函數        259

9.5.1  求反函數——finverse函數       259

9.5.2  求復合函數——compose函數          260

9.6  符號微積分   261

9.6.1  求微分——diff函數  261

9.6.2  化簡微分結果    262

9.6.3  求解矩陣微分    263

9.6.4  向量微分jacobian函數     264

9.6.5  符號極限    265

9.6.6  求解無限極限    266

9.6.7  求解左右極限    266

9.6.8  符號積分    267

9.6.9  矩陣積分    269

9.6.10  證明積分等式  269

9.6.11  交互近似積分  270

9.6.12  符號級數求和  272

9.7  符號積分變換        273

9.7.1  傅里葉變換         273

9.7.2  拉普拉斯變換    275

9.7.3  Z變換 276

9.8  符號矩陣的計算   277

9.8.1  線性代數運算    277

9.8.2  特征值運算         280

9.9  符號代數方程的求解   282

9.9.1  solve命令   283

9.9.2  求解非線性方程組    283

9.9.3  求解含參數方程組    283

9.9.4  求解超越方程組         284

9.10 符號微分方程的求解   284

9.10.1  dsolve命令        285

9.10.2 求解常微分方程         285

9.10.3 求解二階常微分方程         286

9.10.4 求解常微分方程組    286

9.11 利用maple的資源        287

9.11.1 調用maple的相關命令     287

9.11.2 查看maple的幫助     289

9.12 可視化符號分析   290

9.12.1 單變量函數分析界面         291

9.12.2 泰勒級數逼近分析界面    293

9.13 小結        294

第3部分  數據可視化          295

第10章  二維圖形       296

10.1  圖形的基礎知識 296

10.1.1  離散數據（函數）的可視化  296

10.1.2  連續函數的可視化  297

10.1.3  繪制圖表的基礎步驟       299

10.2  繪制二維圖形      299

10.2.1  繪制二維圖形——使用plot命令  300

10.2.2  設置曲線的屬性       302

10.2.3  設置坐標軸范圍       304

10.2.4  設置坐標軸顯示方式       305

10.2.5  設置坐標軸系統       306

10.2.6  圖形標識  307

10.2.7  疊繪  309

10.2.8  繪制雙坐標軸圖形  311

10.2.9  繪制多子圖       312

10.2.10  交互式圖形    313

10.2.11  使用fplot命令繪制圖形        315

10.2.12  使用ezplot命令繪制圖形     316

10.3  特殊圖形      318

10.3.1  繪制面積圖       318

10.3.2  繪制直方圖       319

10.3.3  繪制二維餅圖  321

10.3.4  繪制矢量圖       321

10.3.5  繪制等高線       322

10.3.6  繪制偽色彩圖  323

10.3.7  繪制誤差棒       324

10.3.8  繪制二維離散桿圖  325

10.3.9  繪制散點圖       326

10.3.10  極坐標圖形    328

10.3.11  柱坐標圖形    328

10.4  小結      329

第11章  三維圖形       330

11.1  繪制三維曲線      330

11.1.1  繪制三維圖形——plot3命令 330

11.1.2  繪制三維曲線圖——mesh命令     331

11.1.3  繪制等高線       333

11.1.4  繪制曲面圖——surf命令        333

11.2  編輯三維圖形      335

11.2.1  控制視角——view命令  335

11.2.2  控制旋轉——rotate命令        336

11.2.3  設置背景顏色  338

11.2.4  設置圖形顏色  339

11.2.5  設置數值軸的顏色  340

11.2.6  添加顏色標尺  341

11.2.7  設置圖形的著色       343

11.2.8  控制照明——light命令  344

11.2.9  控制照明——lighting命令      345

11.2.10  控制材質——material命令 345

11.2.11  控制透視         346

11.2.12  控制透明         347

11.3  三維圖形的簡易命令 349

11.4  四維圖形      351

11.4.1  繪制切片圖——slice命令       351

11.4.2  繪制切面等位線圖  352

11.4.3  繪制流線切面圖       353

11.5  圖形窗口      353

11.5.1  創建和控制圖形窗口       354

11.5.2  使用工具欄編輯圖形       355

11.5.3  使用繪圖工具編輯圖形  358

11.5.4  使用圖形窗口進行數據分析  364

11.6  繪制復數變量圖形      367

11.6.1  繪制復數圖形原理  367

11.6.2  繪制復數圖形——CPLXMAP命令 368

11.6.3  繪制復數曲面圖——CPLXROOT命令    369

11.7  圖形的打印和輸出      370

11.7.1  圖形打印的菜單操作方式       370

11.7.2  圖形打印的命令操作方式       372

11.8  小結      372

第4部分  MATLAB編程       373

第12章  MATLAB編程基礎知識         374

12.1  簡單實例——排序函數      374

12.1.1  編寫函數文件  374

12.1.2  編寫腳本文件  376

12.1.3  運行代碼  377

12.1.4  檢測代碼  378

12.2  M文件編輯器     379

12.2.1  打開文件編輯器       379

12.2.2  設置M文件編輯器的屬性     380

12.2.3  設置M文件編輯器的打印屬性     382

12.3  MATLAB的變量和關系式   383

12.3.1  M文件的變量類型  383

12.3.2  M文件的關鍵字      384

12.3.3  關系表達式       384

12.3.4  關系表達式的優先級       386

12.3.5  截斷誤差問題  387

12.3.6  邏輯表達式       388

12.3.7  邏輯運算函數  390

12.4  程序結構      390

12.4.1  順序結構  390

12.4.2  if分支結構        391

12.4.3  switch分支結構       394

12.4.4  try-catch結構   395

12.4.5  while循環結構          396

12.4.6  for循環結構     398

12.4.7  繪制拋物線軌跡——綜合實例       400

12.5  控制語句      404

12.5.1  結束循環——continue命令   404

12.5.2  終止循環——break命令         405

12.5.3  轉換控制——return命令        406

12.5.4  輸入控制權——input命令     407

12.5.5  使用鍵盤——keyboard命令  408

12.5.6  提示警告信息——error和warning命令       408

12.6  小結      410

第13章  MATLAB編程高級話題         411

13.1  程序的向量化      411

13.1.1  程序的向量化  411

13.1.2  向量化和循環結構對比  413

13.1.3  邏輯數組  415

13.1.4  使用logical命令創建邏輯數組       415

13.1.5  邏輯數組和向量化  416

13.2  腳本和函數 418

13.2.1  編寫腳本文件  418

13.2.2  編寫函數文件  419

13.2.3  編寫P碼文件  420

13.3  變量傳遞      421

13.3.1  變量檢測命令  421

13.3.2  “變長度”變量函數       422

13.3.3  跨空間計算表達式的數值       426

13.3.4  跨空間賦值       428

13.4  字符串演算函數 429

13.4.1  內聯函數——inline 429

13.4.2  求解函數零點  429

13.4.3  繪制函數圖形  431

13.4.4  求解最值  433

13.5  程序的調試和剖析      435

13.5.1  直接調試法       435

13.5.2  工具調試法       438

13.5.3  程序剖析  441

13.6  小結      444

第5部分  圖形用戶界面     445

第14章  句柄圖形       446

14.1  句柄圖形體系      446

14.1.1  圖形對象  447

14.1.2  句柄對象  447

14.1.3  句柄圖形的結構       447

14.1.4  圖形對象的屬性       448

14.2  圖形句柄的操作 448

14.2.1  創建圖形對象  449

14.2.2  訪問圖形對象的句柄       451

14.2.3  使用句柄操作圖形對象  453

14.3  圖形對象的操作 455

14.3.1  設置圖像屬性——set命令    455

14.3.2  使用結構體設置屬性       457

14.3.3  查詢圖形對象的屬性——get命令         460

14.3.4  查看圖形對象的默認屬性       462

14.3.5  設置不同級別的屬性       463

14.3.6  設置圖形對象的默認屬性       465

14.4  高層繪圖命令      466

14.4.1  設置父對象屬性——NextPlot屬性        467

14.4.2  檢查NextPlot屬性——newplot命令     467

14.4.3  高層繪圖文件的構成       468

14.5  坐標軸對象 469

14.5.1  坐標軸的幾何屬性  469

14.5.2  坐標軸的刻度屬性  471

14.5.3  坐標軸的照相機屬性       472

14.6  綜合實例      474

14.6.1  穿越圖形  475

14.6.2  動態反射圖形  478

14.7  小結      485

第15章  圖形用戶界面基礎       486

15.1  圖形用戶界面概述      486

15.2  使用M文件創建GUI對象         487

15.2.1  編寫程序代碼  487

15.2.2  運行程序代碼  492

15.3  使用GUIDE創建GUI對象          494

15.3.1  啟動GUIDE       494

15.3.2  添加“編輯框”控件       496

15.3.3  查看程序代碼  497

15.3.4  運行GUI對象  497

15.3.5  創建GUI的注意事項       498

15.4  小結      500

第16章  創建菜單       501

16.1  定制標準菜單      501

16.2  使用GUIDE創建自定義菜單     502

16.2.1  創建圖形界面  503

16.2.2  設置菜單屬性  506

16.2.3  添加控件  507

16.2.4  添加“File”菜單的回調函數          509

16.2.5  添加“Thresholding Method”菜單的回調函數    511

16.2.6  添加“滾動條”控件的回調函數  517

16.2.7  添加其他控件的回調函數       519

16.2.8  編寫主調函數  520

16.2.9  運行GUI對象  521

16.3  使用M文件創建自定義菜單    523

16.3.1  演示GUI的功能       523

16.3.2  添加“File”菜單的功能代碼          524

16.3.3  添加“Options”菜單的功能代碼 526

16.3.4  添加“Graphs”菜單的功能代碼  527

16.3.5  添加主調函數  531

16.3.6  運行GUI對象  533

16.4  創建快捷菜單      535

16.4.1  編寫程序代碼  535

16.4.2  運行GUI對象  540

16.5  小結      542

第17章  添加控件       543

17.1  創建GUI對象的用戶控件 543

17.1.1  添加控件組件  544

17.1.2  添加控件的功能代碼       547

17.1.3  運行程序代碼  553

17.2  圖像切割界面——綜合案例      555

17.2.1  分析GUI對象  556

17.2.2  規劃GUI的設計過程       556

17.2.3  創建GUI的工具欄對象  557

17.2.4  準備圖形對象的基礎文件       558

17.2.5  處理指針對象  567

17.2.6  設置圖形對象的屬性       571

17.2.7  編寫主程序代碼       574

17.2.8  設置GUI對象的菜單選項       601

17.2.9  檢測程序代碼  612

17.3  小結      618

第6部分  MATLAB仿真       619

第18章  Simulink基礎知識          620

18.1  Simulink概述        620

18.1.1  安裝Simulink    621

18.1.2  啟動Simulink    622

18.2  一個簡單的仿真系統 622

18.2.1  添加模塊  623

18.2.2  設置模塊屬性  624

18.2.3  連接模塊  626

18.2.4  運行仿真系統  627

18.3  Simulink的工作環境   628

18.3.1  Simulink模型窗口界面    630

18.3.2  使用“File”菜單     631

18.3.3  使用“Edit”菜單    632

18.3.4  使用“View”菜單  633

18.3.5  使用“Simulation”菜單 635

18.3.6  使用“Help”菜單   636

18.4  Simulink中的數據類型        636

18.4.1  Simulink支持的數據類型         637

18.4.2  數據傳遞  639

18.4.3  向量化模塊       641

18.4.4  使用Mux模塊 642

18.4.5  標量擴展  644

18.5  Simulink的基本操作   645

18.5.1  Simulink模型的工作原理         645

18.5.2  操作模塊  646

18.5.3  顯示模塊的屬性       647

18.5.4  顯示輸出數值  648

18.5.5  連接線的分支  649

18.5.6  彩色顯示信號線       650

18.5.7  設置連接線的屬性  651

18.6  Simulink的信號   651

18.6.1  創建信號  651

18.6.2  添加信號標簽  652

18.6.3  復數信號  652

18.6.4  虛擬信號  653

18.6.5  控制信號  655

18.6.6  信號總線  657

18.6.7  信號組       661

18.6.8  使用自定義信號源  666

18.6.9  信號接收器       668

18.7  Simulink仿真的設置   672

18.7.1  設置解算器參數       673

18.7.2  仿真數據的輸入輸出設置       674

18.7.3  仿真診斷設置  676

18.8  小結      677<