MATLAB程序設計與綜合應用（簡體書）

《最新版MATLAB程序設計與綜合應用》首先簡要介紹了MATLAB使用基礎，使讀者對MATLAB有一個概要的認識；然後系統地介紹了MATLAB的數據分析、矩陣的基本操作、數值計算、程序設計、科學計算、幾何與最優化問題處理，以及繪圖功能等內容，其中結合了大量實例，精選科學和工程計算中常用的多種算法，采用MATLAB語言編程實現，并結合實例對算法程序進行驗證和分析，使讀者進一步深入了解MATLAB的功能及其高級編程；最後安排了一章高級程序設計的綜合實例，幫助讀者鞏固、提高。
《最新版MATLAB程序設計與綜合應用》適用于初、中、高級MATLAB用戶，既可以作為高等院校相關專業的MATLAB課程教學用書，也可作為科技人員、程序開發人員使用MATLAB進行高級編程設計的工具書或參考書。

《最新版MATLAB程序設計與綜合應用》編輯推薦：理論與實踐并重、站在工程與科技的前沿。
取材科學、結構嚴謹、科學計算的最新技術、MATLAB應用最佳手冊。

第1章 MATLAB使用基礎 1
1.1 MATLAB的簡介 1
1.1.1 MATLAB的發展史 1
1.1.2 MATLAB的特點 1
1.1.3 MATLAB功能演示 3
1.2 MATLAB的安裝、激活及啟動與退出 5
1.2.1 MATLAB的安裝與激活 5
1.2.2 MATLAB的啟動與退出 9
1.3 MATLAB的工作界面 10
1.3.1 命令窗口 10
1.3.2 工作空間 12
1.3.3 當前目錄窗口與搜索路徑 13
1.3.4 命令歷史窗口 15
1.4 MATLAB的幫助 16
1.4.1 幫助命令 16
1.4.2 查詢命令 17
1.4.3 聯機幫助 18

第2章 MATLAB數據分析 21
2.1 MATLAB數據特點 21
2.2 常量與變量 21
2.2.1 常量 21
2.2.2 變量 22
2.3 數據類型 27
2.3.1 數值型 27
2.3.2 字符串類型 30
2.3.3 關系運算 45
2.3.4 邏輯類型 47
2.4 集合運算 51
2.4.1 交集 51
2.4.2 并集 51
2.4.3 差集 52
2.4.4 異或集 52
2.4.5 集合元素判斷 53
2.4.6 去除集合中的重復元素 54
2.5 單元數組 54
2.5.1 單元數組的創建 55
2.5.2 顯示單元數組 56
2.5.3 存取單元數組內容 57
2.5.4 刪除與重建單元數組 58
2.5.5 單元數組與數值數組之間的轉換 59
2.5.6 多維單元數組 60
2.6 結構數組 61
2.6.1 結構數組的創建 61
2.6.2 結構數組的獲取 63
2.6.3 結構數組的數據修改 64
2.6.4 結構數組的添加與刪除 65
2.6.5 結構數組運算 66

第3章 矩陣的基本操作 67
3.1 矩陣的表示 67
3.1.1 矩陣的創建 67
3.1.2 特殊矩陣 68
3.1.3 矩陣的連接 75
3.2 矩陣運算 79
3.2.1 矩陣算術運算 79
3.2.2 矩陣的轉置運算 83
3.2.3 矩陣的行列式運算 83
3.2.4 矩陣的特征值與特征向量 84
3.2.5 矩陣的秩與跡運算 85
3.2.6 矩陣的范數 85
3.2.7 矩陣的條件數 87
3.2.8 矩陣的指數、對數及開方運算 89
3.3 矩陣的索引 90
3.3.1 單個矩陣元素的存取 90
3.3.2 索引轉換函數 91
3.3.3 多個矩陣元素的存取 92
3.4 矩陣信息提取 94
3.4.1 矩陣的維數 95
3.4.2 矩陣數據類型 96
3.4.3 矩陣數據結構 99
3.5 矩陣的擴縮與翻轉 101
3.5.1 擴展矩陣 101
3.5.2 縮小矩陣 102
3.5.3 重排矩陣 103
3.5.4 矩陣的翻轉 104
3.5.5 矩陣的旋轉 105
3.6 矩陣元素的移位與排序 106
3.7 矩陣的拆分 109
3.7.1 三角（LU）分解 109
3.7.2 正交（QR）分解 110
3.7.3 Chollesky（CHOL）分解 111
3.7.4 奇異值（SVD）分解 112
3.7.5 Schur分解 113
3.7.6 廣義奇異值分解 113
3.7.7 特征值（QZ）問題分解 114
3.7.8 海森伯格分解 115
3.8 Jordan標準形 116
3.9 稀疏矩陣 117
3.9.1 稀疏矩陣的創建 117
3.9.2 稀疏矩陣轉換與非零元素查找 121
3.9.3 查看稀疏矩陣中的非零元素信息 122
3.9.4 以圖形方式查看稀疏矩陣的信息 123
3.9.5 矩陣排序 124

第4章 MATLAB的數值計算 127
4.1 多項式 127
4.1.1 多項式的算術運算 127
4.1.2 多項式導數 128
4.1.3 多項式的求值 128
4.1.4 多項式求根 129
4.1.5 部分分式展開 130
4.1.6 多項式的微積分 130
4.2 符號計算 131
4.2.1 符號表達式 131
4.2.2 符號表達式的運算 134
4.2.3 符號矩陣的創建 142
4.2.4 符號矩陣的運算 142
4.2.5 符號微積分 144
4.2.6 積分變換 150
4.2.7 符號方程求解 154
4.3 數據統計處理 158
4.3.1 最大值與最小值 158
4.3.2 求和與求積 159
4.3.3 平均值與中值 160
4.3.4 累加和與累乘積 161
4.3.5 標準方差 162
4.3.6 相關系數 163

第5章 MATLAB的程序設計 165
5.1 M文件編程 165
5.1.1 M文件簡介 165
5.1.2 M文件分類 166
5.2 MATLAB控制流 177
5.2.1 順序控制結構 177
5.2.2 條件控制結構 178
5.2.3 循環控制結構 182
5.2.4 程序流程控制 185
5.2.5 錯誤控制結構 188
5.3 函數調用與函數參數 189
5.3.1 函數調用 189
5.3.2 函數的參數 191
5.4 數據的導入與導出 194
5.4.1 導入向導 195
5.4.2 導入/導出MAT文件 195
5.4.3 導入/導出圖形文件 197
5.4.4 導入/導出音/視頻文件 197
5.4.5 導入/導出電子數據表 198
5.4.6 導入/導出Internet數據 199
5.5 低級文件輸入/輸出函數 200
5.5.1 打開文件 200
5.5.2 讀二進制數據 201
5.5.3 寫二進制數據 203
5.5.4 控制文件的讀/寫位置 203
5.5.5 從文本文件逐行讀字串 205
5.5.6 讀格式化的ASCII數據 206
5.5.7 寫格式化文本文件 206
5.5.8 關閉文件 207
5.6 常見錯誤調試與剖析 207
5.6.1 常見錯誤 208
5.6.2 M文件性能剖析 213
5.7 定時器 214
5.7.1 定時器創建 215
5.7.2 讀取與設置定時器屬性 215
5.7.3 啟動與停止定時器 217
5.7.4 創建與執行定時器回調函數 217

第6章 MATLAB的科學計算 219
6.1 插值 219
6.1.1 一維插值 219
6.1.2 二維插值 223
6.1.3 樣條插值 227
6.2 擬合 229
6.2.1 多項式擬合 230
6.2.2 函數線性組合的曲線擬合 233
6.2.3 非線性最小二乘擬合 234
6.2.4 線性最小二乘擬合 238
6.3 數值微積分 238
6.3.1 數值微分 238
6.3.2 數值積分 241
6.4 線性方程 244
6.4.1 線性方程組的基礎解 244
6.4.2 利用矩陣分解法求解 249
6.4.3 利用迭代法求解 253
6.4.4 非負最小二乘解 258
6.5 非線性方程 259
6.5.1 非線性方程的符號求解 259
6.5.2 非線性方程的數值求解 263
6.6 常微分方程的求解 265
6.6.1 常微分方程的符號解 266
6.6.2 常微分方程的數值解 267
6.6.3 時滯微分方程 275
6.7 偏微分方程的求解 276
6.7.1 偏微分方程組求解 276
6.7.2 二階偏微分方程的求解 279

第7章 MATLAB幾何與最優化問題處理 287
7.1 幾何處理 287
7.1.1 區域設置與網格化 287
7.1.2 邊界設置 291
7.2 優化參數控制 292
7.2.1 設置優化參數 292
7.2.2 獲取優化參數 294
7.3 最優化問題處理 294
7.3.1 線性規劃 295
7.3.2 一元函數極小 299
7.3.3 非線性規劃 301
7.3.4 多元函數極小 305
7.3.5 二次規劃 310
7.3.6 多目標規劃 312
7.3.7 最小/最大值 316
7.3.8 約束最小二乘 318

第8章 MATLAB的繪圖功能 324
8.1 二維圖形繪制 324
8.1.1 基本二維繪圖 324
8.1.2 二維修飾處理 331
8.2 二維特殊圖形的繪制 337
8.2.1 條形圖 337
8.2.2 直方圖 338
8.2.3 面積圖 339
8.2.4 桿形圖 340
8.2.5 階梯圖 340
8.2.6 扇形圖 341
8.2.7 羅盤圖 341
8.2.8 極坐標圖 342
8.2.9 羽毛圖 342
8.2.10 等高線 343
8.2.11 向量場圖 345
8.2.12 帶形圖 346
8.3 三維繪制 346
8.3.1 三維的線圖 346
8.3.2 三維網格圖 348
8.3.3 三維曲面圖 351
8.4 三維特殊圖形的繪制 354
8.4.1 三維條形圖 354
8.4.2 柱面 355
8.4.3 球面 356
8.4.4 三維切片 356
8.4.5 三維等高線 357
8.4.6 三維餅圖 358
8.4.7 三維火柴桿圖 359
8.4.8 瀑布圖 359
8.4.9 三維向量圖 359
8.5 三維圖形的修改處理 360
8.5.1 視角處理 360
8.5.2 燈光處理 362
8.5.3 顏色處理 364
8.5.4 材質處理 367
8.6 圖形用戶界面 369
8.6.1 菜單設計 369
8.6.2 對話框設計 373

第9章 高級程序設計的綜合實例 380
9.1 矩陣操作綜合實例 380
9.2 全球變暖數據分析 383
9.3 繪制衛星返回地球效果圖 390
9.4 繪制帳篷 391
9.5 圖形用戶界面設計實例 392
參考文獻 402

在實際應用中，除了數值計算外，往往要得到問題的解析解，這屬于符號計算的領域。MATLAB和著名的計算語言Maple相結合，使其具有了符號計算功能。
2.繪圖功能
MATLAB的繪圖功能十分強大，其高層繪圖命令簡單明了，不僅容易為用戶所掌握，而且也是最常用的。底層繪圖命令控制和表現數據圖形的能力強、靈活多變。
MATLAB有一系列繪圖函數／命令，為用戶進行各種繪圖操作提供了極大便利。例如線性坐標、對數坐標、半對數坐標以及極坐標，均只需調用不同的繪圖函數／命令，在圖上標出圖題、X軸、Y軸即可；格柵的繪制也只需調用相應的命令，簡單易行。此外，在調用繪圖函數時調整自變量可以繪出不同顏色的點、線、復線和多重線。
3.編程效率高
MATLAB語法簡單，許多語句類似于通常的數學表達式，再加上運用函數庫，使得許多在C語言或FORTRAN語言中需要用大量語句處理的問題，在MATLAB中用很簡單的語句就可以實現。4.語言體系MATLAB具有程序結構控制、函數調用、數據結構、輸入／輸出、面向對象等程序語言特征，所以也可以像使用BASIC、FORTRAN、C等傳統編程語言一樣，使用MATLAB語言進行程序設計，而且簡單易學、編程效率高。從這個角度上講，對于從事數值計算、計算機輔助設計和系統仿真等領域的人員來說，用MATLAB編程的確是一個理想選擇。
不過，MATLAB也有其不足之處。MATLAB是解釋性語言，程序執行速度較慢，而且不能脫離MATLAB環境而獨立運行。Math Works公司有心讓MATLAB成為新一代的通用軟件開發工具，并為此提供了將MATLAB源程序編譯為獨立于MATLAB集成環境運行的EXE文件以及將MATLAB程序轉化為C語言程序的編譯器。
5.圖形用戶界面
在MATLAB中，既可以像Visual Basci-樣交互創建圖形用戶界面，也可以通過編程的方式創建圖形用戶界面，這為用戶根據自己的需要創建圖形用戶界面提供了方便。
6.開放性，可擴展性強
MATLAB語言具有豐富的庫函數和開放性，在進行復雜的數學運算時可以直接調用，而且用戶文件和MATLAB的庫函數在形式上是一樣的，可以將用戶文件作為MATLAB的庫函數來調用。因此，用戶可以根據自己的需要，方便地建立新的庫函數或擴充原有的庫函數，以提高使用MATLAB的效率。
開放性是MATLAB廣受歡迎的主要原因之一，除了內部函數以外，所有的MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件，用戶可以對源文件進行修改，也可加入自己的文件。這一特性也使其成為眾多領域的“專家工具”。