MATLAB R2024a完全自學一本通( 簡體 字) | |
作者:劉浩,韓晶 | 類別:1. -> 工程繪圖與工程計算 -> Matlab |
出版社:電子工業出版社 | 3dWoo書號: 56469 詢問書籍請說出此書號! 有庫存 NT售價: 495 元 |
出版日:9/1/2024 | |
頁數:596 | |
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印刷:黑白印刷 | 語系: ( 簡體 字 ) |
ISBN:9787121486678 | 加入購物車 │加到我的最愛 (請先登入會員) |
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第1部分
第1章 MATLAB概述 1 1.1 MATLAB簡介 2 1.1.1 MathWorks及其產品概述 2 1.1.2 MATLAB的主要特點 2 1.1.3 MATLAB系統的組成 3 1.1.4 MATLAB應用程序簡介 3 1.2 目錄結構 4 1.3 工作環境 4 1.3.1 選項卡/組 5 1.3.2 命令行窗口 7 1.3.3 工作區窗口 7 1.4 通用命令 8 1.5 文件管理 9 1.5.1 當前文件夾窗口 9 1.5.2 搜索路徑及其設置 9 1.6 幫助系統 11 1.6.1 純文本幫助 11 1.6.2 幫助導航瀏覽器 12 1.7 示例展示 13 1.8 本章小結 14 第2章 基礎知識 15 2.1 數據類型 16 2.1.1 數值型 16 2.1.2 邏輯型 20 2.1.3 字符型 22 2.1.4 函數句柄 24 2.1.5 結構體 25 2.1.6 數組類型 28 2.1.7 元胞數組 29 2.1.8 map容器 32 2.2 矩陣的基本操作 36 2.2.1 矩陣和數組的概念及其區別 36 2.2.2 矩陣的構造 37 2.2.3 矩陣大小及結構的改變 41 2.2.4 矩陣下標引用 42 2.2.5 矩陣信息的獲取 45 2.2.6 矩陣的保存和加載 49 2.3 運算符 55 2.3.1 算術運算符 55 2.3.2 關系運算符 56 2.3.3 邏輯運算符 57 2.3.4 運算優先級 58 2.4 字符串處理函數 59 2.4.1 字符串或字符串數組的構造 59 2.4.2 字符串比較 60 2.4.3 字符串查找和替換 61 2.4.4 字符串和數值的轉換 62 2.5 本章小結 62 第3章 數組與矩陣 63 3.1 數組運算 64 3.1.1 數組的創建和操作 64 3.1.2 數組的常見運算 67 3.2 矩陣操作 71 3.2.1 創建矩陣 71 3.2.2 改變矩陣大小 76 3.2.3 重構矩陣 78 3.3 矩陣元素的運算 78 3.3.1 矩陣的加減法運算 79 3.3.2 矩陣的乘法運算 80 3.3.3 矩陣的除法運算 81 3.3.4 矩陣的冪運算 81 3.3.5 矩陣元素的查找 82 3.3.6 矩陣元素的排序 83 3.3.7 矩陣元素的求和 83 3.3.8 矩陣元素的求積 84 3.3.9 矩陣元素的差分 85 3.4 矩陣運算 86 3.4.1 矩陣分析 86 3.4.2 矩陣分解 91 3.4.3 特征值和特征向量 97 3.5 稀疏矩陣 98 3.5.1 稀疏矩陣的存儲方式 99 3.5.2 稀疏矩陣的生成 99 3.5.3 稀疏矩陣的運算 104 3.6 本章小結 104 第4章 程序設計 105 4.1 M文件編輯器 106 4.2 變量 109 4.2.1 變量的命名 109 4.2.2 變量的類型 109 4.2.3 特殊變量 110 4.2.4 關鍵字 110 4.3 控制流 111 4.3.1 順序結構 111 4.3.2 if-else-end分支結構 112 4.3.3 switch-case結構 113 4.3.4 try-catch結構 115 4.3.5 for循環結構 116 4.3.6 while循環結構 118 4.4 常用指令 119 4.4.1 return指令 119 4.4.2 input指令和keyboard指令 119 4.4.3 pause指令 120 4.4.4 continue指令 120 4.4.5 break指令 120 4.4.6 error指令和warning指令 121 4.5 腳本和函數 121 4.5.1 腳本 121 4.5.2 函數 122 4.5.3 M文件的一般結構 124 4.5.4 匿名函數、子函數、私有函數與私有目錄 126 4.5.5 重載函數 128 4.5.6 eval函數和feval函數 128 4.5.7 內聯函數 130 4.5.8 向量化和預分配 133 4.5.9 函數的函數 133 4.5.10 P碼文件 134 4.6 變量的檢測與傳遞 136 4.6.1 輸入/輸出變量檢測指令 136 4.6.2 “可變數量”輸入/輸出變量 136 4.6.3 跨空間變量傳遞和賦值 138 4.7 程序調試 140 4.7.1 程序調試的基本概念 140 4.7.2 直接調試法 141 4.7.3 使用調試函數進行調試 141 4.7.4 工具調試法 145 4.7.5 程序的性能優化技術 145 4.8 本章小結 147 第5章 數據可視化 148 5.1 圖形繪制 149 5.1.1 離散數據及離散函數 149 5.1.2 連續函數 150 5.1.3 圖形繪制示例 150 5.1.4 圖形繪制的基本步驟 152 5.2 二維圖形繪制 152 5.2.1 plot指令 153 5.2.2 柵格 157 5.2.3 文字說明 157 5.2.4 線型、標記和顏色 160 5.2.5 坐標軸設置 162 5.2.6 圖形疊繪 163 5.2.7 子圖繪制 164 5.2.8 交互式繪圖 165 5.2.9 雙坐標軸繪制 166 5.2.10 fplot繪圖指令 167 5.2.11 ezplot繪圖指令 168 5.2.12 特殊坐標軸繪圖 169 5.2.13 二維特殊圖形函數 171 5.3 三維圖形繪制 175 5.3.1 三維曲線圖繪制 175 5.3.2 三維網格圖繪制 176 5.3.3 三維曲面圖繪制 177 5.3.4 光照模型 178 5.3.5 繪制等值線圖 179 5.4 四維圖形可視化 180 5.4.1 用顏色描述第四維 180 5.4.2 其他函數 181 5.5 本章小結 182 第2部分 第6章 數值計算 183 6.1 多項式及其函數 184 6.1.1 多項式的表達式和創建 184 6.1.2 多項式求根 185 6.1.3 多項式的四則運算 186 6.1.4 多項式的導數、積分與估值 188 6.1.5 多項式運算函數及操作指令 189 6.1.6 有理多項式 190 6.2 數據插值 191 6.2.1 一維插值 192 6.2.2 二維插值 194 6.3 函數的極限 195 6.3.1 極限的概念 196 6.3.2 求極限的函數 196 6.4 函數數值積分 197 6.4.1 數值積分問題的數學表述 197 6.4.2 一元函數的數值積分 198 6.4.3 多重數值積分 199 6.5 本章小結 200 第7章 符號計算 201 7.1 符號計算概述 202 7.2 符號對象和符號表達式 202 7.2.1 對象創建命令 202 7.2.2 對象創建示例 203 7.2.3 運算符和基本函數 205 7.2.4 對象類別識別函數 208 7.2.5 表達式中的變量確定 210 7.2.6 符號計算的精度 211 7.3 符號表達式的基本操作 212 7.3.1 符號表達式的顯示 212 7.3.2 符號表達式的合并 212 7.3.3 符號表達式的展開 213 7.3.4 符號表達式的嵌套 214 7.3.5 符號表達式的分解 214 7.3.6 符號表達式的化簡 215 7.4 符號表達式的替換 215 7.4.1 subs替換函數 216 7.4.2 subexpr替換函數 216 7.5 符號函數的操作 217 7.5.1 復合函數操作 217 7.5.2 反函數操作 218 7.6 微積分 218 7.6.1 極限 219 7.6.2 微分 220 7.6.3 積分 221 7.6.4 級數求和 221 7.6.5 泰勒級數 222 7.7 積分變換 223 7.7.1 傅里葉變換 223 7.7.2 拉普拉斯變換 224 7.7.3 Z變換 224 7.8 方程求解 226 7.8.1 代數方程求解 226 7.8.2 微分方程求解 228 7.9 符號分析可視化 229 7.9.1 funtool分析界面 230 7.9.2 Taylor Tool分析界面 233 7.10 本章小結 234 第8章 概率統計 235 8.1 產生隨機數 236 8.1.1 二項分布隨機數的產生 236 8.1.2 正態分布隨機數的產生 236 8.1.3 常見分布隨機數的產生 237 8.1.4 控制隨機數生成器 238 8.2 概率密度計算 238 8.2.1 通用函數概率密度值 238 8.2.2 專用函數概率密度值 240 8.3 累積概率分布 241 8.3.1 通用函數累積概率值 241 8.3.2 專用函數累積概率值 243 8.4 統計特征 243 8.4.1 平均值、中值 243 8.4.2 數據比較 244 8.4.3 期望 245 8.4.4 方差和標準差 245 8.4.5 協方差與相關系數 246 8.5 統計作圖 247 8.5.1 正整數頻率表 247 8.5.2 累積分布函數圖形 248 8.5.3 最小二乘擬合直線 248 8.5.4 繪制正態分布概率圖形 249 8.5.5 樣本數據的盒圖 250 8.5.6 參考線繪制 251 8.5.7 樣本概率圖形 252 8.5.8 正態擬合直方圖 253 8.6 本章小結 254 第9章 數學建模基礎 255 9.1 曲線擬合函數 256 9.1.1 多項式擬合 256 9.1.2 加權最小方差擬合原理及示例 257 9.1.3 非線性曲線擬合 259 9.2 參數估計函數 260 9.2.1 常見分布的參數估計 261 9.2.2 點估計 262 9.2.3 區間估計 264 9.3 參數傳遞 265 9.3.1 輸入參數和輸出參數的數目 265 9.3.2 可變數目的參數傳遞 266 9.3.3 返回被修改的輸入參數 267 9.3.4 全局變量 268 9.4 本章小結 269 第10章 智能算法 270 10.1 粒子群算法實現 271 10.1.1 基本原理 271 10.1.2 程序設計 272 10.1.3 經典應用 279 10.2 遺傳算法實現 283 10.2.1 基本原理 284 10.2.2 程序設計 286 10.2.3 經典應用 292 10.3 蟻群算法概述 298 10.3.1 基本原理 298 10.3.2 程序設計 299 10.3.3 經典應用 301 10.4 本章小結 308 第11章 偏微分方程 309 11.1 偏微分方程工具箱 310 11.1.1 偏微分方程常見類型 310 11.1.2 偏微分方程的求解過程 315 11.2 求解偏微分方程 317 11.2.1 求解橢圓方程 317 11.2.2 求解拋物線方程 321 11.2.3 求解雙曲線方程 325 11.2.4 求解特征值方程 329 11.3 本章小結 333 第3部分 第12章 優化工具 334 12.1 優化常用函數及最優化問題 335 12.1.1 優化常用函數 335 12.1.2 最優化問題 337 12.2 線性規劃 339 12.2.1 線性規劃函數 340 12.2.2 線性規劃的應用 341 12.3 無約束非線性規劃 349 12.3.1 基本數學原理介紹 349 12.3.2 無約束非線性規劃函數 350 12.3.3 無約束非線性規劃的應用 353 12.4 二次規劃 354 12.4.1 二次規劃函數quadprog 354 12.4.2 二次規劃的應用 356 12.5 有約束最小化 357 12.5.1 有約束最小化函數fmincon 357 12.5.2 有約束最小化的應用 360 12.6 目標規劃 361 12.6.1 目標規劃函數fgoalattain 361 12.6.2 目標規劃的應用 363 12.7 最大最小化 368 12.7.1 最大最小化函數fminimax 368 12.7.2 最大最小化的應用 369 12.8 本章小結 371 第13章 句柄圖形對象 372 13.1 句柄圖形對象體系 373 13.1.1 句柄圖形組織 373 13.1.2 句柄圖形對象類型簡介 374 13.2 句柄圖形對象操作 374 13.2.1 創建對象 374 13.2.2 訪問對象句柄 376 13.2.3 復制和刪除對象 378 13.2.4 控制圖形輸出 379 13.2.5 保存句柄 383 13.3 句柄圖形對象屬性設置 384 13.3.1 設置屬性 384 13.3.2 設置默認屬性 385 13.3.3 通用屬性 388 13.4 Figure對象 388 13.4.1 Figure對象介紹 388 13.4.2 Figure對象操作 390 13.5 Axes對象 390 13.5.1 標簽與外觀 390 13.5.2 位置 391 13.5.3 一圖多軸 392 13.5.4 坐標軸控制 395 13.5.5 線條顏色控制 397 13.5.6 繪圖操作 398 13.6 其他對象 399 13.6.1 Core對象 399 13.6.2 Plot對象 400 13.6.3 Group對象 402 13.6.4 Annotation對象 403 13.7 本章小結 404 第14章 Simulink仿真基礎 405 14.1 Simulink概述 406 14.1.1 基本概念 406 14.1.2 工作環境與啟動 408 14.1.3 模型特點 410 14.1.4 模塊組成 412 14.1.5 數據類型 412 14.1.6 模塊和模塊庫 418 14.1.7 常用工具 422 14.1.8 示例演示 424 14.2 模型創建 426 14.2.1 模塊的基本操作 427 14.2.2 模型和模型文件 430 14.2.3 模型創建流程 431 14.2.4 模塊的基本操作 436 14.2.5 模塊連接與處理 438 14.3 過零檢測和代數環 439 14.3.1 過零檢測 439 14.3.2 代數環 441 14.4 本章小結 442 第15章 Simulink仿真應用 443 15.1 子系統的創建和封裝 444 15.1.1 子系統介紹 444 15.1.2 創建子系統 445 15.1.3 封裝子系統 447 15.2 仿真模型分析 450 15.2.1 模型狀態的確定 451 15.2.2 線性化的數學描述 453 15.2.3 平衡點分析 454 15.2.4 微分方程的求解算法 455 15.3 運行仿真 456 15.3.1 啟動仿真 456 15.3.2 仿真配置 459 15.3.3 優化仿真過程 464 15.4 模型調試 467 15.5 實例應用 468 15.5.1 基于微分方程的Simulink建模 468 15.5.2 離散時間系統的建模與仿真 470 15.5.3 調用MATLAB工作區中的信號矩陣信源 472 15.6 本章小結 474 第16章 Stateflow應用初步 475 16.1 Stateflow基礎 476 16.1.1 Stateflow的定義 476 16.1.2 狀態圖編輯器 476 16.1.3 狀態操作 478 16.1.4 轉移操作 479 16.1.5 流程圖 480 16.2 并行機制 483 16.2.1 設置狀態關系 483 16.2.2 并行狀態活動順序配置 484 16.2.3 本地事件廣播 484 16.2.4 直接事件廣播 485 16.3 Stateflow的對象 486 16.3.1 真值表 486 16.3.2 圖形函數 488 16.4 本章小結 489 第4部分 第17章 App設計 490 17.1 App設計工具介紹 491 17.1.1 App設計工具的特點 491 17.1.2 構建App的動力 491 17.1.3 構建App 492 17.1.4 構建實時編輯器任務 493 17.2 App設計工具操作界面 494 17.2.1 啟動App設計工具 494 17.2.2 設計視圖下的操作界面 495 17.2.3 代碼視圖下的操作界面 497 17.3 創建并運行簡單的App 499 17.3.1 建立新的App 499 17.3.2 創建組件 499 17.3.3 添加回調 500 17.3.4 運行App 501 17.4 在設計工具中顯示圖形 502 17.4.1 在現有坐標區中顯示圖形 502 17.4.2 在容器中顯示圖形 504 17.4.3 以編程方式創建坐標區 506 17.4.4 使用不帶目標參數的函數 508 17.4.5 使用不支持自動調整大小的函數 508 17.5 設計繪圖App 509 17.5.1 布局UI組件 510 17.5.2 App行為編程 511 17.5.3 代碼解析 512 17.5.4 運行App 515 17.6 獲取App 516 17.7 本章小結 517 第18章 文件操作 518 18.1 文件夾的管理 519 18.1.1 當前文件夾管理 519 18.1.2 創建文件夾 522 18.1.3 刪除文件夾 523 18.1.4 復制或移動文件或文件夾 523 18.2 打開和關閉文件 526 18.2.1 打開文件 526 18.2.2 關閉文件 527 18.3 工作區數據文件 528 18.3.1 輸出數據到MAT文件中 528 18.3.2 讀取MAT文件——load函數 529 18.3.3 查看MAT文件的變量 529 18.4 讀/寫二進制文件 530 18.4.1 寫二進制文件 530 18.4.2 讀二進制文件 531 18.5 讀/寫文本文件 533 18.5.1 寫文本文件 533 18.5.2 讀文本文件 534 18.5.3 其他讀/寫文本文件的函數 537 18.6 文件內的位置控制 542 18.7 導入數據 544 18.8 本章小結 545 第19章 編譯器 546 19.1 編譯器概述 547 19.2 編譯器的安裝和配置 547 19.2.1 編譯器的安裝 547 19.2.2 編譯器的配置 547 19.3 編譯過程 548 19.4 編譯命令mcc 548 19.5 編譯生成獨立可執行的應用程序 549 19.5.1 編譯M文件 550 19.5.2 編譯圖形繪制M文件 551 19.5.3 由含feval指令的M文件生成EXE文件 552 19.5.4 編譯GUI文件 554 19.6 本章小結 555 第20章 外部接口 556 20.1 接口概述 557 20.1.1 MEX文件介紹 557 20.1.2 MAT文件介紹 557 20.1.3 MATLAB計算引擎介紹 557 20.2 MEX文件應用 558 20.2.1 MEX文件的結構 558 20.2.2 創建C/C++語言MEX文件 559 20.2.3 調試C/C++語言MEX程序文件 563 20.3 MAT文件應用 564 20.3.1 使用C/C++語言創建MAT文件的過程 565 20.3.2 使用C/C++語言創建MAT文件示例 565 20.3.3 使用C/C++語言讀取MAT文件示例 567 20.4 計算引擎應用 570 20.5 調用Java語言 570 20.5.1 Java接口使用 571 20.5.2 Java接口編程應用示例 575 20.6 本章小結 575 本書面向MATLAB的初、中級讀者,在介紹MATLAB R2024a集成環境的基礎上,對MATLAB使用中常用的知識和工具進行了詳細的介紹。書中各章均提供了大量有針對性的示例,可供讀者進行實戰練習。 根據內容的側重點不同,全書分為4部分,共20章:第1~5章為基礎部分,第6~11章為數學應用部分,第12~16章為工程應用部分,第17~20章為高級應用部分。另外,本書附贈專業應用部分的相關內容(以電子書形式呈現)。為了使讀者能夠更好地操作MATLAB,本書中示例的命令已記錄在M文件及其他相關文件中,讀者可以將相關的目錄設置為工作目錄,直接使用M文件進行操作,以便快速掌握MATLAB的使用方法。
MATLAB R2024a是2024年最新發行的MATLAB版本,為數據分析與處理提供了強大的工具。目前,MATLAB已經在很多領域取得了成功應用。這些領域的成功應用表明,MATLAB所代表的數據分析與處理手段在科學、工程等方面將發揮重要的作用。
本書針對MATLAB在部分與數學高度相關領域內的應用,引導讀者掌握MATLAB的應用。 1.本書特點 由淺入深,循序漸進:本書以初、中級讀者為對象,從MATLAB的基礎知識講起,輔以MATLAB在工程中的應用案例,幫助讀者盡快掌握利用MATLAB進行科學計算及工程分析的技能。 步驟詳盡,內容新穎:本書結合作者多年的MATLAB使用經驗與實際工程應用案例,對MATLAB的使用方法與技巧進行詳細講解。本書內容新穎,在講解過程中輔以相應的圖片,使讀者在閱讀時一目了然,從而快速掌握書中所講內容。 示例典型,輕松易學:學習實際工程應用案例的具體操作是掌握MATLAB最好的方式。本書通過應用案例,透徹、詳盡地講解了MATLAB在各方面的應用。 2.本書內容 本書分為4部分,共20章,在介紹MATLAB R2024a集成環境的基礎上,對MATLAB使用中常用的知識和工具進行了詳細的介紹。書中各章均提供了大量有針對性的示例,可供讀者進行實戰練習。 (1)第1~5章為基礎部分,包括MATLAB概述、基礎知識、數組與矩陣、程序設計、數據可視化等內容。 第1章:MATLAB概述 第2章:基礎知識 第3章:數組與矩陣 第4章:程序設計 第5章:數據可視化 (2)第6~11章為數學應用部分,包括數值計算、符號計算、概率統計、數學建模基礎、智能算法、偏微分方程等內容。 第6章:數值計算 第7章:符號計算 第8章:概率統計 第9章:數學建模基礎 第10章:智能算法 第11章:偏微分方程 (3)第12~16章為工程應用部分,包括優化工具、句柄圖形對象、Simulink仿真基礎、Simulink仿真應用、Stateflow應用初步等內容。 第12章:優化工具 第13章:句柄圖形對象 第14章:Simulink仿真基礎 第15章:Simulink仿真應用 第16章:Stateflow應用初步 (4)第17~20章為高級應用部分,包括App設計、文件操作、編譯器、外部接口等內容。 第17章:App設計 第18章:文件操作 第19章:編譯器 第20章:外部接口 另外,本書附贈專業應用部分的相關內容(以電子書形式呈現),包括MATLAB在圖像處理、信號處理、神經網絡、小波分析中的應用,以及圖形用戶界面設計等內容,讀者可選擇學習。 第21章:圖像處理 第22章:信號處理 第23章:神經網絡 第24章:小波分析 第25章:圖形用戶界面設計 本書附贈資源包括歷年數學建模大賽題目、學習版軟件的安裝方法、全書程序源碼等。讀者可關注“算法仿真”公眾號,回復“本書社內編號或書號的一部分”即可獲取下載鏈接。 3.讀者對象 本書適合MALTAB初學者和期望提高MATLAB數據分析及Simulink建模仿真工程應用能力的讀者閱讀,具體說明如下。 ? 初學MATLAB的技術人員 ? 廣大科研工作人員 ? 高校相關專業的教師和在校生 ? 相關培訓機構的教師和學員 ? 參加實習工作的“菜鳥” ? MATLAB愛好者 4.本書作者 本書由劉浩、韓晶編著,周楠、沈再陽等為本書的編寫校對、程序測試、視頻制作等提供了很多幫助,在此表示衷心的感謝。 雖然在本書的編寫過程中力求敘述準確、完善,但由于作者水平有限,書中欠妥之處在所難免,希望廣大讀者能夠及時指出,共同促進本書質量的提高。 讀者可關注“算法仿真”公眾號獲取相關幫助,該公眾號會不定期提供關于MATLAB的技術資料。 最后,希望本書能為讀者的學習和工作提供幫助。 |