MATLAB語言高級(jí)編程

前言

MATILAB是美國MathWorks公司開發(fā)的一款數(shù)學(xué)工具軟件。雖然問世的時(shí)間不長，卻以其出色的數(shù)值計(jì)算能力和強(qiáng)大的圖形圖像處理功能，而深得廣大的科研工作者及工程技術(shù)人員的青睞。作為一款工程計(jì)算和數(shù)值分析軟件，MATLAB擁有功能全面的函數(shù)庫，它將大量復(fù)雜的函數(shù)封裝起來，使用戶擺脫了傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)模式，不必為如何實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的函數(shù)而浪費(fèi)時(shí)間，而只需將精力投入到構(gòu)建模型等更為關(guān)鍵的工作中，從而提高了工作效率。MATLAB具有其他高級(jí)語言難以比擬的優(yōu)點(diǎn)，如編寫簡單、編程效率高、易學(xué)易懂，因此，MATLAB語言被通俗地稱為演算紙的科學(xué)算法語言。在控制、通信、信號(hào)處理及科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域中，MATLAB都被廣泛地應(yīng)用，已經(jīng)被認(rèn)可為能夠有效提高工作效率、改善設(shè)計(jì)手段的工具軟件。掌握了MATLAB就好比掌握了開啟這些專業(yè)領(lǐng)域大門的鑰匙。目前，MATLAB已經(jīng)成為國際最流行的科學(xué)與工程計(jì)算軟件之一。它以模塊化的計(jì)算方法、可視化與智能化的人機(jī)交互功能、豐富的矩陣運(yùn)算、圖形繪制和數(shù)據(jù)處理函數(shù)，以及模塊化圖形的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真工具Simulink，成為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真領(lǐng)域最受歡迎的軟件系統(tǒng)之一。在歐美大學(xué)的“應(yīng)用代數(shù)”“數(shù)理統(tǒng)計(jì)”“自動(dòng)控制”“數(shù)字信號(hào)處理”“模擬與數(shù)字通信”“時(shí)間序列分析”“動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真”等課程的教科書里，都把MATLAB作為其中的內(nèi)容。在歐美，MATLAB是攻讀學(xué)位的大學(xué)生、碩士生和博士生必須掌握的基本工具。在國際學(xué)術(shù)界，MATLAB已經(jīng)被確認(rèn)為準(zhǔn)確、可靠的科學(xué)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軟件。在許多的國際學(xué)術(shù)刊物上（尤其是信息科學(xué)刊物），都可以看到MATLAB的應(yīng)用。本書是在充分體現(xiàn)MATLAB高級(jí)語言編寫的特點(diǎn)，提高分析問題及解決問題能力的基礎(chǔ)上編寫的，具有以下特點(diǎn)：（1）精選內(nèi)容，條理清晰。本書以基礎(chǔ)知識(shí)、科學(xué)新成果及發(fā)展新動(dòng)向相結(jié)合，系統(tǒng)地介紹MATLAB的編程基礎(chǔ)與典型應(yīng)用。（2）重點(diǎn)突出，目的明確。本書立足基本理論，面向應(yīng)用技術(shù)，以“必需、夠用”為尺度，以“掌握概念、強(qiáng)化應(yīng)用”為重點(diǎn)，加強(qiáng)理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用的統(tǒng)一。參加本書編寫的有張德豐、許華興、王旭寶、王孟群、鄧恒奮、盧國偉、盧煥斌、伍志聰、莊文華、莊浩杰、許業(yè)成、何沛彬、何佩賢、張水蘭、張堅(jiān)、李勇杰、李秋蘭、李美妍、陳運(yùn)英、陳景棠、梁家科、黃達(dá)中、陳楚明、林健鋒、梁勁強(qiáng)、林振滿、周品。由于時(shí)間倉促，加之作者水平有限，錯(cuò)誤和疏漏之處在所難免。在此，誠懇地期望得到各領(lǐng)域的專家和廣大讀者的批評指正。

內(nèi)容概要

本書共分8章，主要介紹了MATLAB的概述、MATLAB安裝與工作桌面；MATLAB的編程基礎(chǔ)，包括MATLAB的變量、MATLAB的運(yùn)算符、矩陣的創(chuàng)建及運(yùn)算等；MATLAB的數(shù)值與符號(hào)功能，包括多項(xiàng)式分析、符號(hào)對象創(chuàng)建與分析；高級(jí)語言的科學(xué)計(jì)算功能，包括插值、擬合及方程的求解等；MATLAB在化學(xué)化工中的實(shí)現(xiàn)，包括化學(xué)因子的分析、化學(xué)的校正方法等；MATLAB在控制系統(tǒng)分析中的應(yīng)用，包括控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型分析、控制系統(tǒng)的時(shí)域分析、控制系統(tǒng)的頻域分析等；MATLAB在信號(hào)處理中的應(yīng)用，包括連續(xù)時(shí)間信號(hào)的分析、離散時(shí)間信號(hào)的分析等；MATLAB在小波分析中的應(yīng)用，包括小波分析的基本理論、小波分析工具箱及其在MATLAB的實(shí)現(xiàn)等內(nèi)容。    本書可以作為本科生和研究生的學(xué)習(xí)用書，也可以作為廣大科研人員、學(xué)者、工程技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

第1章 MATLAB基礎(chǔ)知識(shí) 　1.1 MATLAB簡介 　　1.1.1 MATLAB的產(chǎn)生與發(fā)展 　　1.1.2 MATLAB的優(yōu)點(diǎn) 　　1.1.3 MATLAB的組成 　1.2 MATLAB的安裝與激活 　1.3 MATLAB的工作界面簡介 　　1.3.1 MATLAB的工作界面 　　1.3.2 MATLAB的命令窗口 　　1.3.3 MATLAB的工作瀏覽窗口 　　1.3.4 MATLAB的歷史窗口 　　1.3.5 MATLAB的當(dāng)前目錄窗口 　1.4 MATLAB的幫助系統(tǒng) 　　1.4.1 命令菜單查看幫助 　　1.4.2 命令函數(shù)查看幫助 　1.5 MATLAB常用的命令 　第2章 MATLAB編程基礎(chǔ) 　2.1 MATLAB的變量 　　2.1.1 變量名 　　2.1.2 變量類型 　　2.1.3 變量的幾個(gè)常用函數(shù) 　2.2 MATLAB的運(yùn)算符 　　2.2.1 算術(shù)運(yùn)算符 　　2.2.2 關(guān)系運(yùn)算符 　　2.2.3 邏輯運(yùn)算符和相關(guān)函數(shù) 　　2.2.4 運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí) 　2.3 向量和下標(biāo) 　　2.3.1 向量的創(chuàng)建及運(yùn)算 　　2.3.2 向量的下標(biāo) 　2.4 矩陣的創(chuàng)建及運(yùn)算 　　2.4.1 矩陣的創(chuàng)建 　　2.4.2 矩陣的運(yùn)算 　2.5 矩陣的求值 　　2.5.1 方陣的行列式值 　　2.5.2 矩陣的秩與跡 　　2.5.3 向量和矩陣的范數(shù) 　　2.5.4 矩陣的條件數(shù) 　2.6 數(shù)組的創(chuàng)建及其運(yùn)算 　　2.6.1 數(shù)組的運(yùn)算 　　2.6.2 結(jié)構(gòu)數(shù)組 　　2.6.3 元胞數(shù)組 　2.7 程序控制結(jié)構(gòu) 　2.8 M文件 　　2.8.1 腳本M文件 　　2.8.2 M函數(shù) 　2.9 MATLAB函數(shù)與函數(shù)的傳遞 　　2.9.1 MATLAB函數(shù)類型 　　2.9.2 函數(shù)調(diào)用與變量傳遞 　第3章 MATLAB數(shù)值與符號(hào)功能 　3.1 多項(xiàng)式分析 　　3.1.1 多項(xiàng)式的基本運(yùn)算 　　3.1.2 多項(xiàng)式的導(dǎo)函數(shù) 　　3.1.3 多項(xiàng)式的求值及求根 　　3.1.4 部分分式展開 　　3.1.5 多項(xiàng)式的微積分 　3.2 符號(hào)對象創(chuàng)建與分析 　　3.2.1 創(chuàng)建符號(hào)變量和表達(dá)式 　　3.2.2 創(chuàng)建符號(hào)矩陣 　　3.2.3 實(shí)復(fù)符號(hào)變量的創(chuàng)建 　　3.2.4 符號(hào)與數(shù)值之間的轉(zhuǎn)換 　　3.2.5 符號(hào)矩陣的基本運(yùn)算 　3.3 數(shù)值微積分分析 　　3.3.1 數(shù)值微分 　　3.3.2 數(shù)值積分 　　3.3.3 奇異積分 　3.4 符號(hào)積分分析　　3.4.1 符號(hào)函數(shù)的定積分 　　3.4.2 符號(hào)函數(shù)的不定積分 　　3.4.3 積分變換 　3.5 稀疏矩陣分析 　　3.5.1 稀疏的存儲(chǔ)方式 　　3.5.2 稀疏矩陣的創(chuàng)建 　　3.5.3 稀疏矩陣的查看 　……第4章 高級(jí)語言的科學(xué)計(jì)算功能 第5章 MATLAB在化學(xué)化工中的應(yīng)用 第6章 MATLAB在控制系統(tǒng)分析中的應(yīng)用 第7章 MATLAB在信號(hào)處理中的應(yīng)用 第8章 MATLAB在小波分析中的應(yīng)用 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：（1）強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算功能MATLAB擁有500多種數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)及工程函數(shù)，可使用戶立刻實(shí)現(xiàn)所需的強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算功能。由各領(lǐng)域的專家學(xué)者們開發(fā)的數(shù)值計(jì)算程序，使用了安全、成熟、可靠的算法，從而保證了最大的運(yùn)算速度和可靠的結(jié)果。（2）直觀靈活的語言MATLAB不僅僅是一套打包好的函數(shù)庫，同時(shí)也是一種高級(jí)的、面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。使用MATLAB可事半功倍地開發(fā)自己的程序。MATLAB自身的許多函數(shù)，實(shí)際上也包括所有的工具箱函數(shù)，都是用M文件實(shí)現(xiàn)的。（3）先進(jìn)的可視化工具M(jìn)ATLAB提供功能強(qiáng)大的、交互式的二維和三維繪圖功能，可創(chuàng)建富有表現(xiàn)力的彩色圖形?？梢暬ぞ甙ǎ呵驿秩荆⊿urface Rendering）、線框圖、偽彩圖、光源、三維等高線圖、圖像顯示、動(dòng)畫、體積可視化等。（4）開放性，可擴(kuò)展性強(qiáng)M文件是可見的MATLAB程序，所以可以查看源代碼。開放的系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用戶能夠檢查算法的正確性，修改已存在的函數(shù)，或者加入自己的新部件。（5）便捷強(qiáng)大的繪圖功能MATLAB的繪圖功能是十分方便的。它有一系列繪圖函數(shù)（命令），例如，線性坐標(biāo)、對數(shù)坐標(biāo)、半對數(shù)坐標(biāo)及極坐標(biāo)。只需調(diào)用不同的繪圖函數(shù)（命令），即可在圖上標(biāo)出圖題、xy軸標(biāo)注，格（柵）繪制也需要調(diào)用相應(yīng)的命令，簡單易行。另外，在調(diào)用繪圖函數(shù)時(shí)，調(diào)整自變量可以繪出不同顏色的點(diǎn)、線、復(fù)線或多重線。這種為科學(xué)研究著想的設(shè)計(jì)是通用的編程語言所不能及的。（6）眾多面向領(lǐng)域應(yīng)用的工具箱和模塊集MATLAB的工具箱加強(qiáng)了對工程及科學(xué)中特殊應(yīng)用的支持。工具箱和MATLAB一樣是完全用戶化的，可擴(kuò)展性強(qiáng)。將某個(gè)或某幾個(gè)工具箱與MATLAB聯(lián)合使用，可以得到一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算組合包，滿足用戶的特殊要求。

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