入　門　篇

第1章 MATLAB概覽 2
1.1 MATLAB發展曆程 2
1.2 MATLAB係統結構 3
1.3 MATLAB工具箱 3
1.4 MATLAB啓動和退齣 4
1.5 MATLAB基本特色 5
1.5.1 常量與變量 5
1.5.2 MATLAB基本運算 7
1.5.3 MATLAB基本函數 8
1.5.4 嚮量 9
1.6 小結 10
第2章 MATLAB桌麵 11
2.1 MATLAB主菜單及功能 11
2.2 MATLAB命令窗口 15
2.3 MATLAB工作空間 17
2.4 M文件編輯/調試器 19
2.5 圖形窗口 21
2.6 MATLAB文件管理 22
2.7 MATLAB幫助使用 22
2.7.1 直接使用help獲得指令使用說明 23
2.7.2 直接使用help進行分類搜索 23
2.7.3 直接使用help獲得具體子類指令說明 23
2.7.4 使用lookfor指令 24
2.8 小結 24
第3章 數組及其操作 25
3.1 MATLAB中的數組 25
3.2 數組的創建 25
3.2.1 創建空數組 25
3.2.2 創建一維數組 26
3.2.3 創建二維數組 27
3.3 數組屬性 28
3.3.1 數組結構 28
3.3.2 數組大小 28
3.3.3 數組維度 29
3.3.4 數組數據類型 30
3.3.5 數組的內存占用 31
3.4 創建特殊數組 31
3.4.1 0-1數組 31
3.4.2 對角數組 32
3.4.3 隨機數組 33
3.4.4 魔方數組 34
3.5 數組操作 34
3.5.1 數組的保存和裝載 34
3.5.2 數組索引和尋址 35
3.5.3 數組的擴展和裁剪 37
3.5.4 數組形狀的改變 44
3.5.5 數組運算 47
3.5.6 數組查找 51
3.5.7 數組排序 52
3.6 小結 53
第4章 多維數組及其操作 54
4.1 多維數組 54
4.1.1 多維數組的創建 54
4.1.2 多維數組的屬性 56
4.2 多維數組的操作 57
4.2.1 多維數組的索引 57
4.2.2 多維數組的維度操作 58
4.2.3 多維數組參與數學計算 59
4.3 小結 60
第5章 數據類型概述和數值類型 61
5.1 MATLAB數據類型概述 61
5.2 MATLAB中的數值類型 62
5.2.1 整數類型 62
5.2.2 浮點數類型 64
5.2.3 復數 66
5.2.4 無窮量（Inf）和非數值量（NaN） 67
5.3 數值類型的顯示格式 68
5.4 MATLAB中確定數值類型的函數 69
5.5 小結 69
第6章 結構體和元胞數組 70
6.1 結構體 70
6.1.1 結構體的創建 70
6.1.2 獲取結構體內部數據 73
6.1.3 結構體數組操作函數 74
6.1.4 結構體嵌套 75
6.1.5 動態字段 76
6.1.6 結構體函數 77
6.2 元胞數組 78
6.2.1 元胞數組的創建 78
6.2.2 元胞數組的顯示 79
6.2.3 元胞數組的操作 80
6.2.4 嵌套元胞數組 82
6.2.5 元胞數組函數 83
6.3 小結 84
第7章 字符串 85
7.1 創建字符串 85
7.1.1 單行字符串的創建 85
7.1.2 多行字符串的創建 86
7.2 字符串操作 87
7.2.1 字符串比較 87
7.2.2 字符串的替換和查找 88
7.2.3 其他操作 89
7.3 字符串的元胞數組 91
7.4 使用正則錶達式搜索 94
7.5 字符數組和數值數組間的相互轉換 95
7.6 小結 96
第8章 關係運算和邏輯運算 97
8.1 邏輯類型的數據 97
8.2 關係運算 98
8.3 邏輯運算 99
8.3.1 逐個元素的邏輯運算 99
8.3.2 捷徑邏輯運算 100
8.3.3 逐位邏輯運算 101
8.4 邏輯函數和測試函數 102
8.5 運算優先級 104
8.6 小結 104
第9章 程序控製流 105
9.1 分支控製語句 105
9.1.1 if、else和elseif 105
9.1.2 switch、case和otherwise 106
9.2 循環控製語句 108
9.2.1 for循環 108
9.2.2 while循環 109
9.2.3 continue語句 110
9.2.4 break語句 110
9.2.5 數組結構和循環的效率比較 111
9.3 錯誤控製的try-catch結構 112
9.4 程序終止的return語句 113
9.5 小結 113
第10章 函數 114
10.1 M文件和MATLAB編程概述 114
10.1.1 M文件概述 114
10.1.2 MATLAB編程概述 115
10.2 M文件結構和實例 116
10.2.1 M文件的一般結構 116
10.2.2 腳本M文件實例 117
10.2.3 函數M文件 118
10.3 函數類型 120
10.3.1 匿名函數 120
10.3.2 M文件主函數 121
10.3.3 嵌套函數 121
10.3.4 子函數 122
10.3.5 私有函數 123
10.3.6 重載函數 123
10.4 參數傳遞 123
10.4.1 MATLAB參數傳遞概述 123
10.4.2 輸入和輸齣參數的數目 124
10.4.3 可變數目的參數傳遞 125
10.4.4 返迴被修改的輸入參數 126
10.4.5 全局變量 127
10.5 函數句柄 128
10.5.1 函數句柄的創建和調用 128
10.5.2 處理函數句柄的函數 129
10.6 小結 129
第11章 M文件調試和剖析 130
11.1 M文件調試工具 130
11.2 M文件分析工具 132
11.2.1 Code Analyzer分析工具 132
11.2.2 Profiler分析工具 133
11.3 小結 135
第12章 文件夾管理和文件I/O 136
12.1 當前文件夾和文件夾管理 136
12.1.1 當前文件夾工具條 136
12.1.2 當前文件夾麵闆 137
12.1.3 命令窗口文件夾操作命令 137
12.2 MATLAB搜索路徑 138
12.2.1 MATLAB文件運行搜索過程 138
12.2.2 搜索路徑設置 139
12.2.3 搜索路徑設置命令 139
12.3 文件管理 140
12.3.1 文本數據 140
12.3.2 圖形、音頻和視頻數據 140
12.3.3 電子錶格數據 140
12.3.4 科學標準格式數據 141
12.3.5 數據導入嚮導 141
12.3.6 因特網文件處理 142
12.3.7 低級文件I/O 142
12.4 小結 143
第13章 MATLAB中的時間 144
13.1 日期和時間 144
13.1.1 日期時間的3種錶示格式 144
13.1.2 獲取當前日期時間的函數 145
13.1.3 日期格式轉換 145
13.1.4 datestr轉換函數輸齣樣式控製 146
13.2 程序中應用的計時函數 147
13.3 小結 148

計　算　篇

第14章 矩陣代數 150
14.1 矩陣分析 150
14.1.1 矩陣的行列式 150
14.1.2 矩陣的逆 150
14.1.3 矩陣的秩 151
14.1.4 矩陣的範數和條件數 152
14.1.5 矩陣的特徵值、特徵嚮量和特徵多項式 152
14.1.6 矩陣的標準正交基 153
14.1.7 矩陣分解 154
14.1.8 矩陣的對角元素操作 158
14.1.9 矩陣分析函數總結 159
14.2 綫性方程組 159
14.2.1 綫性方程組的錶示和種類 159
14.2.2 綫性方程組的MATLAB求解 160
14.3 特殊矩陣 164
14.4 稀疏矩陣 164
14.4.1 稀疏矩陣的存儲方式 164
14.4.2 稀疏矩陣的創建 165
14.4.3 稀疏矩陣函數 165
14.5 小結 167
第15章 數據分析 168
15.1 數據分析概述和數據預處理 168
15.1.1 數據分析概述 168
15.1.2 數據導入 169
15.1.3 遺失數據的處理 169
15.2 基礎統計分析 170
15.2.1 命令窗口統計分析 170
15.2.2 MATLAB數據統計工具 171
15.2.3 多組數據的相關分析 172
15.3 用綫性迴歸模型擬閤數據 173
15.3.1 命令窗口下的綫性迴歸 174
15.3.2 用基本擬閤工具進行迴歸分析 176
15.4 其他分析方法初步 178
15.4.1 有限差分 178
15.4.2 傅裏葉分析初步 179
15.5 MATLAB統計工具箱初步 180
15.5.1 概率密度函數 181
15.5.2 概率分布函數 182
15.5.3 逆概率分布函數 183
15.5.4 隨機數産生函數 185
15.6 小結 186
第16章 數據插值 187
16.1 一維插值 187
16.1.1 一維插值函數的使用 187
16.1.2 內插運算和外插運算 189
16.2 二維插值 191
16.3 高維插值 193
16.4 插值函數總結 194
16.5 小結 195
第17章 多項式 196
17.1 多項式基礎 196
17.1.1 多項式的錶示 196
17.1.2 多項式的根 196
17.1.3 多項式的創建 197
17.1.4 多項式求值 197
17.2 多項式運算 198
17.2.1 多項式乘法 198
17.2.2 多項式除法 199
17.2.3 多項式加法 199
17.2.4 多項式微分 200
17.2.5 多項式的部分分式展開 200
17.3 多項式麯綫擬閤 201
17.4 多項式函數總結 202
17.5 小結 203
第18章 三次樣條 204
18.1 三次樣條基礎 204
18.2 樣條構建 205
18.3 交互式樣條工具 206
18.4 三次樣條插值 206
18.5 小結 209
第19章 傅裏葉分析 210
19.1 傅裏葉變換 210
19.2 快速傅裏葉變換（FFT） 211
19.3 小結 215
第20章 最優化計算 216
20.1 優化工具箱簡介 216
20.1.1 優化工具箱的功能 216
20.1.2 優化函數 216
20.2 無約束優化問題 218
20.2.1 一元函數無約束優化 218
20.2.2 多元函數無約束優化 219
20.3 約束優化問題 220
20.4 GUI優化工具 221
20.4.1 GUI優化工具的啓動 221
20.4.2 GUI優化工具的界麵 222
20.4.3 GUI優化工具使用步驟 223
20.4.4 GUI優化工具應用實例 224
20.5 小結 230
第21章 微積分 231
21.1 微分 231
21.1.1 符號微分 231
21.1.2 數值微分 231
21.2 積分 232
21.2.1 符號積分 232
21.2.2 數值積分的實現方法 232
21.2.3 重積分的實現方法 234
21.3 小結 235
第22章 常微分方程 236
22.1 常微分方程符號解 236
22.2 常微分方程數值解 237
22.3 小結 240
第23章 偏微分方程 241
23.1 PDE工具箱概述 241
23.2 pdetool的主菜單 242
23.3 pdetool的工具欄 247
23.4 pdetool使用實例 247
23.5 小結 251

繪　圖　篇

第24章 二維圖形 254
24.1 MATLAB圖形窗口概述 254
24.2 基本繪圖指令 256
24.2.1 基本繪圖流程 257
24.2.2 基本繪圖函數 258
24.2.3 設置函數麯綫格式和標記點格式 260
24.2.4 子圖繪製 262
24.2.5 疊加繪圖模式 263
24.2.6 設置坐標軸和網格綫 264
24.2.7 對數/半對數坐標係繪圖 266
24.2.8 雙縱軸繪圖 266
24.2.9 繪圖窗口開關控製函數 267
24.2.10 設置默認繪圖格式循環順序 268
24.2.11 復數繪圖 269
24.3 圖形標注 270
24.3.1 圖形標注概述 270
24.3.2 圖形標題 272
24.3.3 坐標軸標簽 273
24.3.4 圖例和顔色條 274
24.3.5 文本框標注 275
24.3.6 數據點標記 279
24.3.7 箭頭和圖框標注 280
24.3.8 錨定圖形標注對象 281
24.4 特殊繪圖 281
24.4.1 柱狀圖和麵積圖 281
24.4.2 餅形圖 282
24.4.3 直方圖 283
24.4.4 離散數據繪圖 284
24.4.5 等高綫圖 285
24.4.6 嚮量圖 285
24.4.7 其他特殊繪圖指令 287
24.4.8 函數繪圖 288
24.5 交互式繪圖 289
24.5.1 概述 289
24.5.2 圖形麵闆 290
24.5.3 繪圖瀏覽器 292
24.5.4 屬性編輯器 293
24.5.5 數據查視工具 294
24.5.6 工作保存 294
24.6 小結 295
第25章 三維圖形 296
25.1 創建三維圖形 296
25.1.1 三維圖形概述 296
25.1.2 三維麯綫圖 297
25.1.3 三維麯麵圖 298
25.1.4 特殊三維繪圖 303
25.2 創建三維片塊模型 307
25.2.1 創建片塊模型 307
25.2.2 多個片塊模型的創建和顔色設置 309
25.3 三維圖形顯示控製 311
25.3.1 設置坐標軸 311
25.3.2 設置視角 312
25.3.3 Camera控製 314
25.3.4 其他控製工具 314
25.4 小結 315
第26章 使用顔色和光影 316
26.1 MATLAB中的顔色 316
26.1.1 著色技術 316
26.1.2 RGB真彩著色 316
26.1.3 顔色錶 318
26.1.4 索引著色 319
26.1.5 shading模式 321
26.2 光照效果 322
26.2.1 光源對象 322
26.2.2 光照方法 323
26.3 小結 325
第27章 圖像、聲音和視頻 326
27.1 圖像 326
27.1.1 圖像及其數值類型 326
27.1.2 圖像處理函數 327
27.2 聲音 332
27.3 視頻 332
27.4 小結 333
第28章 圖形的打印和導齣 334
28.1 圖形打印和導齣概述 334
28.2 圖形打印 334
28.2.1 使用菜單打印圖形 334
28.2.2 圖形打印命令 335
28.3 圖形導齣 336
28.3.1 使用菜單導齣圖形 336
28.3.2 圖形導齣命令 336
28.3.3 導齣設置 336
28.4 小結 339
第29章 句柄圖形對象 340
29.1 句柄圖形對象概述 340
29.2 get和set函數 341
29.3 根對象 341
29.4 圖形窗口對象 342
29.5 核心圖形對象 343
29.6 句柄圖形對象操作 344
29.7 迴調函數 345
29.8 小結 347
第30章 圖形用戶界麵（GUI） 348
30.1 GUI和GUIDE 348
30.1.1 GUI程序概述 348
30.1.2 打開GUIDE開發環境 349
30.2 使用GUIDE創建GUI界麵 350
30.2.1 GUIDE界麵概述 350
30.2.2 交互組件 351
30.2.3 設計菜單 355
30.2.4 GUI程序的存儲 356
30.2.5 對象瀏覽器 357
30.2.6 GUI程序的運行 357
30.3 迴調函數 358
30.3.1 迴調函數原型 358
30.3.2 迴調函數編程 359
30.4 小結 362

擴　展　篇

第31章 MATLAB類和麵嚮對象編程 364
31.1 MATLAB類概述 364
31.1.1 類的基本概念 364
31.1.2 類的組成 365
31.2 MATLAB類的設計 365
31.2.1 在MATLAB中設計類的基本方法 365
31.2.2 建立類目錄 366
31.2.3 類的構造函數方法 366
31.2.4 類的轉換方法 367
31.2.5 類的顯示方法 368
31.2.6 類的subsref方法 369
31.2.7 類的重載 369
31.2.8 類方法綜閤使用實例 372
31.3 MATLAB麵嚮對象編程 373
31.3.1 MATLAB麵嚮對象編程的特點 373
31.3.2 MATLAB麵嚮對象編程與其他語言對比 374
31.4 小結 375
第32章 MATLAB與Microsoft Office的接口 376
32.1 MATLAB與Excel的接口Excel link 376
32.1.1 Excel link的工作原理 376
32.1.2 Excel link的使用 377
32.1.3 Excel link應用舉例 379
32.2 MATLAB 與Word的接口Notebook 380
32.2.1 Notebook的使用 380
32.2.2 在Word中使用Notebook 383
32.3 MATLAB 與PowperPoint的接口Notebook 384
32.4 小結 385
第33章 擴展MATLAB和Java 386
33.1 Java概述 386
33.2 在MATLAB中使用Java 387
33.2.1 Java接口 387
33.2.2 在MATLAB中調用Java 388
33.3 創建和使用Java對象 390
33.3.1 創建Java類對象 391
33.3.2 連接Java對象 391
33.3.3 調用Java類對象 392
33.3.4 Java實例 394
33.4 Java與MATLAB混閤編程 394
33.5 MATLAB Builder JA 395
33.5.1 Java環境變量 395
33.5.2 在MATLAB中創建Java組件 396
33.6 小結 397
第34章 MATLAB擴展編程 398
34.1 MATLAB混閤編程概述 398
34.1.1 混閤編程的背景 398
34.1.2 混閤編程方式 398
34.2 使用MATLAB引擎 399
34.2.1 MATLAB引擎 399
34.2.2 混閤編程實例 403
34.3 使用mcc編譯器 406
34.3.1 mcc編譯器 406
34.3.2 MATLAB的設置及創建動態鏈接庫 406
34.3.3 混閤編程實例 408
34.4 使用COM 411
34.4.1 COM簡介 411
34.4.2 COM的設置與創建 411
34.5 小結 412
第35章 Simulink交互式仿真集成環境 413
35.1 Simulink的使用 413
35.1.1 Simulink啓動 413
35.1.2 Simulink仿真設置 414
35.1.3 Simulink模塊庫簡介 419
35.1.4 Simulink功能模塊的處理 431
35.2 Simulink自定義功能模塊 434
35.2.1 采用Subsystem建立自定義功能模塊 434
35.2.2 多個模塊組閤自定義功能模塊 434
35.2.3 自定義功能模塊的封裝 434
35.3 S函數設計與應用 436
35.4 Simulink仿真舉例 440
35.5 小結 447

實　戰　篇

第36章 MATLAB在高等 數學中的應用實例 450
36.1 極限運算 450
36.2 求導數 451
36.2.1 一元函數求導 451
36.2.2 多元函數求導 451
36.2.3 參數方程求導 452
36.2.4 隱函數求導 452
36.2.5 求梯度與方嚮導數 452
36.3 求積分 453
36.3.1 定積分 453
36.3.2 廣義積分 453
36.3.3 重積分 453
36.3.4 不定積分 454
36.4 級數 454
36.4.1 級數展開 454
36.4.2 級數求和 454
36.5 求函數的零點和極值點 454
36.5.1 求函數的零點 454
36.5.2 求函數的極值點 455
36.6 代數方程組求解 455
36.6.1 綫性方程組求解 455
36.6.2 非綫性方程組求解 461
36.7 常微分方程求解 462
36.7.1 常微分方程的符號解 462
36.7.2 常微分方程組數值解 462
36.8 小結 464
第37章 MATLAB在綫性代數中的應用實例 465
37.1 矩陣的基本運算 465
37.2 行列式運算 467
37.3 綫性組閤和綫性相關 467
37.4 最大無關組和基 468
37.5 矩陣求逆 469
37.6 特徵值與特徵嚮量 470
37.7 綫性方程組 472
37.8 相似矩陣及二次型 474
37.9 小結 476
第38章 MATLAB在概率統計中的應用實例 477
38.1 數字特徵計算 477
38.1.1 期望 477
38.1.2 方差、標準差、矩 478
38.1.3 協方差、相關係數 479
38.2 概率計算 481
38.2.1 概率密度計算 481
38.2.2 纍積與逆纍積分布計算 481
38.2.3 特殊分布的期望和方差計算 482
38.2.4 隨機數産生 483
38.3 參數估計 483
38.4 假設檢驗 484
38.4.1 單個總體 均值的檢驗 484
38.4.2 兩個正態總體均值差的檢驗（t檢驗） 485
38.4.3 基於成對數據的檢驗（t檢驗） 486
38.4.4 正態總體方差的假設檢驗 487
38.5 方差分析 488
38.5.1 單因素試驗的方差分析 488
38.5.2 雙因素試驗的方差分析 489
38.6 迴歸分析 490
38.6.1 一元多項式迴歸 490
38.6.2 多元綫性迴歸 491
38.6.3 非綫性迴歸 492
38.6.4 逐步迴歸 494
38.7 統計繪圖 496
38.7.1 box圖 496
38.7.2 正態概率圖 496
38.7.3 參考綫圖 497
38.7.4 分位數-分位數圖 498
38.7.5 威布爾概率圖 498
38.8 小結 499
第39章 MATLAB在復變函數中的應用實例 500
39.1 復數 500
39.1.1 復數的生成 500
39.1.2 復數的運算 501
39.1.3 復數的繪圖 502
39.2 留數 502
39.3 泰勒級數展開 503
39.4 傅裏葉變換及其逆變換 505
39.5 拉普拉斯變換及其逆變換 506
39.6 Z變換及其逆變換 506
39.7 小結 507

第40章 MATLAB圖形繪製實例 508
40.1 二維繪圖 508
40.1.1 函數繪圖 508
40.1.2 離散數據繪圖 510
40.1.3 特殊坐標軸繪圖 511
40.2 三維繪圖 513
40.2.1 二元函數繪圖 513
40.2.2 三維麯綫繪圖 514
40.2.3 三維麯麵繪圖 514
40.3 特殊分析用圖 515
40.3.1 柱狀圖 515
40.3.2 直方圖 516
40.3.3 餅形圖 516
40.3.4 散點圖 517
40.3.5 等高綫圖 517
40.3.6 麵積圖 518
40.3.7 火柴杆圖 518
40.3.8 階梯圖 519
40.3.9 羅盤圖 519
40.3.10 羽毛圖 520
40.3.11 彗星圖 520
40.3.12 誤差棒圖 521
40.3.13 實心圖 521
40.4 工作空間直接繪圖 522
40.5 小結 524
參考文獻 525
· · · · · · (收起)