MATLAB R2007基础与提高

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出版者:电子工业
作者:常巍
出品人:
页数:443
译者:
出版时间:2007-9
价格:39.50元
装帧:
isbn号码:9787121048623
丛书系列:
图书标签:
  • matlab教程
  • MATLAB
  • R2007
  • 数学软件
  • 科学计算
  • 工程计算
  • 数值分析
  • 算法
  • 编程
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  • 高等教育
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具体描述

本书是“MATLAB应用技术”系列丛书之一,全面系统地介绍了MATLABR2007这个功能强大的软件。全书共分10章,首先详细讲解了MATLAB的基础知识,包括MATLAB集成环境、数值运算、符号运算、程序设计和基本绘图功能;在此基础上,讲述了MATLAB的高级知识,包括图形用户界面设计、SIMULINK仿真、工具箱应用和外部程序接口等知识;最后列举了MATLAB在文字处理、高等数学、物理学、信号与系统,以及证券投资等多个领域的应用实例,旨在通过实践操作巩固本书所讲授的知识。

本书可作为理工科各专业的本科生和研究生学习MATLAB的辅助教材,也可作为相关领域科技工作者的参考用书。

MATLAB R2007 进阶应用与算法实现 本书特色与定位: 本书并非针对MATLAB R2007初学者的入门指南,而是为已经掌握了MATLAB R2007基础语法、常用函数以及基本编程结构,希望进一步提升自身MATLAB应用能力,尤其是在工程计算、数据分析和算法建模方面有所突破的读者而精心撰写。全书聚焦于进阶技巧、高级功能模块的深入剖析,以及复杂工程问题的求解范式。我们假定读者已经能够熟练使用M文件、进行基本的矩阵运算和绘图操作。 内容涵盖范围(不涉及MATLAB R2007基础与提高的入门部分): 第一部分:MATLAB 高级编程范式与性能优化 本部分旨在帮助读者从“能用”迈向“高效”。我们将深入探讨MATLAB R2007版本中提供的一些高级语言特性,以及如何编写出运行速度更快、内存占用更低的专业级代码。 1. 结构化编程与代码重用策略 函数句柄与匿名函数的深度应用: 探讨函数句柄在回调函数、高阶函数(如`fminsearch`, `ode45`)中的灵活传递机制。详细讲解匿名函数在表达式构建和即时函数定义中的优势与限制。 子函数、局部函数与嵌套函数: 深入解析不同类型函数的作用域和调用栈,重点关注在大型程序模块化设计中如何有效组织和管理局部函数,以避免命名冲突和提高代码可读性。 MATLAB的面向对象编程基础(R2007): 介绍类(Class)的基本定义、构造函数、属性(Properties)的访问控制(Private, Protected)、方法(Methods)的重载机制。虽然R2007的OOP特性相较于后续版本较为基础,但掌握其核心概念对于理解现代MATLAB架构至关重要。 2. 性能分析与加速技术 剖析工具(Profiler)的精细化使用: 不仅是查看函数调用次数,更深入到代码块级别的耗时分析,识别热点代码(Hotspots)。 向量化思维的再深化: 针对复杂的循环结构(如嵌套循环、条件判断依赖的循环),提供高级向量化技巧,包括使用`bsxfun`(在R2007中尤为重要)进行隐式扩展运算。 JIT编译(Just-In-Time Compilation)的工作原理与限制: 探讨MATLAB R2007中JIT加速的适用场景和注意事项,如何编写“JIT友好型”代码。 稀疏矩阵运算的效率提升: 讲解稀疏矩阵(Sparse Matrix)的创建、存储机制,以及在求解大型线性系统时,如何利用稀疏代数求解器(如``操作符在稀疏矩阵上的应用)来节省内存和计算时间。 第二部分:高级数据处理与可视化技术 本部分聚焦于处理大规模数据集和生成专业级、交互式图形输出的能力。 3. 复杂数据结构与文件I/O 结构体(Structs)与单元数组(Cell Arrays)的高级操作: 讲解如何利用`cellfun`和`structfun`进行高效的批量操作。深入探讨单元数组在存储异构数据和作为函数参数传递时的实用技巧。 HDF/NetCDF文件读写: 针对科学计算中常见的大型科学数据集格式,详细介绍如何使用MATLAB R2007的接口(如`hdfinfo`, `hdfread`, `netcdf.open`等)进行高效、分块的数据存取。 COM/OLE对象交互(Windows平台): 介绍如何利用MATLAB与外部应用程序(如Excel、Access)进行自动化交互,实现数据无缝流转。 4. 进阶图形与三维可视化 图形对象的深入控制: 超越基本的`plot`,讲解如何直接操作图形对象句柄(Handles)来动态修改图形属性,实现动画效果的精确控制。 多轴图(Subplot)的精细布局: 利用`subplot`之外的更灵活的布局工具(如早期版本的`axes`对象的手动定位),实现复杂、非均匀的图形布局。 三维可视化与体积渲染基础: 介绍`patch`、`surf`、`mesh`的高级用法,以及如何使用`slice`和`isosurface`(如果R2007版本支持)进行有限体数据(Volumetric Data)的可视化表示。 交互式图形编程: 深入探讨回调函数在图形界面中的应用,如按钮回调、鼠标事件监听,用于构建简单的交互式数据探索工具。 第三部分:工程计算与数值方法实现 本部分是将MATLAB作为科学计算核心工具来使用的关键。我们关注如何自行实现或深入理解MATLAB内置求解器背后的数值算法。 5. 符号计算(Symbolic Math Toolbox)的进阶应用 微分方程的符号求解与验证: 不仅是求解一阶ODE,更深入到二阶及常系数线性偏微分方程的符号解法(使用`dsolve`)。 符号表达式的简化与转换: 利用`simplify`, `expand`, `collect`等函数进行复杂的代数运算,以及如何将符号表达式转换为可供数值计算的函数句柄。 雅可比矩阵与Hessian矩阵的自动生成: 在进行优化或非线性系统求解时,利用符号工具箱自动推导这些复杂导数矩阵,确保数值方法的准确性。 6. 高级数值求解器实现 非线性方程组求解(`fsolve`的底层逻辑): 探讨牛顿法、拟牛顿法在求解多变量非线性方程组时的收敛性分析与参数调整(如阻尼因子、步长控制)。 常微分方程(ODE)的高级选择: 详细对比`ode45`、`ode23s`、`ode15s`等不同求解器的适用范围(刚性/非刚性问题),并演示如何正确设置事件函数(Event Functions)来捕获特定时刻的状态。 优化算法: 重点介绍无约束优化(如Nelder-Mead单纯形法)和约束优化(如序列二次规划SQP的原理概述),以及如何利用`fmincon`解决实际工程中的多目标优化问题。 7. 信号处理与系统辨识基础(针对R2007工具箱) 数字滤波器的设计与实现: 详细讲解FIR和IIR滤波器的设计流程(如使用`firwin`, `butter`等),以及在时域和频域中对滤波器的性能进行评估。 频谱分析的深入: 除了快速傅里叶变换(FFT),介绍周期图法、Welch平均法等提高频谱估计可靠性的方法,并利用这些工具对实际采集的信号进行特征提取。 系统辨识入门: 简要介绍如何利用输入输出数据来辨识系统模型(如ARX模型),为更复杂的控制系统设计打下基础。 本书旨在将读者的MATLAB技能提升到能够独立解决复杂、非标准工程问题的层次,注重算法的理解、代码的效率和工具箱的深度挖掘。

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用户评价

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从语言风格上来说,这本书的行文极其严谨,几乎找不到任何可以被解读为口语化或随意的表达。每一个句子都像是经过了多次的逻辑推敲,力求精确无误。这种高度的学术性,保证了信息的准确传达,使得读者可以完全信赖书中所述的每一个参数定义和公式推导。然而,也正因为这份严谨,使得阅读过程需要高度集中注意力。它不是那种可以轻松地在咖啡馆里随便翻阅的休闲读物,它要求你有一张干净的白纸和一支笔,随时准备记录下关键的流程图和逻辑节点。对于习惯于从网络博客或视频教程获取碎片化知识的人来说,这种大段的、结构化的、不留任何模糊空间的叙述方式,可能会带来一定的阅读阻力。这本书更像是为你准备了一份精密仪器的使用说明书——每一个环节都必须按照规定来操作,虽然繁琐,但最终确保了输出的可靠性。它更偏向于一个知识的“存档库”,而非一个引导情绪的“入门向导”。

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说实话,我对工具箱的介绍部分有些许期待落空,这并非是说它不好,而是它的侧重点似乎更偏向于“如何用MATLAB本身的语法实现特定功能”,而非“如何深度挖掘特定工具箱的潜能”。例如,在涉及图像处理方面,书中演示了大量使用基本矩阵运算来实现边缘检测和滤波的原理,这对于理解底层算法非常有帮助,无可替代。然而,对于那些希望快速调用`Image Processing Toolbox`中那些成熟、优化过的函数来处理海量数据的工程师来说,书中的篇幅略显保守了。它更像是铺设了一条坚实的地面,而不是直接送你一架喷气式飞机。这种选择无疑是尊重了“基础”二字,确保读者明白背后的数学原理,而不是满足于表面的调用。但如果读者像我一样,对利用现有高级工具箱来加速项目进度抱有更高的热情,那么可能需要在阅读此书的同时,辅以专门针对工具箱的深度手册或在线教程,才能达到“提高”的最终目标。这本书更像是为你建造高楼大厦打地基,地基扎实,但高楼的设计图纸需要你自己去添补。

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这本书的封面设计着实让人眼前一亮,那种沉稳的蓝色调,配上简洁明了的字体,透露出一种专业和权威感。我本来是冲着学习MATLAB的某个特定高级应用去的,但翻开目录,才发现它更像是一本详尽的“武功秘籍”总纲。它没有立刻把我拽入那些晦涩难懂的矩阵运算细节,反而花了大篇幅来构建一个坚实的基础框架。比如,开篇对M文件结构和工作区变量管理的梳理,细致到连我这个自以为有些基础的人,都发现了不少之前模糊处理的地方被彻底厘清了。它对脚本与函数的区别,那种深入骨髓的剖析,让我明白了为什么有些代码在不同环境下运行结果会有细微差别。说实话,如果直接跳过这些“基础”,后面那些高阶的图形化处理和数据拟合,恐怕会像空中楼阁一样摇摇欲坠。这本书的作者显然对初学者的痛点拿捏得很准,没有急功近利地堆砌复杂的算法,而是脚踏实地,确保读者每走一步都是稳固的。这种循序渐进的编排,对于想要系统性掌握MATLAB而非仅仅会“用”几个命令的人来说,绝对是教科书级别的典范。它构建的知识体系的完整性,远超出了我对一本“基础”读物的预期。

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这本书的习题设计,是其最大的闪光点之一,也是我个人认为它最能体现“提高”价值的部分。它没有采用那种简单的“代入公式求结果”的练习模式。相反,大量的习题都设计成了“开放式”的小项目或调试挑战。比如,要求你设计一个简单的数据采集界面,并用回调函数来实时显示处理结果,这不仅仅测试了你对特定命令的记忆,更考验了你对整个程序流程控制的把控能力。最让我印象深刻的是其中的“错误排查”部分,直接给出一段有逻辑错误但语法正确的代码,让你去定位问题所在。这种实战化的训练,极大地锻炼了我的“代码嗅觉”。阅读教科书时,我们总是倾向于相信代码是正确的,但实际工作中,错误才是常态。这本书通过预设的障碍,强迫读者跳出舒适区,去理解MATLAB的执行逻辑是如何被破坏的。这种“刻意练习”的设计理念,让这本书的价值远超一般的理论讲解书籍,更像是一份高质量的实战训练手册。

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这本书的排版布局堪称一绝,每一次阅读体验都像是在一个精心规划的迷宫中探险,总能发现新的捷径或隐藏的宝藏。我特别欣赏它在处理函数库调用那一章的逻辑划分。很多教材习惯于把所有内置函数一股脑地塞给你,让人望而生畏,而这本书却巧妙地根据功能模块,比如信号处理、优化工具箱等,进行了主题式的分组讲解。这样一来,当我需要解决某个特定领域的问题时,可以迅速定位到相关的函数群落,而不是在厚厚的索引中迷失。更值得称道的是,它对函数参数的说明,不仅仅是罗列输入输出,还会用实际的“陷阱”案例来警示读者某些不规范操作可能导致的后果。我曾遇到过一个关于数组维度的错误,困扰了我好几天,最终在这本书的某个角落的“注意事项”小框里找到了答案——原来是某个默认维度扩展的设置问题。这种对细节的执着,体现了编者深厚的工程实践经验,让人感觉自己不是在读一本干巴巴的说明书,而是在和一位经验丰富的前辈并肩工作。对于需要高效查阅和应用的读者而言,这种结构上的精妙设计,无疑是极大的加分项。

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