MATLAB基础与应用教程

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页数:245
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出版时间:2009-8
价格:26.00元
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isbn号码:9787115207241
丛书系列:
图书标签:
  • Analysis
  • MATLAB
  • 数值计算
  • 科学计算
  • 工程计算
  • 算法
  • 编程入门
  • 数据分析
  • 可视化
  • 教程
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具体描述

《MATLAB基础与应用教程》以MATLAB 7.7版本为基础,结合高等学校课堂教学和工程科学计算应用的需要,从实用角度出发,通过大量的算法实现和典型应用实例,系统地介绍MATLAB的各种功能与应用。全书共分12章,内容包括MATLAB基础知识MATLAB程序设计、图形绘制、线性代数中的数值计算、数据处理与多项式计算、数值微积分与常微分方程求解、符号计算、图形句柄、图形用户界面设计、Simulink仿真环境、MATLAB应用接口,以及MATLAB在各学科中的应用。

《Python数据科学实战指南》 图书简介 在信息爆炸的时代,数据已成为驱动创新的核心资产。理解、处理和分析海量数据,是现代科学研究、商业决策乃至日常技术应用中不可或缺的能力。本书《Python数据科学实战指南》旨在为读者提供一套全面、深入且极具实操性的数据科学技能栈,重点聚焦于当前工业界最主流、生态最繁荣的Python语言及其核心库。 本书定位与受众 本书并非入门级的编程教程,而是面向已有一定Python基础(了解基本语法和数据结构)或希望快速将现有编程技能应用于数据科学领域的工程师、研究人员、数据分析师和学生。我们假设读者渴望从理论迈向实践,追求的是解决真实世界问题的能力,而非仅仅停留在基础语法的学习上。 核心内容架构 全书结构设计严谨,循序渐进,覆盖了数据科学的完整生命周期:数据获取与清洗、探索性数据分析(EDA)、数据可视化、机器学习建模、模型评估与部署。 --- 第一部分:Python生态与环境的深度搭建 本部分将帮助读者快速构建高效、规范化的数据科学工作环境。我们不会停留在Anaconda的安装介绍,而是深入探讨虚拟环境(Conda/venv)的最佳实践,如何管理复杂的依赖冲突,以及高效使用Jupyter Notebook/Lab进行交互式编程的技巧。 1.1 进阶Python环境管理: 掌握多版本Python环境的隔离与切换,理解包管理器Pip和Conda在不同场景下的优劣。 1.2 NumPy的底层优化与向量化思维: 深入剖析NumPy数组(`ndarray`)的内存布局和广播机制。讲解如何将传统的循环操作转化为高效的向量化操作,这是性能优化的基石。我们将涉及步进索引、花式索引以及矩阵运算的底层原理,确保读者理解“为什么NumPy比纯Python快”。 1.3 Pandas的高级数据结构与性能调优: 超越基础的DataFrame和Series操作。重点讲解索引(Index)的优化、MultiIndex的使用、Categorical数据类型在内存压缩中的作用,以及`apply`、`map`、`groupby`操作的性能差异和推荐使用场景。介绍`Numba`或`Cython`与Pandas的集成,实现热点代码的加速。 --- 第二部分:数据获取、清洗与预处理的艺术 高质量的数据是成功分析的前提。本部分专注于处理现实世界中混乱、缺失、不一致的数据集。 2.1 结构化数据抓取与API交互: 详细介绍使用`Requests`库与RESTful API进行高效、异步的数据请求。讲解如何解析返回的JSON/XML数据,并将其结构化导入Pandas。同时,涵盖使用`Scrapy`框架进行大规模、结构化网页数据爬取的基本流程与反爬虫策略的应对。 2.2 缺失值与异常值的高级处理策略: 不再满足于简单的均值填充。本书将介绍基于模型(如KNN插补)的缺失值估计方法,以及使用`IterativeImputer`进行多变量插补。对于异常值,探讨基于统计检验(如Z-Score、IQR)和基于密度的检测方法(如LOF)。 2.3 特征工程的深度挖掘: 介绍如何从原始数据中创造出更有预测能力的特征。内容包括时间序列数据的特征提取(如季节性、滞后特征)、文本数据的特征化(TF-IDF、词袋模型的高级应用)、以及如何使用`Featuretools`等库实现自动化特征工程。 --- 第三部分:探索性数据分析(EDA)与叙事性可视化 数据可视化不仅仅是生成图表,更是与数据进行对话、发现潜在模式的过程。 3.1 Matplotlib与Seaborn的精细控制: 掌握Matplotlib的底层对象模型(Figure, Axes, Artist),实现高度定制化的图表。深入讲解Seaborn如何利用统计估计和数据结构快速生成专业级的统计图表。 3.2 交互式与地理空间可视化: 重点介绍`Plotly`和`Bokeh`库,用于创建可供用户交互(缩放、悬停信息)的网络可视化。对于地理空间数据,我们将使用`GeoPandas`和`Folium`,展示如何将数据点映射到交互式地图上,进行空间模式分析。 3.3 叙事性报告的构建: 如何组织EDA结果,通过可视化故事线引导读者得出结论。我们将结合Jupyter Notebook/Lab的高级功能,如扩展插件和Markdown排版,构建出专业的分析报告文档。 --- 第四部分:机器学习模型构建与评估 本部分是本书的核心,覆盖了从经典模型到现代深度学习模型的实践应用,强调模型选择、训练和评估的严谨性。 4.1 Scikit-learn:模型选择与管道(Pipeline): 详细讲解如何使用`Pipeline`将数据预处理、特征选择和模型训练串联起来,确保工作流的可复现性。深入讨论各种分类和回归算法(SVM, 随机森林, 梯度提升树)的参数调优与适用场景。 4.2 集成学习的精髓: 重点剖析Bagging(如RandomForest)、Boosting(如AdaBoost, XGBoost, LightGBM)的核心差异和优化技巧。我们将对比这些方法在不同数据集上的性能表现。 4.3 模型评估的陷阱与对策: 超越准确率(Accuracy)。深入讲解混淆矩阵、精确率-召回率曲线(PR Curve)、ROC曲线及其AUC值的正确解读。探讨交叉验证(Cross-Validation)的高级形式(如分组交叉验证、时间序列交叉验证)和防止数据泄露的关键步骤。 4.4 基础深度学习(使用TensorFlow/PyTorch): 简要介绍神经网络的基本结构,并侧重于在标准数据集上快速搭建和训练一个多层感知机(MLP),理解优化器(Adam, SGD)和正则化(Dropout, L1/L2)的作用。 --- 第五部分:模型部署与结果解释 模型不是终点,如何让模型投入使用并解释其决策过程至关重要。 5.1 模型可解释性(XAI): 讲解如何使用`SHAP`和`LIME`库,对黑箱模型的预测结果进行局部和全局解释。理解特征对模型输出的影响,这是建立信任和满足监管要求的关键。 5.2 轻量级模型服务化: 介绍如何使用`Flask`或`FastAPI`搭建一个简单的RESTful API,将训练好的模型封装起来,实现实时的在线预测服务。讨论模型序列化(Joblib/Pickle)的最佳实践。 总结: 《Python数据科学实战指南》着重于“实战”,每章后附有复杂的项目案例,要求读者动手解决真实世界中的数据难题。本书的目标是使读者能够独立、高效地驾驭Python数据科学生态中的主要工具链,从数据中提炼出有价值的洞察,并将分析成果转化为可操作的系统。读者学完本书后,将具备构建、评估和部署专业级数据分析解决方案的能力。

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读后感

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用户评价

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我一直觉得,一门编程语言的学习,如果仅仅停留在语法层面,是远远不够的。真正的价值在于它能够解决什么样的问题,能够带来什么样的效率提升。《MATLAB基础与应用教程》这本书,恰恰展现了MATLAB在科学计算和工程应用方面的强大生命力。在科学计算这块,它不仅仅是介绍了基础的矩阵运算和数值方法,更重要的是,它展示了MATLAB如何成为一个高效的“计算引擎”。我记得书中有一个章节,专门讲解了如何利用MATLAB进行大规模矩阵的运算,以及如何使用其内置的优化函数来加速求解。这对于我来说,简直是打开了新的计算思路。我曾经尝试过用C++或者Python来实现一些复杂的科学计算,但MATLAB的简洁语法和丰富的函数库,让这些任务变得异常轻松。而且,书中还涉及了一些数值积分、微分方程求解等常见的科学计算问题,并给出了非常实用的MATLAB实现方法。这让我能够快速地将我遇到的数学问题转化为MATLAB代码,并得到精确的计算结果。这本书还有一个很棒的特点,就是它会鼓励读者去“探索”,而不是仅仅“接受”。它会提出一些挑战性的问题,或者给出一些可以改进的示例,引导读者自己去思考和尝试,这对于提升编程能力和解决问题的能力非常有益。

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我是一名电气工程专业的学生,而MATLAB在我们专业中几乎是不可或缺的工具。这本书在电气工程应用这方面的讲解,可以说是我目前接触到的教材中最全面、最实用的一本。它涵盖了从电路分析到电力系统仿真的多个方面。在电路分析方面,它详细介绍了如何用MATLAB来求解各种电路方程,进行潮流计算,以及分析系统的暂态响应。我还记得书中有一个章节,专门讲解了如何利用MATLAB来仿真各种电气设备,比如变压器、发电机、电动机等,并且展示了如何分析它们的运行特性。这对于我们理解这些设备的物理原理和设计制造过程非常有帮助。在电力系统分析方面,这本书也做了相当深入的探讨。它介绍了如何用MATLAB来建立和分析大型电力系统模型,进行故障分析,以及优化系统的运行调度。令我惊喜的是,书中还涉及了一些更前沿的电力系统技术,比如可再生能源并网和智能电网的分析。这些内容不仅让我对电力系统有了更全面的认识,也为我未来的学术研究或职业发展打下了坚实的基础。这本书的优点在于,它将复杂的电气工程概念与MATLAB的实际操作完美结合,让理论知识不再是纸上谈兵,而是能够通过仿真和分析得到验证和深化。

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我对MATLAB的认知,很大程度上是源于它在控制系统设计领域的强大功能。我是一名控制工程专业的学生,而MATLAB的Simulink模块,简直就是为控制系统设计量身定做的。这本书在这一部分的讲解,可以说是非常精彩。它从最基础的传递函数和状态空间模型入手,详细介绍了如何用MATLAB来表示和分析线性时不变系统。然后,它逐步深入到PID控制器设计、根轨迹分析、频率响应分析等经典控制理论在MATLAB中的实现。我尤其喜欢它关于Simulink的部分。书中用大量的图文并茂的实例,展示了如何构建各种控制系统模型,例如电机控制、飞行器姿态控制等。它不仅讲解了如何使用Simulink的各种模块(如PID控制器模块、传递函数模块、积分器模块等),还详细演示了如何进行仿真、参数调优以及性能评估。这本书还涉及了一些更先进的控制策略,比如模糊逻辑控制和神经网络控制,虽然这些内容相对来说可能更偏向于进阶,但作者通过清晰的讲解和相对简单的示例,让我对这些高级概念有了一个初步的了解。在我看来,很多控制系统教材过于侧重理论,而这本书则很好地将理论与MATLAB的实际操作结合起来,让原本抽象的概念变得具体可感,对于理解和掌握控制系统设计至关重要。

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作为一名正在进行毕业设计(项目)的学生,我真的需要一款能够快速上手、解决实际工程问题的MATLAB教材。《MATLAB基础与应用教程》这本书,在这一点上做得相当到位。尤其是在涉及一些数值计算和优化算法的部分,书中给出了非常实用的指导。我当时的项目需要用到一些非线性方程组的求解,一开始我对MATLAB的这方面功能了解甚少。这本书通过几个典型的例子,比如求解行星轨道方程,或者优化一个简单的经济模型,详细地演示了如何使用`fsolve`、`lsqnonlin`等函数。它不仅仅是简单地介绍函数用法,更重要的是,它还会探讨不同求解方法的优劣,以及如何根据问题的特性选择最合适的算法。我记得在讲到优化算法时,它还涉及了一些约束优化和无约束优化的概念,并通过图示和代码解释了梯度下降、牛顿法等经典算法的原理。这让我不再是盲目地调用函数,而是对底层原理有了更清晰的认识,从而能够更好地调整参数,获得更精确的结果。另外,书中还穿插了一些数据可视化方面的技巧,比如如何绘制三维图形、如何制作交互式图表等,这对于我展示实验结果和分析数据非常有帮助。我曾经尝试过自己写一些复杂的计算程序,结果调试起来非常耗时。这本书提供的现成函数和示例代码,极大地缩短了我的开发周期,让我能够更专注于算法本身的研究。

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我是一名对数据分析和建模充满兴趣的在职人员,虽然我的本职工作并非技术类,但工作中的一些决策和项目需要大量的数据支撑。起初,我选择MATLAB作为学习工具,是因为它在学术界和工程界都有很高的认可度,而且听说其在数据可视化和科学计算方面功能强大。然而,在自学过程中,我发现很多教材的侧重点过于学术化,或者专注于某一特定领域,难以触及我日常工作中可能遇到的各种数据场景。《MATLAB基础与应用教程》这本书,给了我耳目一新的感觉。它在数据处理和统计分析方面的介绍,非常接地气。书中涵盖了数据导入与导出(包括各种文件格式,如Excel、CSV,甚至数据库连接),数据清洗与预处理(缺失值处理、异常值检测、数据转换),以及描述性统计分析(均值、方差、相关性等)。最让我印象深刻的是,它在讲解线性回归、逻辑回归等模型时,不仅仅是给出了公式,而是通过模拟真实世界的数据集,例如市场销售数据、用户行为数据,来演示如何构建和评估模型。这种“带着问题去学习”的方式,让我能够快速将所学知识应用到实际工作中,并取得了一些初步的成果。这本书还鼓励读者自己去探索,比如它会提出一些开放性的问题,引导读者思考如何用MATLAB来解决,这大大激发了我的学习积极性。

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我之前在学校学习了一些与信号处理相关的课程,当时接触到了MATLAB,但感觉自己的掌握程度仅限于皮毛,很多实际的算法和模型实现起来总感觉力不从心。这次偶然翻到这本《MATLAB基础与应用教程》,简直就像是给我打开了新世界的大门。它在信号处理这块的内容,可以说是我见过最系统、最深入的讲解了。书里花了相当大的篇幅去介绍数字信号处理的各个方面,从基本的滤波器设计(比如FIR和IIR),到更复杂的傅里叶变换及其应用,再到更高级的谱估计方法,都讲得鞭辟入里。我特别欣赏的是,作者并没有仅仅停留在理论公式的推导,而是将这些理论与MATLAB的实际函数紧密结合。比如,在讲解滤波器设计时,它会详细介绍`filter`、`fir1`、`iirnotch`等函数的用法,并且通过丰富的仿真实例,展示不同滤波器对信号的影响,以及如何根据具体需求选择合适的滤波器类型和参数。更令我惊喜的是,书中还涉及了一些更贴近实际应用的领域,比如语音信号处理和图像处理中的一些基本操作。虽然这些内容不是本书的全部重点,但它们为我打开了新的视野,让我意识到MATLAB在这些交叉学科中的巨大潜力。我曾经花了大量时间在网上搜集各种零散的资料,尝试自己去实现一些算法,但效率非常低,而且经常会因为理解不透彻而走了很多弯路。这本书就像一个经验丰富的向导,它不仅告诉了我“是什么”,更重要的是“怎么做”,并且“为什么这样做”。

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在我学习MATLAB的过程中,我一直有一个困惑:虽然掌握了一些基本语法和函数,但总感觉自己停留在“写脚本”的层面,难以构建出结构化、可维护的大型项目。这本书在“应用”这部分,恰恰解决了我的这个痛点。它不仅仅是教授单个函数的用法,更重要的是,它展示了如何将MATLAB应用于实际的工程问题,并给出了一些工程实践的指导。我印象深刻的是,书中有一个章节,专门讲解了如何利用MATLAB来开发用户界面(GUI)。它从最基础的按钮、文本框的创建,到如何编写回调函数,实现人机交互,都做了非常详尽的介绍。这让我能够创建出一些带有图形界面的应用程序,而不仅仅是命令行交互。这对于提高程序的可用性和用户体验非常有帮助。此外,书中还涉及了一些关于程序设计规范、代码调试技巧以及性能优化的内容。这些看似“软性”的部分,却是在实际工程开发中至关重要的。它让我开始思考如何写出更“优雅”、更高效的代码,如何组织和管理复杂的项目。总而言之,这本书让我明白,MATLAB不仅仅是一个计算工具,更是一个强大的开发平台。

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这本《MATLAB基础与应用教程》对我来说,真是一本相见恨晚的书!我记得刚开始接触MATLAB的时候,真的是一头雾水,各种函数、语法、工具箱,感觉像是面对一座巍峨的高山,不知从何攀登。市面上也有不少教材,但很多要么过于理论化,要么例子过于简单,难以触及实际工程问题。这本教材的出现,恰恰弥补了我的这个痛点。它没有上来就堆砌枯燥的理论,而是从最基础的概念入手,一步步引导读者熟悉MATLAB的环境和基本操作。比如,它在介绍变量和数据类型时,不仅仅是罗列名词,而是通过大量的代码示例,展示了不同类型变量在实际计算中的应用,以及如何避免常见的类型错误。对于初学者来说,最容易感到挫败的就是程序的运行错误,而这本书在这方面做得非常出色,它会提前预判读者可能遇到的问题,并给出详细的排查思路和解决方案。我尤其喜欢它在讲解循环和条件语句时,引入的实际场景应用,比如用循环来模拟一个简单的物理过程,或者用条件语句来根据输入数据进行不同分支的处理。这些例子不仅帮助我理解了抽象的编程概念,更让我看到了MATLAB在解决实际问题中的强大能力。而且,书中的排版也很清晰,代码块和文字说明区分得当,阅读起来非常舒适。我常常会一边看书,一边跟着敲代码,那种一步步将理论转化为实践的成就感,是学习任何一门技术都无法替代的。即使是一些稍微复杂一些的算法,它也能够层层剥开,直到你理解其核心思想,而不是简单地提供一个黑箱子。这本书真的让我从“畏惧”MATLAB,变成了“喜爱”MATLAB。

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作为一名对数学和计算机交叉领域感到好奇的学习者,我对《MATLAB基础与应用教程》这本书的评价是:它是一本极具启发性的入门读物。本书在讲解MATLAB的基础知识时,并没有简单地罗列语法,而是巧妙地将数学概念与编程实现相结合。我记得在介绍矩阵运算时,作者不仅仅展示了矩阵加减乘除的语法,更是通过线性代数中的向量空间、特征值分解等概念,来解释这些运算的几何意义。这让我对数学有了更深的理解,也更清晰地认识到MATLAB在数学研究中的强大应用。书中还涉及到了一些数值分析的经典算法,比如牛顿迭代法、最小二乘法等,并且给出了详细的MATLAB实现。这让我能够亲手实践这些算法,并理解其背后的数学原理。我曾经尝试过用其他语言实现这些算法,但MATLAB的简洁性和高效性,让这些过程变得异常轻松。更重要的是,本书在讲解过程中,始终贯穿着“应用”的理念。它会通过各种实际的例子,比如模拟物理过程、分析实验数据、优化工程参数等,来展示MATLAB的强大能力。这让我不仅仅是学习了编程,更是对MATLAB在科学研究中的应用有了更全面的认识。

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我是一名对模式识别和机器学习领域感兴趣的研究生,而MATLAB在这些领域有着广泛的应用。《MATLAB基础与应用教程》这本书,为我提供了非常宝贵的学习资源。在模式识别方面,它详细介绍了各种经典的模式识别算法,如k近邻算法、支持向量机(SVM)、决策树等,并给出了在MATLAB中的实现方法。我印象深刻的是,书中通过一些实际的数据集,例如图像分类、文本识别等,来演示如何使用MATLAB来构建和训练这些模型。这让我能够快速地将这些算法应用于我的研究课题中。在机器学习方面,本书也做了相当深入的探讨。它涵盖了监督学习、无监督学习、半监督学习等多种学习范式,并介绍了一些常用的机器学习工具箱。令我惊喜的是,书中还涉及了一些更前沿的机器学习技术,比如深度学习的基础概念。虽然这部分内容相对来说可能更偏向于进阶,但作者通过清晰的讲解和相对简单的示例,让我对这些高级概念有了初步的了解。这本书的优点在于,它将复杂的机器学习理论与MATLAB的实际操作完美结合,让理论知识不再是纸上谈兵,而是能够通过仿真和分析得到验证和深化。

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