第一部分MATLAB基础知识

第1章MATLAB概述

1.1 MATLAB简介

1.2 MATLAB的特点及应用领域

1.3 MATLAB R2016a的工作环境

1.3.1操作界面

1.3.2命令行窗口

1.3.3命令历史记录窗口

1.3.4输入变量

1.3.5当前文件夹窗口和路径管理

1.3.6搜索路径

1.3.7工作区窗口和数组编辑器

1.3.8变量的编辑命令

1.3.9存取数据文件

1.4 MATLAB R2016a的帮助系统

1.4.1纯文本帮助

1.4.2演示帮助

1.4.3帮助导航

1.4.4帮助文件窗口

1.4.5帮助文件索引窗

本章小结

第2章MATLAB基础

2.1基本概念

2.1.1 MATLAB数据类型概述

2.1.2整数类型

2.1.3浮点数类型

2.1.4复数

2.1.5无穷量（ Inf）和非数值量（NaN ）

2.1.6数值类型的显示格式

2.1.7确定数值类型的函数

2.1.8常量与变量

2.1.9标量、向量、矩阵与数组

2.1.10字符串

2.1.11运算符

2.1.12命令、函数、表达式和语句

2.2向量运算

2.2.1向量的生成

2.2.2向量的加减和数乘运算

2.2.3向量的点、叉积运算

2.3矩阵运算

2.3.1矩阵元素的存储次序

2.3.2矩阵元素的表示及相关操作

2.3.3矩阵的创建

2.3.4矩阵的代数运算

2.4字符串运算

2.4.1字符串变量与一维字符数组

2.4.2对字符串的多项操作

2.4.3二维字符数组

本章小结

第3章 数组

3.1 MATLAB中的数组

3.2数组的创建

3.2.1创建空数组

3.2.2创建一维数组

3.2.3创建二维数组

3.2.4创建三维数组

3.2.5创建低维标准数组

3.2.6创建高维标准数组

3.3数组的属性

3.3.1数组结构

3.3.2数组大小

3.3.3数组维度

3.3.4数组数据类型

3.3.5数组内存的占用

3.4创建特殊数组

3.4.1 0-1数组

3.4.2对角数组

3.4.3随机数组

3.4.4魔方数组

3.5数组操作

3.5.1数组的保存和装载

3.5.2数组索引和寻址

3.5.3数组的扩展和裁剪

3.5.4数组形状的改变

3.5.5数组运算

3.5.6数组的查找

3.5.7数组的排序

3.5.8高维数组的降维操作

3.6多维数组及其操作

3.6.1 多维数组的属性

3.6.2多维数组的操作

3.7关系运算和逻辑运算

3.7.1关系运算

3.7.2逻辑运算

3.7.3常用函数

本章小结

第4章 矩阵

4.1矩阵的基本特征参数

4.1.1矩阵的基本参数

4.1.2条件数、矩阵的稳定性

4.1.3特征值和特征向量的基本概念

4.2矩阵的生成

4.2.1实数值矩阵输入

4.2.2复数矩阵输入

4.2.3符号矩阵的生成

4.2.4大矩阵的生成

4.3矩阵运算

4.3.1矩阵分析

4.3.2矩阵特征值和特征向量的计算

4.4矩阵分解

4.4.1 Cholesky分解

4.4.2使用Cholesky分解求解方程组

4.4.3不完全Cholesky分解

4.4.4 LU分解

4.4.5不完全RU分解

4.4.6 QR分解

4.4.7操作QR分解结果

4.4.8奇异值分解

4.5常用的数学函数

4.5.1三角函数

4.5.2指数和对数函数

4.5.3复数函数

4.6稀疏矩阵技术

4.6.1基本稀疏矩阵

4.6.2稀疏矩阵的函数

本章小结

第5章 符号运算

5.1符号运算的基本概念

5.1.1符号对象

5.1.2创建符号对象与函数命令

5.1.3符号常量

5.1.4符号变量

5.1.5符号表达式、符号函数与符号方程

5.1.6函数命令findsym（）

5.1.7数组、矩阵与符号矩阵

5.2符号运算的基本内容

5.2.1符号变量代换及其函数subs（）

5.2.2符号对象转换为数值对象的函数

5.2.3符号表达式的化简

5.2.4符号运算的其他函数

5.2.5两种特定的符号运算函数

5.3符号微积分运算及应用

5.3.1 MATLAB符号极限运算

5.3.2符号函数微分运算

5.3.3符号函数积分运算

5.3.4符号卷积

5.3.5符号积分的变换

5.4符号矩阵及其运算

5.4.1符号矩阵的建立与访问

5.4.2符号矩阵的基本运算

5.4.3符号矩阵的化简

5.4.4符号矩阵的微分与积分

5.4.5符号矩阵的Laplace变化

5.5 MATLAB符号方程求解

5.5.1 符号代数方程求解

5.5.2符号微分方程求解

5.6符号函数图形计算器

5.6.1符号函数图形计算器的界面

5.6.2符号函数图形计算器的输入框操作

5.6.3符号函数图形计算器的按钮操作

本章小结

第二部分MATLAB数据处理

第6章MATLAB二维绘图

6.1数据图像绘制简介

6.1.1离散数据可视化

6.1.2连续函数可视化

6.2二维图形的基本绘图命令

6.2.1二维图形绘制步骤

6.2.2二维图形基本绘图命令plot

6.2.3快速方程式画图（fplot,ezplot）

6.3二维图形的修饰

6.3.1色彩、线型和点型

6.3.2坐标轴的调整

6.3.3刻度和分格线

6.3.4设置坐标框

6.3.5图形标识

6.3.6图案填充

6.4子图绘制法

6.5特殊图形的绘制

6.5.1特殊坐标图形的绘制

6.5.2特殊二维图形的绘制

6.6二维绘图的实际应用

本章小结

第7章MATLAB三维绘图

7.1三维绘图基础

7.1.1三维绘图基本步骤

7.1.2三维绘图基本命令

7.1.3三维坐标标记及图形标记

7.2三维网格曲面

7.2.1绘制三维曲面

7.2.2栅格数据的生成

7.2.3网格曲面的绘制命令

7.2.4隐藏线的显示和关闭

7.3三维阴影曲面的绘制

7.3.1带有等高线的阴影曲面绘制

7.3.2具有光照效果的阴影曲面绘制

7.4三维图形的控制

7.4.1设置视角位置

7.4.2设置坐标轴

7.5三维图形特殊处理

7.5.1透视、裁剪和镂空

7.5.2色彩控制

7.5.3照明和材质处理

7.5.4简洁绘图指令

7.6特殊三维图形

7.6.1螺旋线

7.6.2抛物面

7.6.3柱状图

7.6.4柱体

7.6.5饼状图

7.6.6双曲面

7.6.7三维等高线

7.6.8三维离散序列图

7.6.9其他图形

7.7三维绘图的实际应用

本章小结

第8章 数据分析

8.1插值

8.1.1一维插值命令及实例

8.1.2二维插值命令及实例

8.1.3样条插值

8.2曲线拟合

8.2.1多项式拟合

8.2.2加权最小方差（WLS）拟合原理及实例

8.3曲线拟合图形界面

8.3.1曲线拟合

8.3.2绘制拟合残差图形

8.3.3进行数据预测

8.4傅里叶分析

8.4.1离散傅里叶变换

8.4.2 FFT和DFT

8.5图像数据分析处理

本章小结

第9章 微积分方程

9.1微分方程的基础及其应用

9.1.1微分方程的概念

9.1.2常微分方程的解

9.1.3微分方程的数值解法

9.1.4偏微分方程的数值解

9.2积分方程的基础及其应用

9.2.1 积分的有关理论

9.2.2数值积分的MATLAB应用

9.2.3高斯积分的MATLAB应用

9.2.4反常积分的MATLAB应用

9.2.5重积分的MATLAB应用

9.3多种求积算法的分析比较

9.3.1牛顿-科茨求积公式及其MATLAB实现

9.3.2复化求积公式及其MATLAB实现

9.3.3龙贝格求积公式及其MATLAB实现

9.3.4高斯-勒让德求积公式及其MATLAB实现

9.3.5各种求积公式的分析比较

9.4 MATLAB求方程极值解

9.4.1一元函数的极限

9.4.2多元函数的极值

本章小结

第10章MATLAB优化

10.1常见优化问题

10.1.1无约束非线性优化

10.1.2有约束规划

10.1.3目标规划

10.1.4最大最小化问题

10.1.5线性规划

10.1.6二次规划

10.1.7多目标规划

10.1.8非线性方程的优化解

10.2最小二乘最优问题

10.2.1约束线性最小二乘

10.2.2非线性数据（曲线）拟合

10.2.3非负线性最小二乘

10.3代数方程的求解

本章小结

第11章 概率和数理统计

11.1随机数的产生

11.1.1二项分布随机数

11.1.2泊松分布随机数

11.1.3均匀分布随机数

11.1.4正态分布随机数

11.1.5其他常见分布随机数

11.2概率密度函数

11.2.1常见分布的密度函数作图

11.2.2通用函数计算概率密度函数值

11.2.3专用函数计算概率密度函数值

11.3随机变量的数字特征

11.3.1平均值、中值

11.3.2数学期望

11.3.3协方差及相关系数

11.3.4矩和协方差矩阵

11.3.5数据比较

11.3.6方差

11.3.7常见分布的期望和方差

11.4参数估计

11.4.1常见分布的参数估计

11.4.2点估计

11.4.3区间估计

11.5假设检验

11.5.1方差已知时的均值假设检验

11.5.2正态总体均值假设检验

11.5.3分布拟合假设检验

11.6方差分析

11.6.1单因子方差分析

11.6.2双因子方差分析

11.7统计图表的绘制

本章小结

第12章 函数

12.1 M文件

12.1.1 M文件概述

12.1.2变量

12.1.3脚本文件

12.1.4函数文件

12.1.5函数调用

12.2函数类型

12.2.1匿名函数

12.2.2 M文件主函数

12.2.3嵌套函数

12.2.4子函数

12.2.5私有函数

12.2.6重载函数

12.3参数传递

12.3.1 MATLAB参数传递概述

12.3.2输入和输出参数的数目

12.3.3可变数目的参数传递

12.3.4返回被修改的输入参数

12.3.5全局变量

本章小结

第三部分MATLAB程序和GUI设计

第13章MATLAB程序设计

13.1 MATLAB的程序结构

13.1.1 if分支结构

13.1.2 switch分支结构

13.1.3 while循环结构

13.1.4 for循环结构

13.2 MATLAB的控制语句

13.2.1 continue命令

13.2.2 break命令

13.2.3 return命令

13.2.4 input命令

13.2.5 keyboard命令

13.3 MATLAB文件操作

13.4程序调试

13.4.1程序调试命令

13.4.2程序常见的错误类型

13.5 MATLAB程序优化

13.5.1效率优化（时间优化

13.5.2内存优化（空间优化）

13.5.3几个常用的算法程序

本章小结

第14章 经典智能算法的MATLAB实现

14.1免疫算法的MATLAB实现

14.1.1基本原理

14.1.2程序设计

14.1.3经典应用

14.2小波分析算法的MATLAB实现

14.2.1基本原理

14.2.2程序设计

14.2.3经典应用

14.3 PID控制器的实现

14.3.1 基本原理

14.3.2经典应用

本章小结

第15章 图形用户界面

15.1创建GUI对象

15.1.1用M文件创建GUI对象

15.1.2使用GUIDE创建GUI对象

15.2定制标准菜单

15.3编写回调函数

15.4创建现场菜单

15.4.1编写GUI的程序代码

15.4.2演示GUI对象

15.5 GUI对象的应用

15.5.1控件区域框

15.5.2静态文本框、滑动键、检录框示例

15.5.3可编辑框、弹出框、列表框、按键示例

本章小结

第16章 神经网络GUI设计

16.1人工神经网络基本原理

16.2常规神经网络GUI

16.3专业神经网络GUI

16.3.1 神经网络拟合GUI

16.3.2神经网络模式识别GUI

16.3.3神经网络聚类GUI

本章小结

第四部分Simulink应用和MATLAB工具箱

第17章Simulink基础

17.1基本介绍

17.1.1 Simulink工作环境

17.1.2模块库介绍

17.1.3 Simulink仿真基本步骤

17.2模块操作

17.2.1 Simulink模块类型

17.2.2自动连接模块

17.2.3手动连接模块

17.2.4设置模块特定参数

17.2.5设置输出提示

17.3模型的创建

17.3.1信号线操作

17.3.2对模型的注释

17.3.3常用的Source信源

17.3.4常用的Sink信宿

17.3.5仿真的配置

17.3.6启动仿真

17.4 Simulink系统仿真

17.4.1仿真基础

17.4.2输出信号的显示

17.4.3简单系统的仿真分析

本章小结

第18章Simulink子系统

18.1子系统介绍

18.2条件执行子系统

18.2.1使能子系统

18.2.2触发子系统

18.2.3触发使能子系统

18.3自定义库操作

本章小结

第19章Simulink仿真与调试

19.1仿真配置

19.1.1求解器的概念

19.1.2仿真的设置

19.1.3诊断设置

19.2优化仿真性能

19.2.1提高仿真速度

19.2.2提高仿真精度

19.3模型调试

19.3.1启动调试器

19.3.2调试器的图形用户接口

19.3.3调试器的命令行接口

19.3.4调试器命令

19.4显示模型信息

19.4.1显示模型中模块的执行顺序

19.4.2显示模块

本章小结

第20章 神经网络工具箱

20.1神经网络MATLAB工具箱

20.1.1感知器工具箱的函数

20.1.2线性神经网络工具箱函数

20.1.3 BP神经网络工具箱函数

20.1.4 RBF网络工具箱函数

20.1.5 Hopfield网络工具箱函数

20.1.6竞争型神经网络工具箱函数

20.2神经网络Simulink工具箱

20.3经典应用

20.3.1遗传算法优化神经网络

20.3.2基于Simulink的神经网络控制系统

本章小结

第21章 信号处理工具箱

21.1信号处理工具箱建模

21.2信号的产生

21.2.1锯齿波、三角波和矩形波发生器

21.2.2周期sinc波

21.2.3高斯调幅正弦波

21.2.4调频信号

21.2.5高斯分布随机序列

21.3随机信号处理

21.3.1随机信号的互相关函数

21.3.2随机信号的互协方差函数

21.3.3谱分析——psd函数

21.3.4谱分析——pwelch函数

21.4模拟滤波器设计

21.4.1巴特沃斯滤波器

21.4.2切比雪夫Ⅰ型滤波器

21.4.3切比雪夫Ⅱ型滤波器

21.5 IIR数字滤波器设计

21.5.1巴特沃斯数字滤波器设计

21.5.2切比雪夫Ⅰ型数字滤波器设计

21.5.3切比雪夫Ⅱ型数字滤波器设计

本章小结

第22章 图像处理工具箱

22.1查看图像文件信息

22.2显示图像

22.2.1默认显示方式

22.2.2添加颜色条

22.2.3显示多帧图像

22.2.4显示动画

22.2.5三维材质图像

22.3图像的灰度变换

22.3.1图像的直方图

22.3.2灰度变换

22.3.3均衡直方图

22.4图像处理工具箱的应用

22.4.1道路图像阈值分割问题

22.4.2基于遗传神经网络的图像分割

本章小结

附录A MATLAB基本命令

附录B Simulink基本模块

参考文献