MATLAB基础应用与数学建模

本书以MathWorks公司最新推出的MATLAB R2024a软件为基础，系统讲解了MATLAB基本环境和操作方法及在数学建模中的应用；分章阐述了矩阵计算、数值计算、符号计算、数据可视化、数据分析、M文件编写、文件读写、MATLAB编译器、应用程序接口等内容；并结合相关的函数或命令，精心编写了一些数学建模方面的示例，用来详细说明具体函数和命令的使用方法，并在每章的小结中给出了软件使用的经验技巧等供读者参考，是一本软件基础知识与数学建模应用相结合的学习手册。

目 录
第一部分 基础知识
第1章　Matlab概述
1.1　Matlab简介
1.1.1 Matlab的发展
1.1.2 Matlab的主要特点
1.2　Matlab的安装
1.3　Matlab的目录结构
1.4　Matlab的工作环境
1.4.1 操作界面简介
1.4.2 运行命令窗口
1.4.3 命令窗口的显示方式
1.4.4 数值结果的显示方式
1.4.5 命令窗口的标点符号
1.4.6 输入变量
1.4.7 处理复数
1.4.8 命令窗口的控制命令
1.4.9 使用历史窗口
1.4.10 使用实录命令
1.4.11 当前目录浏览器和路径管理
1.4.12 设置当前目录
1.4.13 Matlab的搜索路径
1.4.14 工作空间浏览器和数组编辑器
1.4.15 变量的编辑命令
1.4.16 数组编辑器
1.4.17 存取数据文件
1.5　Matlab的通用命令
1.6　使用Matlab帮助系统
1.6.1 纯文本帮助
1.6.2 演示（demo）帮助
1.6.3 帮助导航/浏览器
1.6.4帮助文件目录窗口
1.6.5帮助文件索引窗口
1.6.6帮助文件搜索窗口
1.7　本章小结
第2章　Matlab基础知识
2.1　数据类型
2.1.1　数值类型
2.1.2　逻辑类型
2.1.3　字符和字符串
2.1.4　函数句柄
2.1.5　结构体类型
2.1.6　单元数组类型
2.2　基本矩阵操作
2.2.1　矩阵的构造
2.2.2　矩阵大小的改变
2.2.3　矩阵下标引用
2.2.4　矩阵信息的获取
2.2.5　矩阵结构的改变
2.2.6　稀疏矩阵
2.3　运算符和特殊符号
2.3.1　算数运算符
2.3.2　关系运算符
2.3.3　逻辑运算符
2.3.4　运算优先级
2.4　字符串处理函数
2.4.1　字符串的构造
2.4.2　字符串比较函数
2.4.3　字符串查找和替换函数
2.4.4　字符串――数值转换
2.5 本章小结
第3章　矩阵和数组
3.1　矩阵的创建与组合
3.1.1　创建简单矩阵
3.1.2　创建特殊矩阵
3.1.3　矩阵的合并
3.2　矩阵的寻访与赋值
3.2.1　矩阵的标识
3.2.2　矩阵的寻访
3.2.3　矩阵的赋值
3.3　进行数组运算的常用函数
3.3.1　函数数组运算规则的定义
3.3.2　进行数组运算的常用函数
3.4　查询矩阵信息
3.4.1　矩阵的形状信息
3.4.2　矩阵的数据类型
3.4.3　矩阵的数据结构
3.5　数组运算与矩阵运算
3.6　矩阵的重构
3.6.1　矩阵元素的扩展与删除
3.6.2　矩阵的重构
3.7　稀疏矩阵
3.7.1　稀疏矩阵的存储方式
3.7.2　稀疏矩阵的创建
3.7.3　稀疏矩阵的运算
3.7.4　稀疏矩阵的交换与重新排序
3.7.5　稀疏矩阵视图
3.8　多维数组
3.8.1　多维数组的创建
3.8.2　多维数组的寻访与重构
3.9　多项式的表达式及其操作
3.9.1　多项式的表达式和创建
3.9.2　多项式运算函数
3.10 本章小结
第4章　Matlab基本编程
4.1　脚本和函数
4.1.1　函数
4.1.2　脚本
4.1.3　子函数与私有目录
4.1.4　P码文件
4.2　Matlab中的变量和语句
4.2.1　变量类型
4.2.2　M文件的流控制语句
4.3　程序的调试(Debug)
4.3.1　直接调试法
4.3.2　工具调试法
4.4　函数的设计和实现
4.4.1　建立数学模型
4.4.2　编写代码
4.4.3　运行程序
4.5 本章小结
第5章 数据可视化
5.1 图形绘制示例
5.2 二维图形绘制
5.2.1 plot函数
5.2.2 线型、标记和颜色
5.2.3 图形坐标轴设置
5.2.4 多个图形迭绘及多个图形窗口
5.2.5 子图绘制
5.2.6 交互式绘图和屏幕刷新
5.2.7 plotyy函数绘制双坐标轴
5.2.8 easy绘图命令
5.3 三维图形绘制
5.3.1 曲线图绘制
5.3.2 网格图绘制
5.3.3 曲面图的绘制
5.3.4 绘制等值线图
5.4 四维图形可视化
5.4.1 slice切片命令
5.4.2 其他slice函数
5.4.3 等值面图绘制
5.5 复数变量图形绘制
5.6 特殊图形绘制
5.6.1 area区域绘图
5.6.2 pie饼图绘制
5.6.3 直方图和梯形图
5.6.4 矢量分布图绘制
5.6.5 误差线图形绘制
5.6.6 离散数据绘制
5.6.7 伪色彩图绘制
5.6.8 极坐标图形绘制
5.7 图形的打印输出
5.8 本章小结
第6章 数据分析
6.1 数据插值
6.1.1 一维插值
6.1.2 二维插值
6.1.3 样条插值
6.2 曲线拟合
6.3 图形界面曲线拟合
6.3.1 曲线拟合示例
6.3.2 拟合残差图形绘制
6.3.3 数据预测
6.4 傅里叶分析
6.4.1 离散傅里叶变换
6.4.2 傅里叶变换相关的常用函数
6.4.3 傅里叶级数
6.4.4 使用FFT进行插值
6.5 优化问题
6.5.1 非线性无约束优化
6.5.2 约束条件下的非线性优化
6.5.3 最小最大值的优化问题
6.5.4 线性规划求解
6.6 常微分方程
6.6.1 常微分方程介绍
6.6.2 常微分方程求解
6.6.3 加权常微分方程
6.6.4 延迟微分方程
6.6.5 常微分方程的边界问题
6.7 函数的零点问题
6.7.1 一元函数的零点
6.7.2 多元函数的零点
6.8 数值积分
6.8.1 一元函数的数值积分
6.8.2 多重数值积分
6.9 概率论和数理统计
6.9.1 概率分布
6.9.2 数据分布分析
6.9.3 假设检验
6.10 本章小结
第7章 符号计算
7.1 符号对象和符号表达式
7.1.1 符号对象的创建命令
7.1.2 符号对象的创建示例
7.1.3 符号计算中的运算符和函数
7.1.4 符号对象的类别识别命令
7.1.5 符号表达式中的变量确定
7.1.6 符号精度计算
7.2 符号表达式操作
7.3 符号表达式的替换
7.4 符号函数的操作
7.4.1 反函数操作
7.4.2 复合函数操作
7.5 符号微积分
7.5.1 级数求和
7.5.2 符号极限
7.5.3 符号微分
7.5.4 符号积分
7.6 符号积分变换
7.6.1 傅里叶变换及其反变换
7.6.2 拉普拉斯变换及其反变换
7.6.3 Z变换及其反变换
7.7 符号代数方程求解
7.8 符号微分方程求解
7.9 利用Maple进行符号计算
7.9.1 Maple函数的使用
7.9.2 Maple经典函数的调用
7.9.3 Maple库函数的帮助
7.10 符号分析可视化
7.10.1 funtool分析界面
7.10.2 taylortool分析界面
7.11 本章小结
第8章 Simulink仿真系统
8.1 Simulink基础知识
8.1.1 Simulink的启动
8.1.2 Simulink创建仿真示例
8.1.3 模块库浏览器
8.1.4 Simulink模型窗口
8.1.5 模型窗口的菜单栏
8.2 Simulink模型操作
8.2.1 Simulink模型的原理
8.2.2 模块的操作
8.2.3 信号线的操作
8.3 Simulink信号
8.3.1 常见的信号
8.3.2 复数信号
8.3.3 虚拟信号和信号总线
8.3.4 创建信号组
8.3.5 自定义信号源
8.4 常用的Sink模块
8.5 Simulink仿真系统的设置
8.5.1 解算器(Solver)的设置
8.5.2 仿真数据的输入输出设置
8.5.3 仿真诊断设置
8.6 线性连续系统建模
8.6.1 使用积分模块
8.6.2 使用积分器求解微分方程
8.6.3 传递函数进行仿真
8.6.4 状态空间方法进行系统仿真
8.7 非线性连续系统建模
8.7.1 非线性仿真系统建模简介
8.7.2 任意非线性函数的仿真
8.8 封装子系统创建和受控执行
8.8.1 使用模块组合子系统
8.8.2 通过子系统模块创建子系统
8.8.3 封装子系统
8.8.4 使能控制子系统
8.8.5 触发控制子系统
8.9 离散时间系统和混合系统
8.10 命令方式运行Simulink
8.11 本章小结
第9章 句柄图形
9.1 句柄图形体系
9.1.1 图形对象
9.1.2 句柄对象
9.1.3 对象属性
9.1.4 图形对象句柄创建示例
9.2 图形对象创建
9.2.1 创建图形对象
9.2.2 访问图形对象句柄
9.2.3 使用句柄操作图形对象
9.3 图形对象设置
9.3.1 用set命令设置属性
9.3.2 图形的默认属性
9.3.3 句柄图形的通用属性
9.4 高级绘图对象
9.4.1 Nextplot属性
9.4.2 Newplot命令
9.4.3 高级绘图命令
9.5 坐标轴对象
9.5.1 坐标轴的几何属性
9.5.2 坐标轴的刻度属性
9.5.3 坐标轴的照相机属性
9.5.4 坐标轴的尺度、方向属性
9.6 本章小结
第10章 文件读取I/O
10.1 工作空间数据读取
10.2 数据文件的导入和导出
10.3 底层文件读取I/O
10.4 文件名称处理
10.5 处理二进制文件
10.5.1 读取M文件
10.5.2 读取文本文件
10.5.3 写入文本文件
10.6 处理文本文件
10.6.1 使用csvread读取文本文件
10.6.2 使用dlmread读入数据
10.6.3 使用textread读入文件
10.6.4 使用textscan读入数据
10.6.5 使用csvwrite输出文本数据
10.6.6 使用dlmwrite输出数据
10.7 图像文件读入和输出
10.7.1 图像文件读入
10.7.2 图像文件输出
10.8 本章小结
第11章 Matlab的编译器
11.1 编译器概述
11.2 编译器的安装和配置
11.2.1 安装前提
11.2.2 编译器的安装
11.2.3 配置编译器
11.3 编译过程
11.3.1 安装MCR
11.3.2 MCR编译过程
11.4 编译命令
11.5 编译生成独立运行程序
11.5.1 编译M文件
11.5.2 M文件和C文件的混合编译
11.5.3 编译图形绘制M文件
11.6 调用M文件中的函数接口
11.7 编译生成共享库函数
11.8 本章小结
第12章 应用程序接口
12.1 C语言MEX文件
12.1.1 MEX文件的数据
12.1.2 C-MEX文件的调用
12.1.3 创建MEX文件
12.2 FORTRAN语言的MEX文件
12.2.1 FORTRAN-MEX函数的调用
12.2.2 MEX函数
12.3 MAT文件
12.3.1 MAT函数
12.3.2 C语言创建MAT文件
12.3.3 FORTRAN语言创建MAT文件
12.4 Matlab的引擎技术
12.4.1 Matlab引擎技术介绍
12.4.2 创建使用引擎技术程序
12.5 Java语言接口
12.5.1 Matlab中的Java接口
12.5.2 Java接口程序应用
12.6 本章小结
第二部分 综合应用
第13章 数学建模综合应用一
第14章 数学建模综合应用二
第15章 数学建模综合应用三
第16章 数学建模综合应用四
附录：Matlab 常用命令集