MATLAB應用教程

第1章  MATLAB概述 1
1.1  MATLAB簡介 1
1.1.1  什么是MATLAB 1
1.1.2  MATLAB的特點 2
1.1.3  MATLAB系統(tǒng) 5
1.2  MATLAB的安裝和卸載 6
1.3  MATLAB用戶操作 8
1.3.1  命令窗口 8
1.3.2  M文件 10
1.3.3  幫助窗口 12
1.3.4  工作窗口 12
1.3.5  圖形窗口 13
1.3.6  搜索路徑 13
1.4  查詢幫助命令 14
1.4.1  help命令 14
1.4.2  lookfor函數(shù)的使用 15
1.4.3  模糊尋找 16
1.5  本章小結(jié) 16
第2章  數(shù)值計算 17
2.1  數(shù)組運算 17
2.1.1  數(shù)組的創(chuàng)建與操作 17
2.1.2  數(shù)組運算 21
2.2  矩陣及其操作 26
2.2.1  矩陣的創(chuàng)建 26
2.2.2  矩陣的擴展 36
2.2.3  矩陣的重構(gòu) 39
2.3  MATLAB矩陣元素的運算 40
2.3.1  矩陣加減運算 40
2.3.2  矩陣乘運算 41
2.3.3  矩陣除運算 41
2.3.4  矩陣冪運算 42
2.3.5  矩陣元素的查找 43
2.3.6  矩陣元素的排序 45
2.3.7  矩陣元素的求和 46
2.3.8  矩陣元素的求積 46
2.3.9  矩陣元素的差分 48
2.4  矩陣分析 49
2.4.1  向量和矩陣的范數(shù) 49
2.4.2  矩陣的秩 50
2.4.3  矩陣的行列式 50
2.4.4  矩陣的跡 51
2.4.5  矩陣的化零矩陣 51
2.4.6  矩陣的求逆 52
2.4.7  矩陣的分解 53
2.4.8  矩陣特征值和特征向量 57
2.4.9  矩陣的超越函數(shù) 58
2.5  稀疏矩陣 61
2.5.1  稀疏矩陣的存儲方式 61
2.5.2  稀疏矩陣的生成 61
2.5.3  稀疏矩陣的運算 68
2.6  本章小結(jié) 70
第3章  結(jié)構(gòu)體和單元數(shù)組 71
3.1  結(jié)構(gòu)體 71
3.1.1  結(jié)構(gòu)體的創(chuàng)建 71
3.1.2  獲取結(jié)構(gòu)體內(nèi)部數(shù)據(jù) 74
3.1.3  結(jié)構(gòu)體操作函數(shù) 75
3.1.4  結(jié)構(gòu)體嵌套 76
3.1.5  結(jié)構(gòu)體函數(shù) 77
3.2  單元數(shù)組 78
3.2.1  單元數(shù)組的創(chuàng)建 78
3.2.2  單元數(shù)組的顯示 80
3.2.3  單元數(shù)組的圖形顯示 80
3.2.4  單元數(shù)組的訪問 81
3.2.5  單元數(shù)組的刪除和重新定義 82
3.2.6  單元數(shù)組的操作函數(shù) 83
3.3  本章小結(jié) 84
第4章  字符串 85
4.1  創(chuàng)建字符串 85
4.1.1  創(chuàng)建單行字符串 85
4.1.2  創(chuàng)建多行字符串 86
4.2  字符串操作 87
4.2.1  字符串的比較 87
4.2.2  字符串的替換和查找 89
4.2.3  其他操作 90
4.3  字符數(shù)組與數(shù)值數(shù)組間的相互轉(zhuǎn)換 92
4.4  本章小結(jié) 94
第5章  MATLAB程序設(shè)計 95
5.1  MATLAB分支控制語句 95
5.1.1  順序結(jié)構(gòu) 95
5.1.2  if-else-end分支結(jié)構(gòu) 96
5.1.3  switch-case和otherwise 99
5.1.4  for循環(huán)結(jié)構(gòu) 100
5.1.5  while循環(huán)結(jié)構(gòu) 103
5.2  交互式程序控制命令 104
5.2.1  input和disp命令 104
5.2.2  pause命令 106
5.2.3  continue命令 106
5.2.4  break命令 106
5.2.5  echo命令 108
5.3  程序終止的return語句 108
5.4  錯誤控制的try-catch結(jié)構(gòu) 109
5.5  本章小結(jié) 110
第6章  M文件 111
6.1  變量 111
6.1.1  變量的命名 111
6.1.2  變量的類型 111
6.1.3  MATLAB默認的特殊變量 113
6.1.4  流程控制變量 113
6.2  M文件和MATLAB編程概述 114
6.2.1  M文件概述 114
6.2.2  MATLAB的工作模式 117
6.3  M文件結(jié)構(gòu)實例 118
6.3.1  M文件的一般結(jié)構(gòu) 118
6.3.2  腳本文件實例 119
6.3.3  函數(shù)文件實例 119
6.4  函數(shù)類型 123
6.4.1  匿名函數(shù) 123
6.4.2  M文件主函數(shù) 124
6.4.3  子函數(shù) 124
6.4.4  嵌套函數(shù) 125
6.4.5  私有函數(shù) 125
6.4.6  重載函數(shù) 125
6.5  本章小結(jié) 125
第7章  數(shù)據(jù)分析 127
7.1  數(shù)據(jù)插值 127
7.1.1  一維插值 127
7.1.2  二維插值 128
7.2  曲線擬合 129
7.3  函數(shù)極限 131
7.4  函數(shù)求導 131
7.5  數(shù)值積分 132
7.5.1  一元函數(shù)的數(shù)值積分 132
7.5.2  多重數(shù)值積分 134
7.6  本章小結(jié) 135
第8章  繪制二維圖形 137
8.1  MATLAB圖形窗口概述 137
8.2  二維繪圖 139
8.2.1  基本繪圖流程 139
8.2.2  plot命令 139
8.2.3  設(shè)置曲線格式和標記點格式 141
8.2.4  子圖繪制 142
8.2.5  疊加繪制 143
8.2.6  坐標軸設(shè)置 144
8.2.7  對數(shù)坐標系繪圖 146
8.2.8  繪制雙縱坐標曲線圖 147
8.2.9  極坐標繪圖 147
8.3  二維特殊繪圖 148
8.3.1  條形圖和面域圖 148
8.3.2  餅形圖 150
8.3.3  直方圖 151
8.3.4  等高線圖 151
8.3.5  向量圖 152
8.3.6  網(wǎng)格圖繪制 153
8.3.7  曲面圖繪制 155
8.3.8  其他特殊繪圖指令 156
8.3.9  函數(shù)繪制 158
8.4  本章小結(jié) 159
第9章  繪制三維圖形 161
9.1  創(chuàng)建三維圖形 161
9.1.1  三維圖形概述 161
9.1.2  三維曲線圖 162
9.1.3  三維曲面圖 164
9.2  特殊的三維圖形 167
9.2.1  三維柱狀圖示例 167
9.2.2  散點圖 168
9.2.3  火柴桿圖 169
9.2.4  等高線圖 170
9.2.5  瀑布圖 171
9.2.6  簡易繪圖函數(shù) 171
9.3  顯示與控制三維圖形 173
9.3.1  顏色控制 173
9.3.2  坐標控制 175
9.3.3  視角控制 176
9.4  繪制動畫圖形 177
9.5  四維圖形可視化 180
9.5.1  用顏色描述第四維 180
9.5.2  其他函數(shù) 182
9.6  本章小結(jié) 183
第10章  信號與系統(tǒng)應用 185
10.1  MATLAB信號處理基礎(chǔ)介紹 185
10.1.1  連續(xù)時間系統(tǒng)的時域信號處理 185
10.1.2  離散時間系統(tǒng)及其實現(xiàn) 189
10.1.3  離散時間信號的基本運算 201
10.2  MATLAB信號積分變換 211
10.2.1  傅里葉變換及其反變換 211
10.2.2  Z變換定義與性質(zhì) 220
10.2.3  離散余弦變換 221
10.3  MATLAB統(tǒng)計信號處理 223
10.3.1  相關(guān)性 223
10.3.2  重新采樣 224
10.3.3  窗函數(shù) 230
10.3.4  功率譜估計 233
10.3.5  現(xiàn)代譜分析 241
10.3.6  時頻分析 244
10.3.7  特殊變換方法 245
10.4  本章小結(jié) 249
第11章  數(shù)字信號處理 251
11.1  IIR濾波器的設(shè)計 251
11.1.1  IIR濾波器優(yōu)勢 251
11.1.2  IIR濾波器設(shè)計過程 251
11.1.3  經(jīng)典法IIR濾波器設(shè)計 252
11.1.4  雙線性變換法IIR濾波器設(shè)計 271
11.2  FIR濾波器設(shè)計 275
11.2.1  窗函數(shù)FIR濾波器設(shè)計 276
11.2.2  最小二乘法FIR濾波器設(shè)計 291
11.2.3  其他設(shè)計方法 293
11.3  本章小結(jié) 299
第12章  參數(shù)建模 301
12.1  時域建模 301
12.1.1  AR模型 301
12.1.2  MA模型 306
12.1.3  ARMA模型 309
12.2  頻域建模 315
12.2.1  非參量類方法 316
12.2.2  參數(shù)法 323
12.2.3  Subspace Methods子空間法 326
12.2.4  譜分析綜合應用 327
12.3  信號處理GUI工具 337
12.3.1  信號處理綜合工具 337
12.3.2  波形查看器 338
12.3.3  譜分析查看器 338
12.3.4  濾波可視化工具 339
12.3.5  濾波器設(shè)計與分析工具 340
12.3.6  濾波器處理工具 341
12.4  本章小結(jié) 343
第13章  圖像處理工具箱 345
13.1  MATLAB圖像處理基礎(chǔ)知識 345
13.1.1  MATLAB圖像表達方式 345
13.1.2  MATLAB支持的圖像文件格式 346
13.1.3  MATLAB圖像的類型 346
13.1.4  MATLAB圖像類型轉(zhuǎn)換 349
13.1.5  MATLAB圖像數(shù)據(jù)的讀寫 355
13.2  圖像顯示 357
13.2.1  標準圖像顯示技術(shù) 357
13.2.2  特殊圖像顯示技術(shù) 360
13.3  圖像運算 363
13.3.1  代數(shù)運算 363
13.3.2  幾何運算 365
13.4  圖像數(shù)據(jù)變換 368
13.4.1  二維傅里葉變換 368
13.4.2  離散余弦變換 369
13.4.3  其他變換 371
13.5  圖像分析 374
13.5.1  像素值及統(tǒng)計 374
13.5.2  灰度圖邊緣檢測 377
13.5.3  四叉樹分解 379
13.6  圖像調(diào)整 380
13.6.1  灰度的調(diào)整 380
13.6.2  增強圖像色彩 381
13.7  圖像平滑 382
13.7.1  線性濾波 382
13.7.2  中值濾波 383
13.7.3  自適應濾波 383
13.8  圖像區(qū)域處理 384
13.8.1  區(qū)域濾波 384
13.8.2  區(qū)域填充 385
13.8.3  移除小對象 386
13.9  形態(tài)學操作 387
13.9.1  圖像膨脹 387
13.9.2  圖像腐蝕 388
13.9.3  形態(tài)學重建 388
13.10  本章小結(jié) 389
第14章  句柄圖形對象 391
14.1  句柄圖形對象概述 391
14.2  get和set函數(shù) 391
14.3  根對象 393
14.4  圖形窗口對象 394
14.5  核心圖形對象 394
14.6  本章小結(jié) 400
第15章  圖形用戶界面(GUI) 401
15.1  圖形用戶界面(GUI)簡介 401
15.1.1  GUI程序概述 401
15.1.2  打開GUIDE開發(fā)環(huán)境 401
15.2  使用GUIDE創(chuàng)建GUI界面 403
15.2.1  設(shè)置組件屬性 403
15.2.2  幾何排列工具 403
15.2.3  設(shè)計菜單 404
15.2.4  對象瀏覽器 405
15.3  對話框?qū)ο?405
15.3.1  公共對話框 406
15.3.2  一般對話框 407
15.4  建立菜單 412
15.5  本章小結(jié) 413
第16章  外部接口操作 415
16.1  數(shù)據(jù)基本操作 415
16.2  底層文件基本I/O操作 416
16.3  文件的讀寫 418
16.3.1  讀寫二進制文件 418
16.3.2  讀寫記事本數(shù)據(jù) 420
16.3.3  讀寫電子表格數(shù)據(jù) 421
16.3.4  讀寫聲音文件 424
16.3.5  讀寫視頻文件 425
16.4  本章小結(jié) 426