《MATLAB权威指南》(作者杨晓华、孔令泉)以初中级读者为对象，首先从MATLAB的使用基础讲起，再辅以MATLAB在工程中的应用案例帮助读者尽快掌握MATLAB的功能。

本书结合作者多年的MATLAB使用经验与实际工程应用案例，针对MATLAB软件的使用方法与技巧进行详细的讲解。本书在讲解过程中辅以相应的图片，使读者在阅读时一目了然，从而快速掌握书中所讲内容。

《MATLAB权威指南》(作者杨晓华、孔令泉)以MATLAB 7.14版本的功能叙述为主，由浅入深地全面讲解MATLAB软件的相关知识，本书涉及面广，涵盖一般用户需要使用的各种功能，并详细介绍MATLAB常用工具箱的使用。本书按逻辑编排，自始至终采用实例描述；内容完整且每章相对独立，是一本必不可少的MATLAB参考书。

《MATLAB权威指南》分为18章，详细介绍MATLAB的基础知识、数组及其操作、数值计算、数据分析、符号运算、关系运算与逻辑运算、函数、程序设计、数据图形可视化、图形的打印与导出、句柄图形对象、图形用户界面、Simulink仿真等内容。本书最后还重点介绍信号处理工具箱、神经网络工具箱、小波分析工具箱和图像处理工具箱的原理及其运用。

本书以实用为目标，深入浅出，实例引导，讲解详实，适合作为理工科高等院校研究生、本科生教学用书，也可作为广大科研工程技术人员的参考用书。

前言

第1章 MATLAB简介 1

1.1 MATLAB的发展史 1

1.2 MATLAB的特点及应用领域 2

1.3 MATLAB 2012a的安装 4

1.4 MATLAB 2012a的工作环境 5

1.4.1 操作界面简介 5

1.4.2 Command Window 6

1.4.3 Command History窗口 9

1.4.4 输入变量 11

1.4.5 Current Folder窗口和

路径管理 12

1.4.6 搜索路径 12

1.4.7 工作区和变量编辑器 14

1.4.8 变量的编辑命令 16

1.4.9 存取数据文件 17

1.5 MATLAB 2012a的帮助系统 18

1.5.1 纯文本帮助 18

1.5.2 演示帮助 19

1.5.3 帮助导航 21

1.5.4 帮助文件目录 21

1.5.5 帮助文件索引 22

1.6 小结 22

第2章 MATLAB语言基础 23

2.1 基本概念 23

2.1.1 MATLAB数据类型概述 23

2.1.2 整数类型 24

2.1.3 浮点数类型 26

2.1.4 复数 28

2.1.5 无穷量和非数值量 28

2.1.6 数值类型的显示格式 29

2.1.7 确定数值类型的函数 30

2.1.8 常量与变量 30

2.1.9 标量、向量、矩阵与数组 31

2.1.10 字符串 32

2.1.11 运算符 32

2.1.12 命令、函数、表达式和语句 34

2.2 向量运算 35

2.2.1 向量的生成 35

2.2.2 向量的加、减和数乘运算 37

2.2.3 向量的点积、叉积运算 37

2.3 矩阵运算 39

2.3.1 矩阵元素的存储次序 39

2.3.2 矩阵元素的表示及相关操作 40

2.3.3 矩阵的创建 43

2.3.4 矩阵的代数运算 50

2.4 字符串运算 56

2.4.1 字符串变量与一维

字符数组 56

2.4.2 对字符串的多项操作 57

2.4.3 二维字符数组 59

2.5 小结 60

第3章 数组及其操作 61

3.1 MATLAB中的数组 61

3.2 数组的创建 61

3.2.1 创建空数组 61

3.2.2 创建一维数组 62

3.2.3 创建二维数组 63

3.2.4 创建三维数组 64

3.2.5 创建低维标准数组 67

3.2.6 创建高维标准数组 69

3.3 数组的属性 70

3.3.1 数组结构 70

3.3.2 数组大小 70

3.3.3 数组维度 71

3.3.4 数组数据类型 72

3.3.5 数组内存的占用 73

3.4 创建特殊数组 73

3.4.1 0-1数组 73

3.4.2 对角数组 74

3.4.3 随机数组 75

3.4.4 魔方数组 76

3.5 数组操作 76

3.5.1 数组的保存和加载 76

3.5.2 数组的索引和寻址 77

3.5.3 数组的扩展和裁剪 79

3.5.4 数组形状的改变 85

3.5.5 数组运算 88

3.5.6 数组的查找 91

3.5.7 数组的排序 92

3.5.8 高维数组的降维操作 93

3.6 多维数组及其操作 94

3.6.1 多维数组的属性 94

3.6.2 多维数组的操作 95

3.7 小结 98

第4章 数值计算 99

4.1 矩阵分析 99

4.1.1 使用norm函数进行范数分析 99

4.1.2 使用normest函数进行范数分析 101

4.1.3 条件数分析 102

4.1.4 数值矩阵的行列式 103

4.1.5 符号矩阵的行列式 104

4.1.6 矩阵的化零矩阵 105

4.2 线性方程组求解 106

4.2.1 直接法 106

4.2.2 迭代法 108

4.3 矩阵分解 111

4.3.1 Cholesky分解 111

4.3.2 使用Cholesky分解求解线性方程组 112

4.3.3 不完全Cholesky分解 113

4.3.4 LU分解 114

4.3.5 不完全RU分解 115

4.3.6 QR分解 116

4.3.7 操作QR分解结果 118

4.3.8 奇异值分解 118

4.4 特征值分析 119

4.4.1 特征值和特征向量 119

4.4.2 稀疏矩阵的特征值和特征向量 121

4.4.3 特征值问题的条件数 121

4.4.4 特征值的复数问题 123

4.5 函数的零点 124

4.5.1 一元函数的零点 124

4.5.2 多元函数的零点 126

4.6 数值积分 127

4.6.1 一元函数的数值积分 127

4.6.2 矩形区域的多重数值积分 129

4.6.3 变量区域的多重数值积分 129

4.7 概率论与数理统计 133

4.7.1 双变量的概率分布 133

4.7.2 不同概率分布 134

4.7.3 数据分布分析 136

4.8 小结 137

第5章 数据分析 138

5.1 插值 138

5.1.1 一维插值命令及实例 138

5.1.2 二维插值命令及实例 141

5.1.3 样条插值 143

5.2 曲线拟合 144

5.2.1 多项式拟合 144

5.2.2 加权最小方差拟合原理及实例 146

5.3 曲线拟合图形界面 148

5.3.1 曲线拟合 148

5.3.2 绘制拟合残差图形 150

5.3.3 进行数据预测 151

5.4 傅里叶分析 152

5.4.1 DFT 152

5.4.2 FFT和DFT的对比 154

5.5 微分方程 156

5.5.1 常微分方程的数值解 156

5.5.2 偏微分方程的数值解 160

5.6 小结 164

第6章 符号运算 165

6.1 符号运算的基本概念 165

6.1.1 符号对象 165

6.1.2 创建符号对象与函数命令sym( )、syms( )与class( ) 166

6.1.3 符号常量 167

6.1.4 符号变量 167

6.1.5 符号表达式、符号函数与符号方程 168

6.1.6 函数命令findsym( ) 169

6.1.7 数组、矩阵与符号矩阵 170

6.2 符号运算的基本内容 172

6.2.1 符号变量代换及其函数subs() 172

6.2.2 符号对象转换为数值对象的函数 173

6.2.3 符号表达式的化简 175

6.2.4 符号运算的其他函数 179

6.2.5 两种特定的符号运算函数 180

6.3 符号微积分运算及应用 182

6.3.1 MATLAB符号极限运算 182

6.3.2 符号函数微分运算 185

6.3.3 符号函数积分运算 186

6.4 符号矩阵运算 187

6.4.1 符号矩阵的建立与访问 187

6.4.2 符号矩阵的基本运算 190

6.4.3 符号矩阵的化简 195

6.4.4 符号矩阵的微分与积分 198

6.4.5 符号矩阵的Laplace变换 199

6.5 MATLAB符号方程求解 200

6.5.1 符号代数方程求解 200

6.5.2 符号微分方程求解 202

6.6 MATLAB符号函数图形计算器FUNTOOL 204

6.6.1 符号函数图形计算器的界面 205

6.6.2 符号函数图形计算器的输入框操作 205

6.6.3 符号函数图形计算器的按钮操作 206

6.7 小结 207

第7章 关系运算与逻辑运算 208

7.1 逻辑类型的数据 208

7.2 关系运算 209

7.3 逻辑运算 210

7.3.1 逐个元素的逻辑运算 210

7.3.2 捷径逻辑运算 211

7.3.3 按位逻辑运算 212

7.4 逻辑函数与测试函数 212

7.5 运算优先级 213

7.6 小结 214

第8章 函数 215

8.1 M文件 215

8.1.1 M文件概述 215

8.1.2 局部变量与全局变量 216

8.1.3 M文件的编辑与运行 216

8.1.4 脚本文件 218

8.1.5 函数文件 219

8.1.6 函数调用 220

8.1.7 M文件调试工具 223

8.1.8 M文件分析工具 226

8.2 MATLAB的变量 228

8.2.1 M文件的变量类型 228

8.2.2 M文件的关键字 229

8.3 函数类型 230

8.3.1 匿名函数 230

8.3.2 M文件主函数 231

8.3.3 嵌套函数 231

8.3.4 子函数 232

8.3.5 私有函数 232

8.3.6 重载函数 232

8.4 参数传递 233

8.4.1 MATLAB参数传递概述 233

8.4.2 输入和输出参数的数目 233

8.4.3 可变数目的参数传递 234

8.4.4 返回被修改的输入参数 235

8.4.5 全局变量 236

8.5 小结 237

第9章 MATLAB程序设计 238

9.1 MATLAB程序结构 238

9.1.1 if分支结构 238

9.1.2 switch分支结构 240

9.1.3 while循环结构 241

9.1.4 for循环结构 242

9.2 MATLAB控制语句 244

9.2.1 continue命令 244

9.2.2 break命令 245

9.2.3 return命令 245

9.2.4 input命令 246

9.2.5 keyboard命令 246

9.2.6 error和warning命令 247

9.3 数据的输入和输出 248

9.3.1 键盘输入语句（input） 248

9.3.2 屏幕输出语句（disp） 248

9.3.3 M数据文件的存储/

加载（save/load） 248

9.3.4 格式化文本文件的存储/读取（fprintf/fscanf） 249

9.3.5 二进制数据文件的存储/读取（fwrite/fread） 249

9.3.6 数据文件行的存储/读取（fgetl/fgets） 249

9.4 MATLAB文件操作 250

9.5 面向对象编程 252

9.5.1 面向对象程序设计的基本方法 252

9.5.2 面向对象的程序设计实例 254

9.6 MATLAB程序优化 256

9.6.1 效率优化 257

9.6.2 内存优化 257

9.6.3 编程注意事项 263

9.6.4 几个常用数学方法的算法程序 264

9.7 程序调试 273

9.7.1 程序调试命令 273

9.7.2 程序剖析 274

9.8 小结 277

第10章 MATLAB数据图形可视化 278

10.1 MATLAB图形窗口 278

10.1.1 创建图形窗口 278

10.1.2 关闭与清除图形窗口 279

10.2 二维图形的绘制 279

10.2.1 绘制二维曲线 279

10.2.2 绘制离散序列图 281

10.2.3 其他类型的二维图 282

10.2.4 二维图形的修饰 284

10.2.5 子图 286

10.3 三维图形的绘制 288

10.3.1 三维折线及曲线的基本绘图命令 288

10.3.2 绘制三维曲面 289

10.3.3 三维图形的视角变换 292

10.3.4 其他图形函数 295

10.4 图像 297

10.4.1 图像的类别和显示 297

10.4.2 图像的读写 299

10.5 函数绘图 300

10.5.1 一元函数绘图 300

10.5.2 二元函数绘图 301

10.6 图形对象及其属性设置 303

10.6.1 MATLAB的图形对象 303

10.6.2 句柄?图形对象的标识 304

10.6.3 图形对象属性的获取与设定 305

10.6.4 图形对象常用属性 306

10.6.5 图形可视编辑工具 308

10.7 小结 309

第11章 图形的打印和导出 310

11.1 图形打印和导出概述 310

11.2 图形打印 310

11.2.1 使用菜单打印图形 310

11.2.2 图形打印命令 313

11.2.3 打印设置 313

11.3 图形导出 316

11.3.1 使用菜单导出图形 316

11.3.2 图形导出命令 316

11.3.3 导出设置 317

11.4 小结 319

第12章 句柄图形对象 320

12.1 句柄图形对象概述 320

12.2 get和set函数 322

12.2.1 get函数 322

12.2.2 set函数 322

12.3 查找对象 325

12.4 图形窗口对象 328

12.5 核心图形对象 329

12.6 默认属性 330

12.7 非文件式属性 332

12.8 小结 333

第13章 GUI 334

13.1 GUI概述 334

13.2 使用Ｍ文件创建GUI对象 335

13.3 使用GUIDE创建GUI对象 340

13.3.1 启动GUIDE 340

13.3.2 添加控件 342

13.3.3 设置控件的属性 346

13.3.4 编写相应的程序代码 351

13.3.5 使用GUIDE创建GUI的注意事项 357

13.4 定制标准菜单 360

13.5 编写回调函数 362

13.6 创建现场菜单 362

13.6.1 编写GUI的程序代码 363

13.6.2 演示GUI对象 366

13.7 创建GUI对象的用户控件 367

13.7.1 控件区域框 367

13.7.2 静态文本框、滑动键、检录框示例 368

13.7.3 可编辑框、弹出框、列表框、按键示例 371

13.8 小结 373

第14章 Simulink仿真系统 374

14.1 Simulink的基础知识 374

14.1.1 Simulink概述 374

14.1.2 Simulink特点 375

14.1.3 Simulink工作环境 375

14.1.4 Simulink仿真基本步骤 378

14.2 模型的创建 379

14.2.1 模型概念和文件操作 379

14.2.2 模块操作 380

14.2.3 信号线操作 382

14.2.4 对模型的注释 384

14.2.5 常用的Source信源 385

14.2.6 常用的Sink信宿 391

14.2.7 仿真参数的设置 396

14.2.8 启动仿真 400

14.3 Simulink系统仿真原理 401

14.3.1 Simulink求解器概念 402

14.3.2 系统过零的概念与解决方案 403

14.3.3 系统代数环的概念与解决方案 407

14.4 高级积分器 408

14.5 小结 411

第15章 信号处理工具箱 412

15.1 产生信号 412

15.1.1 锯齿波、三角波和矩形波发生器 413

15.1.2 周期sinc波 414

15.1.3 高斯调幅正弦波 415

15.1.4 调频信号 416

15.1.5 高斯分布随机序列 417

15.2 随机信号处理 418

15.2.1 随机信号的互相关函数 418

15.2.2 随机信号的互协方差函数 420

15.2.3 谱分析——psd函数 421

15.2.4 谱分析——pwelch函数 422

15.3 模拟滤波器设计 424

15.3.1 巴特沃斯滤波器 424

15.3.2 切比雪夫Ⅰ型滤波器 425

15.3.3 切比雪夫Ⅱ型滤波器 426

15.4 IIR数字滤波器设计 427

15.4.1 巴特沃斯数字滤波器设计 427

15.4.2 切比雪夫Ⅰ型数字滤波器设计 428

15.4.3 切比雪夫Ⅱ型数字滤波器设计 430

15.5 小结 431

第16章 神经网络工具箱 432

16.1 神经网络工具箱简介 432

16.1.1 神经元模型 433

16.1.2 神经网络结构 434

16.1.3 MATLAB神经网络工具箱的使用 435

16.2 感知器 441

16.2.1 感知器的网络结构 442

16.2.2 感知器的图形解释 442

16.2.3 感知器设计实例 444

16.3 BP神经网络 446

16.3.1 BP神经网络介绍 446

16.3.2 MATLAB中BP神经网络的重要函数和基本功能 448

16.3.3 BP神经网络设计实例 448

16.4 径向基网络 449

16.4.1 径向基网络结构 449

16.4.2 径向基网络传递函数 451

16.4.3 径向基网络的创建与学习过程 451

16.4.4 径向基网络设计实例 452

16.5 自组织竞争神经网络 453

16.5.1 网络结构 454

16.5.2 竞争学习规则 456

16.5.3 竞争网络的训练过程 456

16.5.4 自组织竞争神经网络实例 457

16.6 小结 458

第17章 小波分析工具箱 459

17.1 傅里叶变换到小波分析 459

17.1.1 傅里叶变换 459

17.1.2 小波分析 462

17.1.3 常用小波函数介绍 463

17.2 Mallat算法 464

17.2.1 Mallat算法原理 464

17.2.2 Mallat算法示例 467

17.3 小波GUI简介 470

17.4 小波分析用例 472

17.4.1 信号压缩 472

17.4.2 信号去噪 473

17.5 小结 476

第18章 图像处理工具箱 477

18.1 图像处理工具箱所支持的图像类型 477

18.1.1 真彩色图像 477

18.1.2 索引色图像 477

18.1.3 灰度图像 478

18.1.4 二值图像 479

18.1.5 多帧图像 479

18.1.6 读写图像数据 480

18.1.7 查看图像文件信息 481

18.2 显示图像 482

18.2.1 默认显示方式 482

18.2.2 添加颜色条 483

18.2.3 显示多帧图像 483

18.2.4 显示动画 484

18.2.5 三维材质图像 485

18.3 图像的灰度变换 486

18.3.1 图像的直方图 486

18.3.2 灰度变换 487

18.3.3 均衡直方图 488

18.4 小结 489

附录 MATLAB基本命令 490

参考文献