精通MATLAB 6.5版教程

1. MATLAB的發(fā)展歷程和影響
　　MATLAB名字由MATrix和LABoratory兩詞有前3個字母組合而成。20世紀70年代后期，時任美國新墨西哥大學計算機科學系主任的Cleve Moler教授出于減輕學生編程負擔的動機，為學生設計了一組調(diào)用LINPACK和EISPACK庫程序的"通俗易用"的接口，此即用FORTRAN編寫的萌芽狀態(tài)的MATLAB?！　〗?jīng)幾年的校際流傳，在Little的推動下，由Little、Moler、Steve Bangert合作，于1984年成立了Math Works公司，并把MATLAB正式推向市場。從這時起，MATLAB的內(nèi)核采用C語言編寫，而且除原有的數(shù)值計算能力外，還新增了數(shù)據(jù)圖視功能?！　ATLAB商品形式出現(xiàn)后的短短幾年，就以其良好的開放性和運行的可靠性，使原先控制領(lǐng)域里的封閉式軟件包紛紛淘汰，而改在MATLAB平臺上重建。20世紀90年代，MATLAB已成為國際控制界公認的標準計算軟件，而且在國際上30多個數(shù)學類科技應用軟件中，MATLAB在數(shù)值計算方面獨占鰲頭?！　ath Works公司于1993年推出了基于Windows平臺的MATLAB 40。4.x版在繼承和發(fā)展其原有數(shù)值計算和圖形可視能力的同時，出現(xiàn)了以下幾個重要變化：（1）推出了SIMULINK，一個交互式操作的動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真、分析集成環(huán)境。（2）推出了符號計算工具包。一個以Maple為"引擎"的Symbolic Math Toolbox 1.0。（3）構(gòu)作了Notebook。Math Works公司瞄準應用范圍最廣的Word，運用DDE和OLE，實現(xiàn)了MATLAB與Word的無連接，從而為專業(yè)科技工作者創(chuàng)造了融科學計算、圖形可視、文字處理于一體的高水準環(huán)境。從1997年春的5.0版起，后歷經(jīng)5.1、5.2、5.3、6.0、6.1等多個版本的不斷改進，MATLAB"面向?qū)ο?的特點愈加突出，數(shù)據(jù)類型愈加豐富，操作界面愈加友善。2002年夏推出的6.5版，其最大特點是：該版本采用了JIT加速器，使MATLAB的運算速度向可以比肩C程序的方向前進了一大步。　　假如說，在20世紀90年代，控制類相關(guān)學科新舊教科書的區(qū)別性標志?quot;教材是否包含MATLAB內(nèi)容"，那么進入21世紀后，MATLAB對教材的影響以嶄新的形式出現(xiàn)：新教材正在更徹底地摒棄那些手工計算、計算尺計算、手搖或電動計算機、電子模擬計算機時代建立的"老的但長久被當作經(jīng)曲的"表述、分析和計算方法，而逐步地建立以現(xiàn)代計算工具（包括軟硬件）為平臺的新的表述、分析和計算方法，其中包括采用交互式圖形用戶界面去完成各種表述、分析和計算目的。2. 本書沿革　　本書是作者多年教學、科研和寫作的結(jié)晶，其主要發(fā)展脈絡如下?！?1992年，《科技編程語言KINDTOOL》講義。KINDTOOL由DOS環(huán)境下的 MATLAB3.0 經(jīng)漢化而得?！?1997年，《掌握和精通MATLAB》。該書全面介紹了Windows平臺上的MATLAB4.2c，由北京航空航天大學出版社出版，得到了讀者的一致好評?！?2000年，《精通MATLAB 5.3》（以下稱此書為"舊版"）。該書全面詳盡、層次豐滿地闡述了MATLAB 5.3T版幾乎全部的通用功能。該書附帶光盤，大大擴展了應用價值，由北京航空航天大學出版社于2000年8月出版?！?2001年4月，又以MATLAB 6.0為基礎(chǔ)，編寫出版了《MATLAB教程》。該書是為滿足教材使用和簡明自學需要而編寫的。其特點是：全面完整而精練簡明，系統(tǒng)流暢，配備自測習題；內(nèi)容穩(wěn)定又及時適應MATLAB最新版本。3. 本書的編寫宗旨· 全面反映MATLAB最新版本的通用功能，淡化學科性強的專用功能；· 著力描繪各指令和協(xié)調(diào)配合，簡化指令用法的籠統(tǒng)解釋；· 寓教于例，由淺入深；即講機理，又講程式規(guī)則；· 關(guān)于科學計算，著重強調(diào)理論概念、教材算法和實際計算三者間的關(guān)系，著重強調(diào)現(xiàn)代計算工具（軟、硬件）對傳統(tǒng)計算、設計方法的影響和沖擊；· 誠實面對讀者，所有算例都經(jīng)反復運作驗證，而決非轉(zhuǎn)抄潦草之作；· 為方便讀者學習、使用，隨書光盤包含了全書的所有算例文件，可在MATLAB或Notbook環(huán)境中直接運行。　　以上編寫宗旨是作者多年的習慣和風格。作者因此得到了廣大讀者的有力支持和贊譽。特別是隨書光盤給讀者帶去的彩色和可靠易用的程序更受歡迎。 4. 全書結(jié)構(gòu)、梗概及新增內(nèi)容（1） 全書的結(jié)構(gòu)和功用
　　全書由"前言"、"目錄"、"正文"、"附錄"、"參考文獻"和"隨書光盤"組成。
· "目錄"
　　目錄由4級標題構(gòu)成。通過目錄，讀者可以清晰地看到本書的完整框架，方便地查到所需內(nèi)容的位置。
· "正文"
　　全書共分13讓步，包含算例390多年。章節(jié)內(nèi)容是遵循"由淺入深"、"相對獨立"和"算例引導"原則安排的。從全書看，概念相對簡單的篇章安排在前；每章中，操作比較容易的節(jié)次安排在前。新版算例"深淺"層次遠比前版豐富。每章的入門或前一、二節(jié)的簡單算例，不管讀者原先用過MATLAB與否，總可以讓讀者輕松地學會MATLAB各種功能的初步使用。而配置在各章中的綜合算例，將向讀者展示MATLAB解決復雜問題的可能途徑，引導讀者向縱深發(fā)展。正文內(nèi)容的安排既考慮了系統(tǒng)講授的需要，又考慮了不同水平讀者自學和查閱的需要。
　　新舊版的章節(jié)區(qū)別：（1） 舊版第一章"概論"被刪去，其主要內(nèi)容被刪減后融于新版的前言中。（2） 本書第十二章"應用程序接口API"是根據(jù)MATLAB 6.5重新編寫的。（3） 本書其余各章的名稱與舊版相對應，但春內(nèi)容都以6.5為基礎(chǔ)進行了修改和增補?！?附錄A"索引"
　　匯集了本書涉及的所有MATLAB標點符號、函數(shù)指令、SIMULINK庫模塊、圖形對象屬性以及用于API的各種指令。除標點符號外均根據(jù)英文字母的次序排列。每個英文指令（或符號、屬性、模塊）后，列出該指令以不同方式被介紹、使用的具體節(jié)次。該"索引"主要用做英文關(guān)鍵詞查閱?！?附錄B"光盤使用說明"詳細介紹了光盤文件的種類、工作環(huán)境和使用方法?！?"參考文獻"列出了本書成文的文獻基礎(chǔ)。讀者如有疑惑或想尋根求源，這部分資料十分有用?！?"隨書光盤"盤上存放著700多個文件。它們提供了與印刷對應算例運行的幾乎所有文件。（2） 正文概要· "第一章基礎(chǔ)準備及入門"專門介紹最常用的交互界面：通用指令窗、歷史指令窗、當前目錄瀏覽器、工作空間瀏覽器、內(nèi)存數(shù)組編輯器、交互界面分類目錄窗、W文件編輯/調(diào)試器以及幫助導航/瀏覽器?！　”菊聝?nèi)容與舊版完全不同。這是因為6.5版向用戶提供前所未有的、成系列的交互式工作界面。了解、熟悉和掌握這些交互界面的基本功能和操作方法，將使新老用戶能事半功倍地利用MATLAB去完成各種學習和研究。
· "第二章數(shù)值數(shù)組及其運算"集中敘述一維、二維、任意高維雙精度數(shù)值精組的生成和操作。這是MATLAB最常用的最基本又最傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)類型，定義在此類"對象"上的"方法"就是最有魅力的數(shù)組運算。本章所涉內(nèi)容和方法，不僅用于數(shù)值數(shù)組，而且也可用于其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。　　MATLAB 6.5運用新的邏輯數(shù)據(jù)類型，大大擴充了邏輯運算指令?！?"第三章字符串、元胞和構(gòu)架數(shù)組"系統(tǒng)闡明這些數(shù)據(jù)類型的基本性質(zhì)、用法要旨。讀者千萬不要小瞧這一章，因為"構(gòu)成MATLAB指令的M文件"中就大量使用這些數(shù)據(jù)類型，只有理解這些數(shù)據(jù)類型才能真正靈活運用MATLAB指令，尤其是泛函指令、圖形對象、圖形用戶界面的各種控件等。
應該指出LMATLAB 6.5的數(shù)據(jù)類型有較大變化。本書反映了這種變化。
· "第四章數(shù)值計算"的篇幅在本書所有章節(jié)中最長，因為正是這頂級水準的數(shù)值計算使MATLAB立射于世界、稱雄于天下。本章對數(shù)學問題的描述遵循"最低限度自封閉"原則，即以最簡明的方式闡述理論數(shù)學、數(shù)值數(shù)學和MATLAB計算指令間的內(nèi)在聯(lián)系和差別。比如在討論線性方程解時，本書總是先回顧性地列出若干常見的"教科書解法"，并指出這些理論算法在實際應中用的缺陷，然后在簡述數(shù)值計算原理的基礎(chǔ)上給出精良的MATLAB計算指令?！　τ诘谒恼律婕拜^寬知識的地方，本書都配置了綜合性算例。跟隨著解題步驟，讀者不難掌握MATLAB所提供的相關(guān)解題指令和工具。但需要說明的是：本章部分內(nèi)容的知識跨度可能較大，讀者不必企求一口氣讀完或讀懂本章的所有內(nèi)容。 　　隨著MATLAB從5.3升級到6.5版，本章內(nèi)容有3個重要變化：① 由于MATLAB數(shù)值計算基礎(chǔ)軟件變化，導致許多數(shù)值計算結(jié)果在前后版本不同；② 泛函指令對函數(shù)的操作借助新引進的"函數(shù)句柄"實施；③ 新增了微分方程邊值問題求解的內(nèi)容。· "第五章符號計算"內(nèi)容受MATLAB版本升級影響較小，只有細微變化。這種內(nèi)容變化主要反映在第5.4.1節(jié)。符號計算與理論數(shù)學的演繹過程相似，讀者很容易掌握。本章內(nèi)容包括：各種代數(shù)方程、微分方程的求解，解析微積分的求取，F(xiàn)ourier、Laplace變換的封閉表達式，任意精度的數(shù)值解等?！?"第六章數(shù)據(jù)和函數(shù)可視化"圍繞數(shù)據(jù)成圖機理、繪圖要旨和修飾技法系統(tǒng)介紹"高層"繪圖指令和交互操作工具。作者是通過60來個算例向讀者展求的。
　　MATLAB從5.x向6.5版本升級后，舊版中的本章全部內(nèi)容幾乎可以不加修改地用于6.5版。但為適應升級，新版作了如下改變：① 新增了控制圖形對象"面"、"塊"、"象"透明屬性的內(nèi)容，進一步增強了圖形感染力。② 新增了關(guān)于unit8，unit16數(shù)據(jù)類型進行圖像數(shù)據(jù)存儲的內(nèi)容；③ 對MATLAB升級后圖形窗界面的編輯功能進行了新的全面闡述?！?"第七章M文件和面向?qū)ο缶幊?的內(nèi)容在理解MATLAB自身和應用MATLAB兩方面都有十分重要的作用。本章只用很少篇幅對MATLAB傳統(tǒng)控制流進行簡述，而大量和篇幅用于闡述新功能：較特殊的控制流；變長度輸入輸出宗量；跨空間運作的串演算指令和賦值指令；內(nèi)聯(lián)函數(shù)、子函數(shù)、私有函數(shù)和P偽碼文件；M文件編輯調(diào)試器；程序運行性能剖析器；面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)?！　”菊滦掳孀钪饕淖兓牵涸黾恿岁P(guān)于函數(shù)句柄如何創(chuàng)建和如何使用的內(nèi)容；根據(jù)MATLAB 6.5重寫了程序運行剖析器；采用算例展示了6.5版特具的JIT加速器的作用。· "第八章SIMULINK交互式仿真集成環(huán)境"系統(tǒng)介紹建模和分析方法，特別著重于闡述：模型處理向量信號的能力；借助簡裝和精裝子系統(tǒng)進行的"分層"建模方法；復雜系統(tǒng)建模中不可缺少的邏輯關(guān)系運算和"使能"、"觸發(fā)"技術(shù)；SIMULINK與MATLAB的協(xié)調(diào)動作。
　　本章內(nèi)容新舊版的變化主要表現(xiàn)在3個方面：① 由于伴隨MATLAB的SIMULINK全面升級，SIMULINK的庫界面和內(nèi)容發(fā)生較大的變化，所以本章舊版的內(nèi)容已在MATLAB 6.5基礎(chǔ)上全面更新；② 涉及"條件執(zhí)行子系統(tǒng)"的內(nèi)容被全部更新；③ 為適應讀者應用水平的提高，新增了第8.8節(jié)，專門論述S函數(shù)模塊的創(chuàng)建和使用。· "第九章句柄圖形"講述圖、軸、線、面、方、塊、象、字、光等9種基本圖形對象。與第6章的高層指令相比，本章的內(nèi)容深入到了MATLAB可視化功能的內(nèi)核。本章目的：第一，使讀者深入理解高層繪圖指令，從而繪制出更精細、生動和個性化的圖形；第二，使讀者能利用低層圖形指令和圖形對象屬性開發(fā)專用繪圖函數(shù)。
　　本章新舊版之間沒有實質(zhì)性的變化，但新版已在MATLAB 6.5基礎(chǔ)上進行了若干微小的更新?！?"第十章圖形用戶界面GUI制作"專門講述用戶菜單、用戶控件和圖形用戶界面的制作。本章內(nèi)容不僅為制作滿足"演示需要"的界面，而更重要的是制作"科學分析和綜合研究需要"的交互界面。　　由于MATLAB 6.5版的設計工作臺與5.3版完全不同，本章新版重寫了有關(guān)MATLAB提供的"界面設計工作臺"的內(nèi)容。· "第十一章MATLAB編譯器"詳細敘述：如何由M文件生成運行得較快的MEX文件；如何由M文件生成能脫離MATLAB環(huán)境運行的EXE程序。該章內(nèi)容對從事應用開發(fā)的讀者有一定的幫助?！　∮捎贛ATLAB 6.5版采用的編譯器已從原先過渡性的2.0版全面升級為3.0版，所以本章內(nèi)容已在Compiler 3.0基礎(chǔ)上全部重寫?！?"第十二章應用程序接口API"是為了適應讀者提高應用MATLAB水平的要求而新增的一章。它包括：① 如何把已有的C程序改造成可在MATLAB中方便調(diào)用的指令；② 如何等借助MAT文件實現(xiàn)MATLAB與外部應用程序的數(shù)據(jù)交換；③ 如何在各種其他應用程序中利用MATLAB引擎技術(shù)；④ 如何應用ActiveX實現(xiàn)MATLAB與外部應用程序的通信；⑤ 如何借助DDE技術(shù)在MATLAB與其他外部程序間進行通信。
　　該章完全而且值得指出：MATLAB 6.0版用于API的（MEX、MAT、及引擎）庫函數(shù)許多已經(jīng)被廢止，本章內(nèi)容是根據(jù)MATLAB 6.5編寫的。· "第十三章Notebook"系統(tǒng)地敘述Notebook的安裝、啟動、和使用；最后一節(jié)則專門講述，如何通過MATLAB、Notebook、PowerPoint三者之間的協(xié)調(diào)鏈接來制作科技演講稿。該章內(nèi)容對需要撰寫科技論文、"電子版"科技著作、多媒體科技演講稿的讀者十分有用。 　　本章新版內(nèi)容與舊版大致相同，但有些變化：① 關(guān)于Notebook的安裝是針對變化了軟件環(huán)境重寫的。② 新增一節(jié)，專門介紹具有現(xiàn)場計算能力的幻燈片的制作。（3） 新版與舊版的主要差別· 本書全部算例的計算結(jié)果已在MATLAB 6.5上更新。這是因為矩陣和特征值計算指令不再以LINPACK和EISPACK庫為基礎(chǔ)，而建筑在計算速度更快、運行更可靠的LAPACK和ARPACK程序庫的新基礎(chǔ)上?！　』A(chǔ)軟件庫變化產(chǎn)生的影響明顯地表現(xiàn)在矩陣分解、特征向量、奇異向量等的計算結(jié)果上，也影響到隱性使用LAPACK和ARPACK的指令（如矩陣對數(shù)指令等）的計算結(jié)果。本書新版可保證讀者在MATLAB 6.5環(huán)境下完全重現(xiàn)本書算例結(jié)果?！?新版緊隨MATLAB升級：① 增加了一節(jié)"求解微分方程邊值問題"的內(nèi)容；② 介紹了新的積分指令qualdl和triplequad；③ 增添了一節(jié)如何對圖形進行透明度控制的抽空；④ 用一節(jié)篇幅全面闡述新數(shù)據(jù)類型"函數(shù)句柄"的創(chuàng)建和使用；⑤ 完全重寫了MATLAB編譯器的內(nèi)容；⑥ 完全重寫了程序性能剖析器的內(nèi)容，并展示了6.5版的JIT加速功能?！ATLAB升級使其所有交互界面都發(fā)生了較大變化，因此本書新版相應章節(jié)也和如下變動：① "第一章基礎(chǔ)準備及入門"是完全新寫的；② 關(guān)于"圖形窗編輯功能"那節(jié)的內(nèi)容是新寫的；③ 關(guān)于"SIMULINK模塊庫和模型窗界面"的內(nèi)容是重寫；④ 關(guān)于"GUI設計工作界面"的內(nèi)容是完全新寫的?！?為適應讀者對MATLAB理解和應用水平的提高，新版有如下變化：① 新添一節(jié)關(guān)于"uint8, unit16數(shù)據(jù)類型在圖像存儲中應用"的內(nèi)容；② 新寫一節(jié)關(guān)于"S函數(shù)在SIMULINK中應用"的內(nèi)容；③ 新增一章關(guān)于"應用程序接口API"的內(nèi)容；④ 在第十三章中新增一節(jié)，專門介紹在放映過程具有計算能力的幻燈片的制作?！?附錄進行了內(nèi)容的增補和更新。5. 本書的讀者對象和使用建議　　MATLAB自身性質(zhì)決定了本書的主要讀者對象是：需要數(shù)學計算、數(shù)學函數(shù)或計算結(jié)果可視的各類大學生、研究生、教師、研究人員和科技工作者。
　　本書內(nèi)容的自封閉性、390多個算例和完善的檢索系統(tǒng)和隨書光盤，使本書既能用做教材或自學用書，又能當作實踐MATLAB的軟件環(huán)境。本書內(nèi)容不僅可作為MATLAB使用方法的參考手冊，而且也可當作科學計算方法的選用參考書。
　　MATLAB自身很強的綜合性決定了本書有較大的知識跨度。書中有的章節(jié)涉及較深的數(shù)學，有的則涉及較多C或其他軟件的知識；有的章節(jié)要求對微分方程有較好的理解，有的則需要對計算機色彩系統(tǒng)有較好的認識。作者在編寫本書時，充分考慮了MATLAB的這種特點，也考慮了多方面讀者的不同層次需要，在書中所有需要高層次知識的地方配置了相對簡單的引導性算例。這樣處理后，不管讀者原來的知識背景如何，他們只要循著算例所給指令進行操作，就至少能直觀地感受到這些指令的動作結(jié)果。假如再認真地閱讀指令后的注解說明，就能舉一反三，更好地掌握利用MATLAB解決這類問題的技法。
　　當本書用做自學材料時，建議讀者先從比較簡單的內(nèi)容開始，這部分內(nèi)容一般被安排在第章的前一、二節(jié)。此外，建議自學者特別注意對書中所給算例的實踐，注意通過算例感悟一般規(guī)則。
　　當本書用做自學材料時，建議讀者先從比較簡單的內(nèi)容開始。這部分內(nèi)容一般被安排在每章的前一、二節(jié)。此外，建議自學者特別注意對書中的所給算例的實踐，注意通過算例感司一般規(guī)則。
　　當本書用做本科生教材時，應注意避開那些涉及較深數(shù)學的節(jié)次，如第五章中的奇異值分解、多項式擬合和非線性最小二乘、插值等內(nèi)容。此外，由于第八、九、十、十一、十二章的應用場合比較專業(yè)，所以一般也不必列為本科教學內(nèi)容。
　　當本書被用做研究生教學參考書時，應根據(jù)不同學科研究生的知識背景對本書內(nèi)容作一定的取舍。
　　當本書被當作參考手冊使用時，分類檢索可從書前"目錄"進行，而指令、模塊、屬性等關(guān)鍵詞檢索則應從書?quot;索引"著手。書中的大量應用實例與MATLAB自身幫助文件有很強的互補性。6. 隨書的光盤文件　　引入光盤的指導思想是：營造一個印刷版對應的軟件環(huán)境，使讀者能從"可直接運作的"不同形式的光盤文件中，更快更好地掌握和理解MATLAB?！　」獗P裝載著容量約70M，各類文件700多個。這些文件可引出Notebook環(huán)境；可引出交互界面；可引出SIMULINK模型、運行界面；可引出編譯環(huán)境、產(chǎn)生獨立應用程序；可引出把幻燈放映、Word文字處理、MATLAB計算結(jié)合在一起的綜合環(huán)境?！　∫牍獗P解決了印刷版的如下幾個問題：（1） 印刷版很難（甚至無法）表述MATLAB不斷升級后的"交互"能力。（2） 印刷版很難以低價格表現(xiàn)文件或計算結(jié)果中的"色彩"信息。（3） 印刷版很難提供完整的SIMULINK模型文件。（4） 印刷版無法提供由編譯而得的MEX文件和能獨立運行的EXE文件。（5） 印刷版很難提供API中的很多其他應用程序的文件?！　〈送猓獗P提供的文件可作為讀者練習時的能照物，便于讀者找出自己編寫指令或文件運行失敗的原因。
　　本隨書光盤內(nèi)容曾被個別書籍大量復制剽竊。這類事情的發(fā)生給作者帶來很大傷害。但作者在權(quán)衡光盤的利弊后，堅持原宗旨不變：為方便讀者，繼續(xù)攜帶隨書光盤。望得到廣大讀者的支持和配合。7. 本書作者的期望　　MATLAB本身是一個藏量極為豐富的資源庫。因此，對大多數(shù)用戶個體來說，一定有部分MATLAB內(nèi)容看起來是"透明"的，即用戶能明白其全部細節(jié)；另有些內(nèi)容表現(xiàn)為"灰色"，即用戶雖明白其機理但不懂具體的執(zhí)行細節(jié)；還有些內(nèi)容則"全黑"，即用戶對它們完全無知。本書雖僅涉及MATLAB整體的很小一角，但就這部分內(nèi)容就已經(jīng)構(gòu)成了對本書作者的嚴重挑戰(zhàn)。
　　本書新版初稿于2001年夏，后幾易書搞。作者在寫稿過程中遇到過不少困惑，通傺昂拖蜃儀虢趟淇朔蘇廡┱習?，但乳喲免訉戫误和偏见。本书所优d憷渚噯嗽誆煌琍C機上獨立運作驗證，但仍不敢說百分之百的正確。在此，本書作者肯切期望得到各方面專家和廣大讀者的指正，電子信箱：zyzh@njupt. Edu. Cn。8. 致謝　　本書結(jié)稿的此時此刻，我首先要感謝的是楊祖櫻教授，她以妻子和前版作者的雙重身份給予我永恒的支持，是她隨時向我提供不同的認知和意見，分擔寫作中的甘苦。
　　在本書寫作中，我前后幾屆研究生徐彥琴、曹嵩、汪方盛、凌云、李昌、王俊等都做出很大的貢獻。春中徐彥琴、汪方盛尤為突出。他們?yōu)楸緯O計了許多獨具匠心的例題，不厭其煩對全書算例進行運算驗證，逐字逐句地對全書內(nèi)容進行校對。我深深感謝他們?yōu)楸緯龅囊磺小?
　　最后要感謝北京航空航天出版社。感謝該社為本書前版所做的一切，也感謝該社對作者重寫新版所給予的鼓勵以及對作者的理解和支持。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作者
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2002年12月于南京

目錄 第一章 基礎(chǔ)準備及入門（1）
1.1 MATLAB的安裝和內(nèi)容選擇（1）
1.2 Desktop操作桌面的啟動（3）
1.2.1 MATLAB的啟動（3）
1.2.2 Desktop操作桌面簡介（3）
1.3 Command Window運行入門（5）
1.3.1 Command Window指令窗簡介（6）
1.3.2 最簡單的計算器使用法（7）
1.3.3 數(shù)值、變量和表達式（11）
1.3.4 計算結(jié)果的圖形表示（13）
14. Command Window操作要旨（13）
1.4.1 指令窗顯示方式的操作（13）
1.4.2 數(shù)值計算結(jié)果的顯示格式（13）
1.4.3 指令行中的標點符號（14）
1.4.4 指令窗的常用控制指令（15）
1.4.5 指令窗中指令行的編輯（15）
1.5 Command History和實錄指令diary（16）
1.5.1 Command History歷史指令簡介（16）
1.5.2 歷史指令行的再運行（17）
1.5.3 指令窗實錄指令diary（18）
1.6 Current Directory、路徑設置器和文件管理（18）
1.6.1 Current Directory當前目錄瀏覽器簡介（19）
1.6.2 MATLAB的搜索路徑（21）
1.6.3 MATLAB搜索路徑的擴展和修改（22）
1.7 Workspace Browser和Array Editor（22）
1.7.1 Workspace Browser工作空間瀏覽器簡介（22）
1.7.2 現(xiàn)場菜單用于內(nèi)存變量的查閱和輸入（23）
1.7.3 Array Editor數(shù)組編輯器和大數(shù)組的輸入（26）
1.7.4 數(shù)據(jù)文件的存?。?6）
1.8 Launch Pad交互界面分類目錄窗（28）
1.9 Editor/Debugger和腳本編寫初步（29）
1.9.1 Editor/Debugger M文件編輯調(diào)試器簡介（29）
1.9.2 M腳本文件編寫初步（30）
1.10 幫助系統(tǒng)（31）
1.10.1 幫助方式概述（32）
1.10.2 Help Navigator/Browser幫助導航/瀏覽器簡介（34）第二章 數(shù)值數(shù)組及其運算（38）
2.1 引導（38）
2.2 一維數(shù)組的創(chuàng)建和尋訪（39）
2.2.1 一維數(shù)組的創(chuàng)建（39）
2.2.2 一維數(shù)組子數(shù)組的尋訪和賦值（40）
2.3 二維數(shù)組的創(chuàng)建（41）
2.3.1 直接輸入法（41）
2.3.2 利用M文件創(chuàng)建和保存數(shù)組（42）
2.4 二維數(shù)組元素的標識（42）
2.4.1 "全下標"標識（43）
2.4.2 "單下標"標識（43）
2.4.3 "邏輯性"標識（43）
2.5 二維數(shù)組的子數(shù)組尋訪和賦值（44）
2.6 執(zhí)行數(shù)組運算的常用函數(shù)（46）
2.6.1 函數(shù)數(shù)組運算規(guī)則的定義（46）
2.6.2 執(zhí)行數(shù)組運算的常用函數(shù)（46）
2.7 數(shù)組運算的矩陣運算（47）
2.8 多項式的表達方式及其操作（49）
2.8.1 多項式的表達和創(chuàng)建（49）
2.8.2 多項式運算函數(shù)（49）
2.9 標準數(shù)組生成函數(shù)和數(shù)組操作函數(shù)（52）
2.9.1 標準數(shù)組生成函數(shù)（52）
2.9.2 數(shù)組操作函數(shù)（52）
2.10 數(shù)組構(gòu)作技法綜合（55）
2.11 高維數(shù)組（58）
2.11.1 高維數(shù)組的創(chuàng)建（59）
2.11.2 高維數(shù)組的標識（61）
2.11.3 高維數(shù)組構(gòu)作和操作函數(shù)匯總（62）
2.12 "非數(shù)"和"空"數(shù)組（66）
2.12.1 非數(shù)NaN（66）
2.12.2 "空"數(shù)組（68）
2.13 關(guān)系操作和邏輯操作（70）
2.13.1 關(guān)系操作（70）
2.13.2 邏輯操作（71）
2.13.3 表達式中各種運算符的優(yōu)先級（74）
2.13.4 關(guān)系、邏輯函數(shù)（75）第三章 字符串、元胞和構(gòu)架數(shù)組（76）
3.1 字符串數(shù)組（76）
3.1.1 字符串入門（76）
3.1.2 串數(shù)組的屬性和標識（77）
3.1.3 復雜串數(shù)組的創(chuàng)建（79）
3.1.4 中轉(zhuǎn)換函數(shù)（82）
3.1.5 串操作函數(shù)（83）
3.2 元胞數(shù)組（84）
3.2.1 元胞數(shù)組的創(chuàng)建和顯示（84）
3.2.2 元胞數(shù)組的擴充、收縮和重組（85）
3.2.3 元胞數(shù)組內(nèi)容的調(diào)取（87）
3.2.4 元胞數(shù)組轉(zhuǎn)換函數(shù)（88）
3.3 構(gòu)架數(shù)組（89）
3.3.1 構(gòu)架數(shù)組的創(chuàng)建和顯示（90）
3.3.2 構(gòu)架數(shù)組域中內(nèi)容的調(diào)取和設置（92）
3.3.3 構(gòu)架數(shù)組操作深入應用（94）
3.3.4 構(gòu)架數(shù)組和元胞數(shù)組之間的轉(zhuǎn)換（97）
3.4 關(guān)于數(shù)據(jù)類型的歸納性說明（100）第四章 數(shù)值計算（102）
4.1 引言（102）
4.2 LU分解和恰定方程組的解（103）
4.2.1 LU分解、行列式和逆（103）
4.2.2 恰定方程組的解（104）
4.2.3 范數(shù)、條件數(shù)和方程解的精度（105）
4.3 矩陣特征值和矩陣函數(shù)（107）
4.3.1 特征值和特征向量的求?。?07）
4.3.2 特征值問題的條件數(shù)（109）
4.3.3 復數(shù)特征值對角陣與實數(shù)塊特征值對角陣的轉(zhuǎn)化（111）
4.3.4 矩陣的譜分解和矩陣函數(shù)（112）
4.4 奇異值分解（113）
4.4.1 奇異值分解和矩陣結(jié)構(gòu)（113）
4.4.2 線性二乘問題的解（115）
4.5 函數(shù)的數(shù)值導數(shù)和切平面（116）
4.5.1 法線（117）
4.5.2 偏導數(shù)和梯度（117）
4.6 函數(shù)的零點（119）
4.6.1 多項式的根（119）
4.6.2 一元函數(shù)的零點（120）
4.6.3 多元函數(shù)的零點（123）
4.7 函數(shù)極值點（126）
4.7.1 一元函數(shù)的極小值點（126）
4.7.2 多元函數(shù)的極小值點（127）
4.8 數(shù)值積分（129）
4.8.1 一元函數(shù)的數(shù)值積分（129）
4.8.2 多重數(shù)值積分（134）
4.8.3 卷積（136）
4.9 隨機數(shù)據(jù)的統(tǒng)計描述（141）
4.9.1 統(tǒng)計分布的數(shù)字特征（142）
4.9.2 樣本分布的頻數(shù)直方圖描述（143）
4.9.3 概率函數(shù)、分布函數(shù)、逆分布函數(shù)和隨機數(shù)的發(fā)生（144）
4.10 多項式擬合和非線性最小二乘（149）
4.10.1 多項式擬合（149）
4.10.2 非線性最小二乘估計（152）
4.11 插值和樣條（158）
4.11.1 一維插值（158）
4.11.2 高維函數(shù)的插值（160）
4.12 樣條函數(shù)及其應用（161）
4.12.1 樣條插值（162）
4.12.2 樣條函數(shù)用于數(shù)值積分和微分（164）
4.13 Fourier分析（166）
4.13.1 快速Fourier變換和逆變換指令（166）
4.13.2 連續(xù)時間函數(shù)的Fourier級數(shù)展開（167）
4.13.3 利用DFT計算一般連續(xù)函數(shù)的Fourier變換CFT?。?73）
4.14 常微分方程（176）
4.14.1 初值常微分方程的解算指令（177）
4.14.2 ODE解算指令的使用演示（179）
4.14.3 關(guān)于ODE文件的說明（184）
4.14.4 關(guān)于解算指令選項options的屬性設置（187）
4.14.5 常微分方程的邊值問題解（189）
4.15 稀疏矩陣（195）
4.15.1 稀疏矩陣的存儲方式（195）
4.15.2 稀疏矩陣的創(chuàng)建（196）
4.15.3 稀疏矩陣的運算（198）第五章 符號計算（200）
5.1 符號對象和符號表達式（200）
5.1.1 符號對象的生成和使用（200）
5.1.2 符號計算中的算符和基本函數(shù)（203）
5.1.3 識別對象類別的指令（204）
5.1.4 符號表達式中自由變量的確定（205）
5.2 符號表達式和符號函數(shù)的操作（206）
5.2.1 符號表達式的操作（206）
5.2.2 符號函數(shù)的求反和復合（208）
5.2.3 置換及其應用（209）
5.2.4 符號數(shù)值精度控制和任意精度計算（210）
5.2.5 符號對象與其他數(shù)據(jù)對象間的轉(zhuǎn)換（211）
5.3 符號微積分（213）
5.3.1 符號序列的求和（213）
5.3.2 符號微分和jacobian矩陣（213）
5.3.3 符號積分（214）
5.3.4 符號卷積（216）
5.4 符號積分變換（217）
5.4.1 Fourier變換及其反變換（217）
5.4.2 Laplace變換及其反變換（220）
5.4.3 Z變換及其反變換（221）
5.5 符號代數(shù)方程的求解（222）
5.5.1 線性方程組的符號解（222）
5.5.2 一般代數(shù)方程組的解（223）
5.6 符號微分方程的求解（225）
5.6.1 符號解法和數(shù)值解法的互補作用（225）
5.6.2 求微分方程長符號解的一般指令（225）
5.6.3 微分方程符號解示例（226）
5.7 利用MAPLE的深層符號計算資源（227）
5.7.1 經(jīng)典特殊函數(shù)的調(diào)用（227）
5.7.2 MAPLE庫函數(shù)在線幫助的檢索樹（228）
5.7.3 發(fā)揮MAPLE的計算潛力（229）
5.8 可視化數(shù)學分析界面（232）
5.8.1 單變量函數(shù)分析的交互界面（232）
5.8.2 泰勒級數(shù)逼近分界面（233）第六章 數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化（234）
6.1 引導（234）
6.1.1 離散數(shù)據(jù)和離散函數(shù)的可視化（234）
6.1.2 連續(xù)函數(shù)的可視化（235）
6.1.3 可視化的一般步驟（236）
6.2 二維曲線繪圖的基本操作（238）
6.2.1 plot的基本調(diào)用格式（238）
6.2.2 曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)點形（241）
6.2.3 坐標、刻度和分格線控制（244）
6.2.4 圖形標識（247）
6.2.5 多次疊繪、雙縱坐標和多子圖（250）
6.2.6 交互式圖形指令（253）
6.3 三維繪圖的基本操作（255）
6.3.1 三維線圖指令plot3（255）
6.3.2 三維網(wǎng)線圖和曲面圖（255）
6.3.3 透視、鏤空和裁切（256）
6.4 特殊圖形和高維可視化（259）
6.4.1 特殊圖形指令例示（259）
6.4.2 四維表現(xiàn)（269）
6.4.3 動態(tài)圖形（273）
6.5 三維圖形的精細控制（275）
6.5.1 視點控制和圖形的旋動（275）
6.5.2 色彩控制（276）
6.5.3 照明和材質(zhì)處理（281）
6.5.4 透明處理（284）
6.6 圖像（290）
6.6.1 圖像的類別和顯示（290）
6.6.2 圖像的讀寫（291）
6.6.3 8位和16位圖像（295）
6.6.4 捕獲圖形生成圖像文件（296）
6.7 圖形窗的圖形編輯功能（297）
6.7.1 圖形窗菜單和工具條簡介（297）
6.7.2 二維圖形的交互編輯示例（299）
6.8 函數(shù)繪圖的簡捷指令（301）
6.8.1 一元函數(shù)簡捷繪圖指令（301）
6.8.2 二元函數(shù)簡捷繪圖指令（301）
6.9 圖形的打印和輸出（304）
6.9.1 圖形打印的菜單操作方式（304）
6.9.2 圖形輸出的指令操作方式（305）
6.9.3 PC機Windows打印設備驅(qū)動程序（305）
6.9.4 MATLAB的內(nèi)裝打印設備驅(qū)動程序（307）
6.9.5 打印屬性選項（309）第七章 M文件和面向?qū)ο缶幊蹋?10）
7.1 入門（310）
7.2 M文本編輯器（312）
7.3 MATLAB控制流（312）
7.3.1 for循環(huán)結(jié)構(gòu)（313）
7.3.2 while循環(huán)結(jié)構(gòu)（313）
7.3.3 if-else-end分支結(jié)構(gòu)（314）
7.3.4 switch-case結(jié)構(gòu)（315）
7.3.5 try-catch結(jié)構(gòu)（317）
7.3.6 控制程序流的其他常用指令（317）
7.4 腳本文件和函數(shù)文件（318）
7.4.1 M腳本文件（318）
7.4.2 M函數(shù)文件（319）
7.4.3 局部變量和全局變量（319）
7.4.4 M文件的一般結(jié)構(gòu)（320）
7.4.5 P碼文件（321）
7.4.6 MATLAB的搜索過程（322）
7.5 變量的檢測傳遞和限權(quán)使用函數(shù)（322）
7.5.1 輸入輸出宗量檢測指令（322）
7.5.2 "變長度"輸入輸出宗量（322）
7.5.3 跨空間變量傳遞（325）
7.5.4 子函數(shù)和私用函數(shù)（326）
7.6 串演算函數(shù)（327）
7.6.1 eval（327）
7.6.2 fevel（328）
7.6.3 內(nèi)聯(lián)函數(shù)（329）
7.7 函數(shù)句柄（331）
7.7.1 函數(shù)句柄的創(chuàng)建和觀察（331）
7.7.2 函數(shù)句柄的基本用法（332）
7.8 創(chuàng)建用戶工具箱（336）
7.8.1 MATLAB對工具箱文件的管理特點（337）
7.8.2 建立用戶工具箱須知（337）
7.9 調(diào)試和剖析（337）
7.9.1 直接調(diào)試法（338）
7.9.2 調(diào)試器的使用（338）
7.9.3 MATLAB程序的性能優(yōu)化（343）
7.10 面向?qū)ο缶幊蹋?49）
7.10.1 概念綜述（349）
7.10.2 面向?qū)ο缶幊虘檬纠?51）
7.10.3 重載運算（356）
7.10.4 繼承性及其應用（357）

第八章 SIMULINK交互式仿真集成環(huán)境（360）
8.1 引導（360）
8.1.1 SIMULINK的安裝（361）
8.1.2 SIMULINK入門（361）
8.1.3 SIMULINK庫瀏覽器界面（363）
8.1.4 SIMULINK模型窗的組成（364）
8.2 模型的創(chuàng)建（366）
8.2.1 模型概念和文件操作（366）
8.2.2 模塊操作（368）
8.2.3 信號線操作（371）
8.2.4 對模型的注釋（373）
8.2.5 常用的Sourse庫信源（374）
8.2.6 常用的Sink庫信宿（375）
8.2.7 仿真的配置（377）
8.3 邊續(xù)系統(tǒng)建模（381）
8.3.1 線性系統(tǒng)（382）
8.3.2 非線性系統(tǒng)（386）
8.4 子系統(tǒng)的創(chuàng)建、裝幀及受控執(zhí)行（392）
8.4.1 簡裝子系統(tǒng)及其應用（392）
8.4.2 精裝子系統(tǒng)（394）
8.4.3 條件執(zhí)行子系統(tǒng)（398）
8.5 離散時間系統(tǒng)和混合系統(tǒng)（404）
8.5.1 若干基本模塊（404）
8.5.2 多速率離散時間系統(tǒng)（406）
8.5.3 離散-連續(xù)混合系統(tǒng)（407）
8.6 SIMULINK的分析工具（409）
8.6.1 確定模型的特征（409）
8.6.2 用MATLAB指令運行SIMULINK模型（410）
8.6.3 模型的線性化問題（413）
8.6.4 系統(tǒng)平衡點的求取（415）
8.6.5 綜合算例（415）
8.7 數(shù)值計算方面的考慮（421）
8.7.1 微分方程解算器Solver（421）
8.7.2 積分步長和容差（424）
8.7.3 代數(shù)環(huán)問題（425）
8.8 S函數(shù)模塊（428）
8.8.1 概述（488）
8.8.2 SIMULINK的運行機理（428）
8.8.3 用M文件表述的S函數(shù)（429）第九章 句柄圖形（438）
9.1 句柄圖形體系（438）
9.1.1 圖形對象、對象句柄和句柄圖形樹結(jié)構(gòu)（439）
9.1.2 對象屬性（440）
9.2 圖形對象的操作（440）
9.2.1 圖形對象創(chuàng)建指令一覽（440）
9.2.2 對象句柄的獲取方法（441）
9.3 對象屬性的獲取和設置（442）
9.3.1 創(chuàng)建對象時設置屬性（442）
9.3.2 get和set（443）
9.3.3 對象屬性的缺省設置和查詢（443）
9.3.4 屬性查詢和設置示例（443）
9.4 為低層指令繪圖準備圖/軸（445）
9.4.1 'NexPlot'屬性（445）
9.4.2 準備圖/軸的簡捷指令newplot（445）
9.4.3 高層繪圖文件的形成（446）
9.5 圖形窗的色彩資源和光標屬性（447）
9.5.1 色彩資源（447）
9.5.2 光標指針（448）
9.6 軸對象（449）
9.6.1 軸位框的幾何屬性和多軸位框（449）
9.6.2 圖形名和坐標軸名的句柄操作（449）
9.6.3 軸刻度的屬性控制（450）
9.6.4 坐標軸尺度、方向、位置屬性（450）
9.6.5 照相機屬性（451）
9.7 句柄圖形應用專題（452）
9.7.1 光標形狀的自制（452）
9.7.2 任意布置子圖和軸外注釋（453）
9.7.3 制作個性化雙坐標系（455）
9.7.4 連續(xù)變焦和飛馳圖形（457）
9.7.5 實時動畫（459）
9.7.6 surface指令衍生不同曲面（461）
9.7.7 紋理影射和曲面彩繪（462）
9.7.8 三維塊建模和著色（463）
9.7.9 鼠標拖動字對象（465）第十章 圖形用戶界面GUI制作（468）
10.1 入門（468）
10.2 圖形用戶界面的設計原則和一般步驟（471）
10.2.1 設計原則（471）
10.2.2 一般制作步驟（472）
10.3 界面菜單（uimenu）（472）
10.3.1 圖形窗的標準菜單（472）
10.3.2 自制的用戶菜單（473）
10.3.3 用戶菜單的屬性（474）
10.3.4 現(xiàn)場菜單的制作（481）
10.4 用戶控件（uicontrol）（482）
10.4.1 控件制作函數(shù)（482）
10.4.2 用戶控件的種類（482）
10.4.3 控件制作示例（483）
10.5 由M函數(shù)文件產(chǎn)生用戶菜單和控件（489）
10.5.1 利用全局變量編寫用戶界面函數(shù)文件（490）
10.5.2 利用'UserData'屬性編寫用戶界面函數(shù)文件（490）
10.5.3 利用遞歸法編寫用戶界面函數(shù)文件（491）
10.6 圖形用戶界面設計工具（493）
10.6.1 界面設計工具的結(jié)構(gòu)和調(diào)用指令（493）
10.6.2 交互式用戶界面設計工具應用示例（495）第十一章 MATLAB編譯器（503）
11.1 編譯器概述（503）
11.1.1 編譯器的功能（503）
11.1.2 編譯器的性能改進（503）
11.1.3 編譯器的局限性（504）
11.1.4 把腳本文件改寫為函數(shù)文件（504）
11.2 編譯器的安裝和配置（505）
11.2.1 配置MATLAB編譯器的前提準備（505）
11.2.2 為產(chǎn)生MEX文件進行預配置（506）
11.2.3 為產(chǎn)生獨立外部應用程序進行預配置（508）
11.3 MATLAB編譯器使用入門（510）
11.3.1 由M文件創(chuàng)建C MEX文件的入門算例（510）
11.3.2 由M文件創(chuàng)建外部應用程序的入門算例（511）
11.4 編譯指令mcc簡介（513）
11.4.1 mcc的基本調(diào)用格式（513）
11.4.2 mcc的選項標志（514）
11.5 編譯文件的性能優(yōu)化（517）
11.5.1 優(yōu)化數(shù)組（517）
11.5.2 優(yōu)化循環(huán)（518）
11.5.3 優(yōu)化條件語句（519）
11.6 創(chuàng)建獨立的外部應用程序（520）
11.6.1 獨立外部程序的工作特點和創(chuàng)建過程（520）
11.6.2 關(guān)于指令mbuild（521）
11.6.3 借助編譯指令mcc創(chuàng)建獨立應用程序（521）第十二章 應用程序接口API（531）
12.1 C語言MEX文件的編寫（531）
12.1.1 關(guān)于MEX文件的一般性說明（531）
12.1.2 MEX文件中的MATLAB數(shù)據(jù)（532）
12.1.3 C語言MEX文件源程序的構(gòu)成（533）
12.1.4 MEX文件的執(zhí)行流程（535）
12.1.5 編寫C MEX文件的常用庫函數(shù)和示例（536）
12.2 MAT數(shù)據(jù)文件的應用（543）
12.2.1 數(shù)據(jù)的輸入輸出方法（543）
12.2.2 創(chuàng)建MAT文件的C源碼程序的編寫（544）
12.3 MATLAB引擎技術(shù)的應用（548）
12.3.1 MATLAB引擎概念的功能（548）
12.3.2 引擎庫函數(shù)及C源碼應用程序的編寫（549）
12.3.3 利用VC++6.0集成環(huán)境編寫MATLAB引擎程序（554）
12.4 MATLAB中ActiveX技術(shù)的應用（559）
12.4.1 關(guān)于ActiveX的一般性說明（559）
12.4.2 MATLAB的ActiveX自動化（559）
12.5 MATLAB中DDE技術(shù)的應用（571）
12.5.1 關(guān)于DDE的一般性說明（571）
12.5.2 DDE中的MATLAB服務器（571）
12.5.3 DDE中的MATLAB客戶（576）第十三章 Notebook（581）
13.1 Notebook的安裝（581）
13.1.1 MATLAB 6.1版Notebook的安裝（581）
13.1.2 MATLAB 6.5版Notebook的安裝（582）
13.2 Notebook的啟動（583）
13.2.1 從Word中啟動Notebook（583）
13.2.2 從MATLAB中啟動Notebook（583）
13.2.3 Notebook成功啟動標志和中文M-book模板的形成（584）
13.2.4 啟動失幾的原因和解決辦法（585）
13.3 M-book模板的使用（586）
13.3.1 輸入細胞（群的創(chuàng)建和運行）（586）
13.3.2 計算工的創(chuàng)建和運行（589）
13.3.3 Notebook菜單的其他選項（590）
13.3.4 輸出細胞的格式控制（592）
13.3.5 細胞的樣式（595）
13.3.6 使用M-book模板的若干參考技法（595）
13.4 科技演講稿的制作（596）
13.4.1 在M-book中實現(xiàn)計算和可視的演講稿制作（596）
13.4.2 直接引出GUI圖形用戶界面的演講稿制作（598）
13.4.3 具有現(xiàn)場計算和繪圖能力的演講文稿的制作（599）
附錄A：索引（601）
附錄B：光盤使用說明（626）
參考文獻（631）