MATLAB实用教程（第五版）

本书分三个部分介绍了MATLAB 原理及其应用，共16 章。部分为MATLAB 技术基础简介，主要介绍MATLAB 环境、基本运算、内置函数、矩阵运算和绘图功能。第二部分为MATLAB 编程方法介绍，主要包括自定义函数、接口函数、逻辑函数和程序控制结构等内容。第三部分为高级MATLAB应用，重点介绍矩阵代数求解、数据变量类型、符号运算、数值分析、数据可视化、图形用户接口功能和Simulink 仿真等内容。第三部分的各章内容相互独立，读者可根据自身情况进行选择。每一章结束均附有习题，供练习巩固之用。书中提供的大量实例来自于非常基础的学科领域，内容丰富，可以边阅读边录入示例程序进行调试运行，具有很强的实用性。

霍莉·摩尔，美国盐湖城社区学院工程系教授，毕业于犹他大学，连续多年教授MALTAB计算课程与其他计算机语言课程，具有丰富的教学经验。 霍莉·摩尔，美国盐湖城社区学院工程系教授，毕业于犹他大学，连续多年教授MALTAB计算课程与其他计算机语言课程，具有丰富的教学经验。

目 录



第1章 MATLAB简介1

1.1 MATLAB概述1

1.2 学生版MATLAB2

1.3 MATLAB在工业中的应用2

1.3.1 电气工程3

1.3.2 生物医学工程3

1.3.3 流体动力学4

1.4 解决工程和科学中的问题4

第2章 MATLAB环境7

2.1 启动7

2.2 MATLAB窗口9

2.2.1 命令窗口9

2.2.2 命令历史9

2.2.3 工作区窗口10

2.2.4 当前文件夹窗口12

2.2.5 文档窗口13

2.2.6 图形窗口14

2.2.7 编辑窗口14

2.3 用MATLAB解决问题14

2.3.1 使用变量15

2.3.2 MATLAB中的矩阵17

2.3.3 数值显示32

2.4 保存工作成果36

2.4.1 日志36

2.4.2 保存变量37

2.4.3 脚本39

2.4.4 分节模式44

小结45

MATLAB小结46

习题47

第3章 MATLAB内置函数54

引言54

3.1 内置函数的使用54

3.2 帮助功能的使用56

3.3 初等数学函数58

3.3.1 常见的计算58

3.3.2 舍入函数62

3.3.3 离散数学63

3.4 三角函数65

3.5 数据分析函数69

3.5.1 值和小值69

3.5.2 均值和中值71

3.5.3 和与积72

3.5.4 数值的排序73

3.5.5 求矩阵的规格75

3.5.6 方差和标准差81

3.6 随机数85

3.6.1 均匀随机数86

3.6.2 高斯随机数86

3.7 复数89

3.8 计算的局限性93

3.9 特殊值和其他函数94

小结95

MATLAB小结96

习题98

第4章 MATLAB矩阵运算104

4.1 矩阵运算104

4.1.1 定义矩阵104

4.1.2 冒号运算符的使用106

4.2 利用meshgrid求解双变量

问题110

4.3 特殊矩阵117

4.3.1 全零矩阵118

4.3.2 全1矩阵118

4.3.3 对角矩阵119

4.3.4 魔方矩阵120

小结122

MATLAB小结122

习题123

第5章 绘图130

引言130

5.1 二维图130

5.1.1 基本绘图130

5.1.2 线条、颜色和标记样式137

5.1.3 坐标轴的缩放和图形标注139

5.2 子图146

5.3 其他类型的二维图147

5.3.1 极坐标图147

5.3.2 对数图149

5.3.3 条形图和饼图155

5.3.4 直方图156

5.3.5 双y轴图159

5.3.6 画函数的波形162

5.4 三维图163

5.4.1 三维线图163

5.4.2 曲面图164

5.5 用菜单栏工具编辑图形169

5.6 由工作区窗口创建图形171

5.7 保存图形171

小结172

MATLAB小结172

习题174

第6章 自定义函数183

引言183

6.1 创建函数文件183

6.1.1 语法183

6.1.2 注释189

6.1.3 多输入多输出函数189

6.1.4 无输入参数或输出参数的

函数194

6.1.5 确定输入参数/输出参数的

数量195

6.1.6 局部变量197

6.1.7 全局变量198

6.1.8 查看函数文件代码198

6.2 创建自己的函数工具箱199

6.3 匿名函数和函数句柄201

6.4 复合函数203

6.5 子函数203

6.5.1 在其他函数中使用子

函数204

6.5.2 MATLAB程序中的子

函数208

小结209

MATLAB小结210

习题210

第7章 输入/输出控制216

引言216

7.1 自定义输入216

7.2 输出选项220

7.2.1 显示函数220

7.2.2 格式化输出—fprintf

函数222

7.2.3 格式化输出—sprintf

函数227

7.2.4 table函数229

7.3 图形输入230

7.4 分节符的更多应用231

7.4.1 发布231

7.4.2 实时脚本233

7.5 从文件中读写数据234

7.5.1 导入数据234

7.5.2 导出数据236

7.6 调试代码236

7.6.1 代码分析器237

7.6.2 调试工具栏237

小结240

MATLAB小结240

习题241

第8章 逻辑函数和选择结构246

概述246

8.1 关系运算与逻辑运算246

8.2 流程图和伪代码248

8.3 逻辑函数250

8.3.1 find命令250

8.3.2 find命令的流程图和

伪代码253

8.4 选择结构257

8.4.1 简单的if语句257

8.4.2 if/else结构257

8.4.3 elseif结构258

8.4.4 switch/case语句263

8.4.5 menu函数268

8.5 调试272

小结272

MATLAB小结273

习题274

第9章 循环结构285

9.1 for循环285

9.2 while循环292

9.3 break和continue300

9.4 中断循环301

9.5 嵌套循环304

9.6 提高循环效率305

小结308

习题309

第10章 矩阵代数314

引言314

10.1 矩阵运算和函数314

10.1.1 转置314

10.1.2 点积315

10.1.3 矩阵乘法321

10.1.4 矩阵的幂324

10.1.5 逆矩阵325

10.1.6 行列式327

10.1.7 叉积328

10.2 求解线性方程组332

10.2.1 用逆矩阵解方程332

10.2.2 用矩阵左除方法求解

方程335

10.2.3 利用行阶梯矩阵的逆运算

函数求解方程组338

10.3 特殊矩阵345

10.3.1 ones和zeros函数345

10.3.2 单位矩阵345

10.3.3 其他矩阵347

小结347

MATLAB小结349

习题350

第11章 其他类型的数组357

引言357

11.1 数据类型358

11.2 数值型数据359

11.2.1 双精度浮点数359

11.2.2 单精度浮点数359

11.2.3 整数362

11.2.4 复数362

11.3 字符和字符串数据363

11.3.1 创建字符和字符串数组363

11.3.2 字符编码方案364

11.3.3 字符和字符串数组的

使用366

11.4 符号数据371

11.5 逻辑数据372

11.6 稀疏数组372

11.7 分类数组373

11.8 时间数组373

11.9 多维数组377

11.10 元胞数组379

11.11 结构数组380

11.12 表格数组387

小结388

MATLAB小结388

习题390

第12章 符号数学运算397

引言397

12.1 符号代数398

12.1.1 创建符号变量399

12.1.2 符号表达式和符号方程

的处理401

12.2 求解表达式和方程403

12.2.1 solve函数403

12.2.2 求解方程组406

12.2.3 替换和符号函数409

12.3 符号绘图413

12.3.1 fplot函数413

12.3.2 其他的符号绘图函数416

12.4 微积分运算420

12.4.1 微分420

12.4.2 积分425

12.5 微分方程433

12.5.1 输入字符串时dsolve

函数的用法434

12.5.2 输入符号函数时dsolve

函数的用法436

12.6 将符号表达式转换为匿名

函数437

小结438

MATLAB小结439

习题440

第13章 数值计算方法448

13.1 插值448

13.1.1 线性插值448

13.1.2 三次样条插值450

13.1.3 外插法455

13.1.4 多维插值455

13.2 曲线拟合457

13.2.1 线性回归457

13.2.2 过零点线性回归459

13.2.3 多项式回归460

13.2.4 polyval函数462

13.3 交互式拟合工具468

13.3.1 基本拟合工具468

13.3.2 曲线拟合工具箱470

13.4 差分与数值微分470

13.4.1 diff函数470

13.4.2 前向、后向和中心

差分法474

13.5 数值积分479

13.6 求微分方程的数值解484

13.6.1 函数句柄输入485

13.6.2 求解过程中要注意的

问题485

13.6.3 求解高阶微分方程487

13.6.4 边值问题488

13.6.5 偏微分方程490

小结490

MATLAB小结492

习题493

第14章 高级绘图500

引言500

14.1 图像500

14.1.1 图像类型502

14.1.2 读写图像文件511

14.2 图形对象513

14.2.1 曲线句柄514

14.2.2 图形窗口句柄515

14.2.3 坐标轴句柄516

14.2.4 坐标轴注释518

14.2.5 属性编辑器518

14.3 动画519

14.3.1 重绘和擦除519

14.3.2 电影521

14.4 其他可视化方法525

14.4.1 透明度525

14.4.2 隐藏线526

14.4.3 光源527

14.5 三维体可视化简介527

14.5.1 标量数据的三维体

可视化527

14.5.2 矢量数据的三维体

可视化528

小结530

MATLAB小结531

习题532

第15章 图形用户接口设计534

引言534

15.1 单用户GUI534

15.1.1 创建布局534

15.1.2 向程序添加代码539

15.2 多用户交互GUI—

ready_aim_fire542

15.3 改进的ready_aim_fire

程序545

15.4 更好的ready_aim_fire

程序546

15.5 内置GUI模板550

15.5.1 GUI with UIcontrols550

15.5.2 GUI with Axes and

Menu552

15.5.3 Modal Question Box552

15.5.4 其他示例552

小结553

习题553

第16章 Simulink简介555

引言555

16.1 应用555

16.2 入门555

16.3 Simulink求解微分方程563

小结568

习题568

附录A 特殊字符、命令和函数572

附录B 坐标轴展缩技术584

附录C ready_aim_fire GUI

代码586

附录D 北卡罗来纳州阿什维尔市天气

数据590