薛定宇教授大講堂：MATLAB程序設(shè)計（卷Ⅰ 第2版）

第1章計算機數(shù)學(xué)語言概述
1.1 數(shù)學(xué)問題計算機求解概述1
1.1.1 為什么要學(xué)習(xí)計算機數(shù)學(xué)語言· 1
1.1.2 數(shù)學(xué)問題的解析解與數(shù)值解· 5
1.1.3 數(shù)學(xué)運算問題軟件包發(fā)展概述· 6 
1.1.4 常規(guī)計算機語言的局限性 7 
1.2 計算機數(shù)學(xué)語言簡介 9 
1.2.1 計算機數(shù)學(xué)語言的出現(xiàn) 9 
1.2.2 有代表性的計算機數(shù)學(xué)語言· 10 
1.3 科學(xué)運算問題的三步求解方法 10 
本章習(xí)題 13
第2章MATLAB語言程序設(shè)計基礎(chǔ) 15
2.1 MATLAB命令窗口與操作· 17 
2.1.1 MATLAB的命令窗口· 17 
2.1.2 MATLAB的工作路徑設(shè)置 18 
2.1.3 注釋語句· 19 
2.1.4 MATLAB的工作空間與管理 20 
2.1.5 MATLAB的其他輔助工具 20 
2.1.6 聯(lián)機幫助系統(tǒng) 21 
2.2 MATLAB基本操作命令· 23 
2.2.1 變量名命名規(guī)則 23 
2.2.2 保留的常數(shù)· 23 
2.2.3 顯示格式的設(shè)置 25 
2.2.4 底層操作系統(tǒng)命令 25 
2.2.5 MATLAB的人機交互函數(shù) 26 
2.3 常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)· 26 
2.3.1 數(shù)值型數(shù)據(jù)· 26 
2.3.2 符號型數(shù)據(jù)· 28 
2.3.3 符號型函數(shù)· 30 
2.3.4 任意符號型矩陣的生成 30 
2.3.5 任意矩陣函數(shù)生成 31 
2.3.6 整型變量與邏輯變量 32 
2.3.7 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型的識別 32 
2.3.8 矩陣的維數(shù)與長度 32 
2.3.9 屬性驗證函數(shù) 33 
2.4 字符串?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)· 34 
2.4.1 一般字符串的表示 34 
2.4.2 字符串的處理方法 35 
2.4.3 字符串的轉(zhuǎn)換與讀寫方法 36 
2.4.4 字符串命令的執(zhí)行 38 
2.4.5 MuPAD 接口函數(shù)的編寫· 38 
2.4.6 字符串的雙引號描述方法 39 
2.5 其他常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 39 
2.5.1 多維數(shù)組· 39 
2.5.2 單元數(shù)組· 40 
2.5.3 表格數(shù)據(jù)· 41 
2.5.4 結(jié)構(gòu)體· 43 
2.5.5 其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 44 
2.6 MATLAB 的基本語句結(jié)構(gòu)· 44 
2.6.1 直接賦值語句 45 
2.6.2 函數(shù)調(diào)用語句 45 
2.6.3 多樣的函數(shù)調(diào)用機制 46 
2.6.4 冒號表達式· 46 
2.6.5 子矩陣的提取 47 
2.6.6 等間距行向量的生成 47 
2.7 數(shù)據(jù)文件的讀取與存儲 48 
2.7.1 數(shù)據(jù)文件的讀取與存儲命令· 48 
2.7.2 文件讀寫的底層方法 49 
2.7.3 Excel文件的讀取與存儲· 50
本章習(xí)題 52 
第3章基本數(shù)學(xué)運算· 54
3.1 矩陣的算術(shù)運算· 55 
3.1.1 矩陣的轉(zhuǎn)置、翻轉(zhuǎn)與旋轉(zhuǎn)· 55 
3.1.2 矩陣的四則運算 56 
3.1.3 復(fù)數(shù)矩陣及其變換 57 
3.1.4 矩陣乘方與開方 58 
3.1.5 矩陣的點運算 59 
3.2 矩陣的邏輯運算與比較運算 60 
3.2.1 矩陣的邏輯運算 60 
3.2.2 矩陣的比較運算 61 
3.2.3 矩陣元素的查詢命令 61 
3.2.4 屬性判定語句 62 
3.2.5 非零元素個數(shù)統(tǒng)計 63 
3.3 超越函數(shù)的計算· 64 
3.3.1 指數(shù)函數(shù)與對數(shù)函數(shù)的計算· 64 
3.3.2 三角函數(shù)的計算 65 
3.3.3 反三角函數(shù)的計算 66 
3.3.4 矩陣的超越函數(shù) 67 
3.4 符號表達式的化簡與變換 69 
3.4.1 多項式的運算 69 
3.4.2 多項式矩陣的計算 70 
3.4.3 三角函數(shù)的變換與化簡 71 
3.4.4 符號表達式的化簡 72 
3.4.5 符號表達式的變量替換 73 
3.4.6 符號運算結(jié)果的轉(zhuǎn)換 74 
3.4.7 數(shù)學(xué)歸納法的實現(xiàn) 75 
3.5 基本數(shù)據(jù)運算· 76 
3.5.1 數(shù)據(jù)的取整與有理化運算 76 
3.5.2 向量的排序、最大值與最小值 77 
3.5.3 數(shù)據(jù)的均值、方差與標(biāo)準(zhǔn)差· 79 
3.5.4 質(zhì)因數(shù)與質(zhì)因式 80 
3.5.5 排列與組合· 81 
3.5.6 網(wǎng)格數(shù)據(jù)的生成 83 本章習(xí)題 84 
第4章MATLAB語言的流程結(jié)構(gòu) 88
4.1 循環(huán)結(jié)構(gòu)· 89 
4.1.1 for 循環(huán)結(jié)構(gòu) 89 
4.1.2 while 循環(huán)結(jié)構(gòu) 91 
4.1.3 迭代方法的循環(huán)實現(xiàn) 92 
4.1.4 遞推方法與實現(xiàn) 93 
4.1.5 循環(huán)結(jié)構(gòu)的輔助語句 95 
4.1.6 冗長符號表達式的完全顯示· 97 
4.2 條件轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)· 98 
4.2.1 簡單的條件轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu) 98 
4.2.2 條件轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)的一般形式 98 
4.2.3 流程控制的應(yīng)用——方程的整數(shù)解· 100 
4.3 向量化編程· 101 
4.3.1 向量化編程實現(xiàn) 101 
4.3.2 方程整數(shù)解的向量化方法 103 
4.3.3 分段函數(shù)的向量化表示 104 
4.4 開關(guān)結(jié)構(gòu)· 107 
4.5 試探結(jié)構(gòu)· 109 本章習(xí)題 111 
第5章函數(shù)編寫與調(diào)試 114
5.1 MATLAB 的腳本程序· 115 
5.2 MATLAB 語言函數(shù)的基本結(jié)構(gòu) 116 
5.2.1 函數(shù)的基本結(jié)構(gòu) 116 
5.2.2 函數(shù)名的命令規(guī)則 118 
5.2.3 函數(shù)編寫舉例 118 
5.2.4 變元的檢測段落 122 
5.3 函數(shù)編寫的技巧· 124 
5.3.1 遞歸調(diào)用· 124 
5.3.2 可變輸入輸出個數(shù)的處理 126 
5.3.3 輸入變元的容錯處理 128 
5.3.4 全局變量· 129 
5.3.5 存取MATLAB工作空間中的變量 130 
5.3.6匿名函數(shù)與inline函數(shù)· 131 
5.3.7 子函數(shù)與私有函數(shù) 133 
5.3.8 駐留變量與鎖定函數(shù) 134 
5.4 MATLAB 程序的調(diào)試· 134 
5.4.1 MATLAB 程序的跟蹤調(diào)試 134 
5.4.2 偽代碼與代碼保密處理 137 
5.4.3 MATLAB 函數(shù)的排錯· 138 
5.5 MATLAB 實時編輯器· 138 
5.5.1 實時文檔編輯界面 139 
5.5.2 建立一個簡單的文檔 139 
5.5.3 嵌入代碼的運行 140 
5.5.4 在實時編輯器中嵌入對象 141 
5.5.5 由LATEX描述數(shù)學(xué)公式· 143 
5.5.6 實時編輯文檔的輸出 146 本章習(xí)題 146 
第6章二維圖形繪制· 149
6.1 二維曲線的繪制· 150 
6.1.1 二元數(shù)據(jù)的曲線繪制 150 
6.1.2 數(shù)學(xué)函數(shù)的曲線繪制 153 
6.1.3 分段函數(shù)的曲線繪制 155 
6.1.4 參數(shù)方程的曲線繪制 156 
6.1.5 二維圖形的標(biāo)題處理 158 
6.1.6 多縱軸曲線的繪制 159 
6.2 圖形修飾· 161 
6.2.1 基于命令的修飾方法 161 
6.2.2 利用界面的修飾方法 164 
6.2.3LATEX支持的修飾命令· 165 
6.2.4 數(shù)學(xué)公式疊印與宏包設(shè)計 165 
6.3 其他二維圖形繪制語句 166 
6.3.1 極坐標(biāo)曲線的繪制 166 
6.3.2 離散信號的圖形表示 169 
6.3.3 直方圖與餅圖 170 
6.3.4 填充圖· 172 
6.3.5 箱線圖· 173 
6.3.6 對數(shù)坐標(biāo)圖· 174 
6.3.7 誤差限圖· 175 
6.3.8 動態(tài)軌跡顯示 175 
6.3.9 二維動畫的顯示 176 
6.4 圖形窗口的操作與分割 177 
6.4.1 圖形窗口的操作 177 
6.4.2 圖形窗口的規(guī)范分割 178 
6.4.3 圖形窗口的任意分割 179 
6.5 隱函數(shù)繪制及應(yīng)用 180 
6.5.1 二元隱函數(shù)的曲線繪制 181 
6.5.2 曲線的光滑處理 183 
6.5.3 二元聯(lián)立方程的圖解法 183 
6.6 圖像的顯示與簡單處理 185 
6.6.1 圖像的輸入· 185 
6.6.2 圖像的編輯與顯示 186 
6.6.3 顏色空間轉(zhuǎn)換 187 
6.6.4 邊緣檢測· 187 
6.6.5 直方圖均衡化 187 
6.7 MATLAB 圖形的輸出方法· 189 
6.7.1 圖形輸出菜單與應(yīng)用 189 
6.7.2 打印預(yù)覽對話框 190 
6.7.3 圖形輸出命令 190 
本章習(xí)題 191
第7章三維圖形表示· 194
7.1 三維曲線繪制· 195 
7.1.1 三維曲線繪制命令 195 
7.1.2 已知數(shù)學(xué)函數(shù)的三維曲線繪制· 196 
7.1.3 三維填充圖· 197 
7.1.4 三維直方圖與餅圖 198 
7.1.5 條帶圖· 200 
7.2 三維曲面繪制· 202 
7.2.1 網(wǎng)格圖與表面圖 202 
7.2.2 表面圖的陰影與光照 206 
7.2.3 其他表面圖繪制 207 
7.2.4 圖像文件的三維表面圖 209 
7.2.5 已知函數(shù)的表面圖 210 
7.2.6 散點數(shù)據(jù)的表面圖繪制 211 
7.3 三維圖形視角設(shè)置 212 
7.3.1 視角的定義· 213 
7.3.2 三視圖的設(shè)置 214 
7.3.3 任意視角的設(shè)置 214 
7.4 其他三維繪圖· 215 
7.4.1 等高線· 215 
7.4.2 曲面的交線· 216 
7.4.3 矢量圖· 219 
7.4.4 三元隱函數(shù)的繪圖 220 
7.4.5 隱函數(shù)曲面的交線 221 
7.4.6 參數(shù)方程的表面圖 223 
7.4.7 復(fù)變函數(shù)的三維表面圖 224 
7.4.8 球面與柱面· 225 
7.4.9 Voronoi圖與Delaunay剖分· 228 
7.5 三維圖形的特殊處理 230 
7.5.1 三維曲面的旋轉(zhuǎn) 230 
7.5.2 坐標(biāo)軸變換的三維曲面 232 
7.5.3 三維圖形的剪切 232 
7.5.4 三維表面圖貼面處理 233 
7.6 四維圖形繪制· 234 
7.6.1 三維動畫的制作與播放 234 
7.6.2 切片圖· 235 
7.6.3 體視化界面· 236 本章習(xí)題 238 
第8章MATLAB語言與其他語言的接口· 240
8.1 C語言環(huán)境下提供的MATLAB變量格式及函數(shù)概述· 241 
8.1.1 編譯程序的環(huán)境設(shè)置 241 
8.1.2 Mex下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 242 
8.1.3 Mex文件的結(jié)構(gòu) 243 
8.1.4 Mex文件的編寫方法與步驟· 246 
8.2 不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的Mex處理 248 
8.2.1 不同類型輸入輸出變元的處理· 248 
8.2.2 字符串變量的讀寫 249 
8.2.3 多維數(shù)組的處理 250 
8.2.4 單元數(shù)組的處理 251 
8.2.5 MAT 文件的讀寫方法· 252 
8.3 C程序中直接調(diào)用MATLAB函數(shù) 255 
8.4 MATLAB 函數(shù)的獨立程序轉(zhuǎn)換 259 
8.5 并行計算簡介· 260 本章習(xí)題 263 
第9章面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計基礎(chǔ) 264
9.1 面向?qū)ο缶幊痰幕靖拍?265 
9.1.1 類與對象的概念 265 
9.1.2 類與對象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 266 
9.2 類的設(shè)計· 267 
9.2.1 類的設(shè)計方法 268 
9.2.2 類的定義與輸入 268 
9.2.3 類的顯示· 270 
9.3 重載函數(shù)的編寫· 271 
9.3.1 加法的重載函數(shù)編寫 272 
9.3.2 合并同類項的化簡函數(shù) 273 
9.3.3 減法重載函數(shù) 274 
9.3.4 乘法重載函數(shù) 274 
9.3.5 乘方運算重載函數(shù) 277 
9.3.6 其他響應(yīng)函數(shù) 278 
9.3.7 域的賦值與提取 279 
9.4 類的繼承與擴展· 279 
9.4.1 擴展類的定義與顯示 280 
9.4.2 ftf對象的連接重載函數(shù) 282 
9.4.3 分數(shù)階傳遞函數(shù)的頻域分析· 285
本章習(xí)題 287 
第10章圖形用戶界面設(shè)計技術(shù)· 289
10.1 MATLAB 語言圖形界面編程基礎(chǔ)· 290 
10.1.1 MATLAB 圖形界面中各對象的關(guān)系· 290 
10.1.2 窗口對象及屬性設(shè)置· 291 
10.1.3 窗口的常用屬性· 291 
10.1.4 對象屬性的讀取與修改· 291 
10.1.5 簡易對話框 294 
10.1.6 標(biāo)準(zhǔn)對話框及其調(diào)用· 296 
10.2 MATLAB 圖形界面設(shè)計基本組件
10.2.1 MATLAB 支持的基本組件· 300
10.2.2 組件的常用屬性 · 301
10.2.3 組件句柄的獲取 · 302
10.2.4 組件的另一種描述方法 303 
10.3 App設(shè)計工具——AppDesigner303
10.3.1 App Designer 簡介 303
10.3.2 界面設(shè)計方法簡介· 305 
10.3.3App的輸入變元· 309 
10.3.4多窗口App設(shè)計· 312 
10.4 圖形用戶界面的高級技術(shù)· 314 
10.4.1 選項卡組的使用· 314 
10.4.2 菜單與工具欄的設(shè)計· 316 
10.4.3 ActiveX 組件的嵌入與編程 317 
10.5 程序打包與發(fā)布· 319 
10.5.1 App轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行文件· 319 
10.5.2 工具箱的打包處理· 321 
本章習(xí)題 322
參考文獻· 324
MATLAB 函數(shù)名索引· 326
術(shù)語索引· 333