薛定宇教授大讲堂(卷1)MATLAB程序设计

MATLAB语言是进行科学计算的利器。本书系统地论述了MATLAB的功能及使用MATLAB语言编程的方法。本书内容包括MATLAB语言的常用数据结构和语句结构、矩阵的代数运算、超越函数的计算方法与数据处理的方法、MATLAB语言的流程控制结构与应用、MATLAB函数编写与调试，以及MATLAB的科学可视化方法。此外，本书还介绍了MATLAB语言的接口设计、面向对象的程序设计方法与图形用户界面设计方法等。
本书可作为一般读者学习和掌握MATLAB语言的工具书，也可作为高等学校理工科各类专业本科生与研究生学习计算机数学语言（MATLAB）的教材。

第1章计算机数学语言概述1
1.1数学问题计算机求解概述1
1.1.1为什么要学习计算机数学语言1
1.1.2数学问题的解析解与数值解4
1.1.3数学运算问题软件包发展概述5
1.1.4常规计算机语言的局限性7
1.2计算机数学语言简介8
1.2.1计算机数学语言的出现8
1.2.2有代表性的计算机数学语言9
1.3科学运算问题的三步求解方法10
本章习题12
第2章MATLAB语言程序设计基础13
2.1MATLAB命令窗口与基本命令14
2.1.1变量名命名规则14
2.1.2保留的常数15
2.1.3显示格式的设置16
2.1.4底层操作系统命令16
2.1.5MATLAB的工作环境设置17
2.1.6MATLAB的工作空间与管理18
2.1.7MATLAB的其他辅助工具18
2.2常用数据结构19
2.2.1数值型数据19
2.2.2符号型数据20
2.2.3任意符号型矩阵的生成22
2.2.4符号型函数22
2.2.5整型变量与逻辑变量22
2.2.6数据结构类型的识别23
2.2.7矩阵的维数与长度23
2.3字符串数据结构24
2.3.1一般字符串的表示24
2.3.2字符串的处理方法24
2.3.3字符串的转换与读写方法26
2.3.4字符串命令的执行27
2.3.5MuPAD接口函数的编写27
2.4其他常用数据结构28
2.4.1多维数组28
2.4.2单元数组29
2.4.3表格数据30
2.4.4结构体32
2.4.5其他数据结构33
2.5MATLAB的基本语句结构33
2.5.1直接赋值语句33
2.5.2函数调用语句34
2.5.3多样的函数调用机制34
2.5.4冒号表达式34
2.5.5子矩阵的提取35
2.5.6等间距行向量的生成36
2.6数据文件的读取与存储36
2.6.1数据文件的读取与存储命令36
2.6.2文件读写的底层方法37
2.6.3Excel文件的读取与存储38本章习题39
第3章基本数学运算42
3.1矩阵的代数运算42
3.1.1矩阵的转置、翻转与旋转42
3.1.2矩阵的加减乘除运算44
3.1.3复数矩阵及其变换45
3.1.4矩阵的乘方与开方45
3.1.5矩阵的点运算47
3.2矩阵的逻辑运算与比较运算47
3.2.1矩阵的逻辑运算47
3.2.2矩阵的比较运算483.2.3矩阵元素的查询命令48
3.2.4属性判定语句49
3.3超越函数的计算49
3.3.1指数与对数函数的计算50
3.3.2三角函数的计算50
3.3.3反三角函数的计算52
3.3.4矩阵的超越函数52
3.4符号表达式的化简与变换54
3.4.1多项式的运算54
3.4.2三角函数的变换与化简55
3.4.3符号表达式的化简55
3.4.4符号表达式的变量替换56
3.4.5符号运算结果的转换56
3.5基本数据运算57
3.5.1数据的取整与有理化运算57
3.5.2向量的排序、优选值与最小值58
3.5.3数据的均值、方差与标准差59
3.5.4质因数与质因式60
3.5.5排列与组合61本章习题62
第4章MATLAB语言的流程结构64
4.1循环结构64
4.1.1for循环结构64
4.1.2while循环结构66
4.1.3迭代方法的循环实现67
4.1.4循环结构的辅助语句69
4.1.5向量化编程实现69
4.2条件转移结构71
4.2.1简单的条件转移结构71
4.2.2条件转移结构的一般形式72
4.2.3分段函数的向量化表示74
4.3开关结构75
4.4试探结构77本章习题78
第5章函数编写与调试80
5.1MATLAB的脚本程序80
5.2MATLAB语言函数的基本结构81
5.2.1函数的基本结构81
5.2.2函数名的命令规则83
5.2.3函数编写举例83
5.3函数编写的技巧86
5.3.1递归调用86
5.3.2可变输入输出个数的处理87
5.3.3输入变元的容错处理89
5.3.4全局变量89
5.3.5存取MATLAB工作空间中的变量90
5.3.6匿名函数与inline函数91
5.3.7子函数与私有函数93
5.4MATLAB程序的调试93
5.4.1MATLAB程序的跟踪调试93
5.4.2伪代码与代码保密处理96
5.5MATLAB实时编辑器96
5.5.1实时文档编辑界面97
5.5.2建立一个简单的文档97
5.5.3嵌入代码的运行98
5.5.4在实时编辑器中嵌入其他对象99
5.5.5实时编辑文档的输出101本章习题101
第6章二维图形绘制105
6.1二维曲线的绘制105
6.1.1二元数据的曲线绘制105
6.1.2数学函数的曲线绘制108
6.1.3分段函数的曲线绘制108
6.1.4二维图形的标题处理109
6.1.5多纵轴曲线的绘制111
6.2图形修饰112
6.2.1利用界面工具的修饰113
6.2.2LATEX支持的修饰命令115
6.2.3数学公式叠印与宏包设计116
6.3其他二维图形绘制语句117
6.3.1极坐标曲线的绘制117
6.3.2离散信号的图形表示118
6.3.3直方图与饼图120
6.3.4填充图122
6.3.5对数坐标图123
6.3.6误差限图124
6.3.7动态轨迹显示124
6.3.8二维动画的显示124
6.4图形窗口的分割125
6.4.1规范分割125
6.4.2任意分割126
6.5隐函数绘制及应用128
6.6图像的显示与简单处理130
6.6.1图像的输入130
6.6.2图像的编辑与显示131
6.6.3颜色空间转换132
6.6.4边缘检测132
6.6.5直方图均衡化133
6.7MATLAB图形的输出方法134
6.7.1图形输出菜单与应用134
6.7.2图形输出命令135本章习题136
第7章三维图形表示138
7.1三维曲线绘制138
7.1.1三维曲线绘制命令138
7.1.2已知数学函数的三维曲线绘制139
7.1.3三维填充图140
7.1.4三维直方图与饼图140
7.1.5条带图142
7.2三维曲面绘制144
7.2.1网格图与表面图144
7.2.2表面图的阴影与光照147
7.2.3图像文件的三维表面图149
7.2.4已知函数的表面图150
7.2.5散点数据的表面图绘制151
7.3三维图形视角设置152
7.3.1视角的定义152
7.3.2三视图的设置153
7.3.3任意视角的设置153
7.4其他三维绘图154
7.4.1等高线154
7.4.2矢量图155
7.4.3三元隐函数的绘图156
7.4.4参数方程的表面图158
7.4.5复变函数的三维表面图158
7.4.6球面与柱面159
7.4.7Voronoi图与Delaunay剖分161
7.5三维图形的特殊处理163
7.5.1三维曲面的旋转163
7.5.2坐标轴变换的三维曲面164
7.5.3三维图形的剪切165
7.5.4三维表面图贴面处理166
7.6四维图形绘制167
7.6.1切片图167
7.6.2体视化界面168
7.6.3三维动画的制作与播放169本章习题171
第8章MATLAB语言与其他语言的接口173
8.1C语言环境下提供的MATLAB变量格式及函数概述174
8.1.1编译程序的环境设置174
8.1.2Mex下的数据结构175
8.1.3Mex文件的结构176
8.1.4Mex文件的编写方法与步骤179
8.2不同数据结构的Mex处理180
8.2.1不同类型输入输出变元的处理181
8.2.2字符串变量的读写181
8.2.3多维数组的处理183
8.2.4单元数组的处理184
8.2.5MAT文件的读写方法185
8.3C程序中直接调用MATLAB函数187
8.4MATLAB函数的独立程序转换191本章习题192
第9章面向对象程序设计基础193
9.1面向对象编程的基本概念193
9.1.1类与对象193
9.1.2类与对象数据结构194
9.2类的设计195
9.2.1类的设计方法195
9.2.2类的定义与输入196
9.2.3类的显示197
9.3重载函数的编写198
9.3.1加法的重载函数编写198
9.3.2合并同类项的化简函数199
9.3.3减法重载函数200
9.3.4乘法重载函数200
9.3.5乘方运算重载函数202
9.3.6域的赋值与提取203
9.4类的继承与扩展203
9.4.1扩展类的定义与显示204
9.4.2ftf对象的连接重载函数205
9.4.3分数阶传递函数的频域分析207本章习题208
第10章MATLAB的图形用户界面设计技术209
10.1MATLAB语言图形界面编程基础209
10.1.1MATLAB图形界面中各对象的关系209
10.1.2窗口对象及属性设置210
10.1.3窗口的常用属性211
10.1.4对象属性的读取与修改213
10.1.5简易对话框215
10.1.6标准对话框及其调用216
10.2MATLAB图形界面设计基本控件219
10.2.1MATLAB支持的基本控件219
10.2.2控件的常用属性221
10.2.3控件句柄的获取221
10.3图形用户界面设计工具Guide222
10.4图形用户界面的高级技术231
10.4.1菜单系统的设计231
10.4.2工具栏设计232
10.4.3ActiveX控件的嵌入与编程234
10.5工具箱的集成与发布235
本章习题235
参考文献237
MATLAB函数名索引239
术语索引245