MATLAB科学计算及分析(含DVD光盘1张)

《MATLAB科学计算及分析》：MATLAB-全球科研技术人员必备计算软件、MATLAB-超强的计算分析编程功能、基础知识-实训实例-工程实例、实例操作视频教学，轻松学习。

MATLAB是适合多学科、多种工作平台的功能强大、界面友好且开放性很强的交互式大型优秀应用软件，特别适合科学计算、数值分析、数字信号处理、自动控制及工程应用等。本书从应用角度出发，通过大量的实例结合科学计算中的重要问题，从MATLAB的基础知识出发，详细地讲解了MATLAB图形处理及图形用户界面，Simulink动态系统仿真，线性方程组求解，非线性方程（组）求解，矩阵特征值求解、优化、统计，微分方程数值解，有限元方法编程，以及与C语言的接口等，并在每章中都有非常丰富的综合实例。

  目录
第1部分 基础知识
第1章 绪论1
1.1 MATLAB科学计算概述1
1.2 MATLAB科学计算的优势3
1.3 MATLAB工作环境4
1.3.1 桌面平台的菜单4
1.3.2 桌面平台的工具栏17
1.3.3 桌面组件18
1.3.4 属性设置19
1.3.5 工作空间常用命令24
1.4 功能模块24
1.4.1 基础工具24
1.4.2 控制26
1.4.3 实时目标系统27
1.4.4 应用接口28
1.4.5 数学与金融28
1.4.6 信号通信处理及系统开发30
1.4.7 测试测量30
1.4.8 其他工具箱31
1.5 数据输入/输出与文件操作31
1.5.1 数据输入与输出31
1.5.2 文件的打开与关闭34
1.5.3 二进制文件的读写操作35
1.5.4 文本文件的读写操作36
1.5.5 数据文件定位38
1.6 在线帮助系统38
1.7 MATLAB的学习方法41
1.8 MATLAB的安装方法41

第2章 MATLAB程序设计46
2.1 程序基础46
2.2 数据类型和运算48
2.2.1 常量和变量48
2.2.2 数值数据49
2.2.3 字符数据51
2.2.4 逻辑数据类型54
2.2.5 日期和时间56
2.2.6 单元数组和结构体57
2.3 数组与矩阵59
2.3.1 创建数组59
2.3.2 数组运算61
2.3.3 数组处理函数63
实例2-1判断数组元素是否
在另一数组中出现70
2.3.4 矩阵及其运算71
实例2-2简单线性方程组求解72
2.3.5 特殊矩阵73
实例2-3利用特殊矩阵快速构造矩阵74
2.3.6 稀疏矩阵及函数75
实例2-4稀疏矩阵函数的巧用76
2.4 控制语句78
2.4.1 for循环语句78
2.4.2 while循环语句79
2.4.3 if-else-end语句79
2.4.4 switch-case语句80
2.4.5 try-catch语句81
实例2-5判断矢量单调性81
2.5 M函数83
2.5.1 M函数构造规则83
2.5.2 输入/输出参数84
2.5.3 函数调用85
2.5.4 用Feval进行函数运算85
实例2-6矢量单调性（包含子函数调用）87
2.6 程序调试89
实例2-7程序调试实例90
2.7 MATLAB编程技巧93
2.8 综合实例94
实例2-8汉诺塔问题94
实例2-9结构体的处理95

第3章 绘图与界面98
3.1 二维绘图98
3.1.1 plot函数及设置98
实例3-1绘制二维图应用实例101
3.1.2 子图102
3.1.3 特殊二维图形103
3.2 三维绘图105
3.2.1 三维曲线图105
3.2.2 特殊三维图形106
实例3-2绘制三维图应用实例108
3.3 打印和导出图形109
3.3.1 用菜单打印和导出110
3.3.2 命令行打印和导出112
3.4 图形用户界面113
3.4.1 图形用户界面113
3.4.2 GUI如何工作114
3.4.3 创建GUIs途径115
3.5 用GUIDE创建GUI116
3.5.1 新建一个GUI116
3.5.2 添加组件117
3.5.3 GUI的存储120
3.5.4 GUI的编程121
3.6 菜单和工具栏124
3.6.1 菜单的创建124
3.6.2 工具栏的创建126
3.7 组件128
3.7.1 组件类型128
3.7.2 组件属性129
3.8 综合实例129
实例3-3稀疏矩阵排列图129
实例3-4交互式用户界面设计
实例130

第4章 Simulink仿真132
4.1 Simulink概述132
4.2 Simulink模块库134
4.2.1 公共模块库134
4.2.2 功能模块库134
4.3 创建Simulink模型135
4.3.1 建立或打开仿真结构图135
4.3.2 菜单与工具栏功能137
4.3.3 模块处理137
4.3.4 线的处理139
4.3.5 运行仿真140
实例4-1仿真结构图应用实例144
4.4 子系统与封装146
4.4.1 子系统147
实例4-2子系统设计应用实例147
4.4.2 封装149
实例4-3封装设计应用实例151
4.5 Simulink模型调试153
4.5.1 Simulink调试器153
4.5.2 命令行调试155
4.6 S函数156
4.6.1 S函数模块157
4.6.2 S函数工作原理159
4.6.3 M文件S函数的编写160
4.6.4 M文件S函数模板160
实例4-4S函数应用实例163
4.7 综合实例165
实例4-5食饵-捕食者模型165
实例4-6S函数种群竞争模型165
实例4-7动画演示单摆运动168

第2部分 MATLAB在科学计算中的应用
第5章 线性方程组求解172
5.1 直接解法173
5.1.1 Gauss消去法173
实例5-1Gauss消去法应用实例174
5.1.2 选主元Gauss消去法175
实例5-2选主元Gauss消去法应用实例175
5.1.3 Cholesky分解法177
实例5-3Cholesky分解法应用实例178
5.2 迭代法179
5.2.1 Jacobi迭代法179
实例5-4Jacobi迭代法应用实例179
5.2.2 Gauss-Seidel迭代法180
实例5-5Gauss-Seidel迭代法应用实例180
5.2.3 超松弛迭代法181
实例5-6超松弛迭代法应用实例182
5.2.4 共轭梯度法182
实例5-7共轭梯度法应用实例183
5.2.5 Bicg迭代法184
实例5-8Bicg迭代法应用实例184
5.2.6 Bicgstab迭代法185
实例5-9Bicgstab迭代法应用实例186
5.3 综合实例186
实例5-10Dirichlet问题中的线性
方程组求解问题186
实例5-11两点边值问题差分法
线性方程组求解问题188

第6章 非线性方程（组）求解191
6.1 二分法191
实例6-1二分法应用实例192
6.2 迭代法193
6.2.1 牛顿法193
实例6-2牛顿法应用实例194
6.2.2 割线法195
实例6-3割线法应用实例195
6.2.3 拟牛顿法196
实例6-4拟牛顿法应用实例196
6.2.4 Halley迭代法197
实例6-5Halley迭代应用实例197
6.3 综合实例198
实例6-6牛顿法求解非线性方程组198
实例6-7Halley迭代法求解非线性方程组200

第7章 矩阵特征值求解202
7.1 非对称特征值问题202
7.1.1 幂法202
实例7-1幂法实例203
7.1.2 反幂法204
实例7-2反幂法实例205
7.1.3 QR方法207
实例7-3QR方法实例207
7.2 对称特征值问题209
7.2.1 对称QR法209
实例7-4对称QR方法实例209
7.2.2 Jacobi方法211
实例7-5Jacobi方法实例212
7.2.3 二分法215
实例7-6二分法实例215
7.3 综合实例218
实例7-7病态实阵的特征值问题218
实例7-8二点边值问题差分离散矩阵特征值实例218

第8章 微分方程（组）求解221
8.1 单步法221
8.1.1 显式Euler方法221
实例8-1显式Euler方法实例222
8.1.2 改进的Euler方法223
实例8-2改进的Euler方法实例224
8.1.3 Runge-Kutta方法225
实例8-3Runge-Kutta方法实例226
8.2 线性多步法228
8.2.1 Adams外插法228
实例8-4Adams外插法实例229
8.2.2 Adams内插法231
实例8-5Adams内插法实例232
8.3 有限差分法234
8.3.1 网格剖分235
8.3.2 数值微分235
8.3.3 差分定解236
实例8-6差分法边值问题实例236
8.4 常微分方程组求解237
实例8-7微分方程组实例238
8.5 综合实例239
实例8-8一维抛物型方程差分法求解239
实例8-9二维波动方程求解242

第9章 拟合与插值246
9.1 插值运算246
9.1.1 一维插值246
实例9-1一维插值实例250
9.1.2 二维插值251
实例9-2二维插值实例252
9.2 曲线拟合253
9.2.1 多项式最小二乘拟合254
实例9-3多项式拟合实例254
9.2.2 曲线拟合工具箱255
实例9-4曲线拟合工具箱应用实例259
9.3 综合实例261
实例9-5温度曲线问题261
实例9-6根据山区地形选点海拔确定地貌261
实例9-7流水量与供水量问题263

第10章 优化266
10.1 方程求根266
10.2 一维最小值问题269
10.3 多维最小值问题269
10.4 线性规划271
10.4.1 线性规划问题及数学模型271
10.4.2 线性规划求解272
实例10-1线性规划实例273
10.5 整型规划274
实例10-2整型规划实例275
10.6 0-1规划279
实例10-30-1规划实例280
10.7 无约束非线性规划282
10.7.1 一维搜索282
实例10-4一维搜索实例284
10.7.2 黄金分割法286
实例10-5黄金分割法实例287
10.7.3 牛顿法288
实例10-6牛顿法无约束非线性规划实例288
10.8 有约束非线性规划289
实例10-7有约束非线性规划实例291
10.9 二次规划292
实例10-8二次规划实例293
10.1 0综合实例294
实例10-9运输问题294
实例10-10供应与选址问题296
实例10-11连续投资问题298

第11章 变换及分析302
11.1 Fourier变换302
11.1.1 基本Fourier变换303
实例11-1函数的Fourier变换303
11.1.2 基本Fourier变换逆变换304
实例11-2函数的Fourier逆变换305
11.1.3 离散Fourier变换306
11.1.4 快速Fourier变换307
11.2 Laplace变换309
11.2.1 Laplace变换309
实例11-3函数的Laplace变换310
11.2.2 Laplace逆变换311
实例11-4函数的Laplace逆变换312
11.2.3 Laplace变换与LTI系统312
11.3 Z变换313
11.3.1 Z变换313
11.3.2 Z逆变换314
11.3.3 Z变换与离散LTI系统315
11.4 滤波器的设计317
11.5 综合实例319
实例11-5滤波器的设计319
实例11-6滤波器的应用322

第12章 概率及统计分析325
12.1 概率密度函数与分布函数325
12.2 随机变量的数字特征329
12.2.1 数学期望329
12.2.2 方差与标准差330
12.2.3 协方差与相关系数332
12.2.4 中心矩333
12.2.5 分布函数的统计量334
12.3 逆分布函数及随机数生成335
12.3.1 逆分布函数335
12.3.2 随机数生成336
实例12-1随机数生成337
12.4 参数估计338
实例12-2参数估计实例341
实例12-3统计图实例345
12.5 假设检验346
12.5.1 单个正态总体均值的检验346
实例12-4单个正态总体均值假设检验实例348
12.5.2 两个正态总体均值差的检验348
实例12-5两个正态总体均值差假设检验实例349
12.6 回归分析350
12.6.1 一元线性回归分析350
实例12-6一元线性回归分析实例351
12.6.2 多元线性回归分析352
实例12-7多元线性回归分析实例352
12.7 综合实例353
实例12-8岩石成分分析模型353
实例12-9槲寄生问题354

第13章 数值积分及复变函数356
13.1 数值积分356
13.1.1 中点公式357
13.1.2 Newton-Cotes公式357
13.1.3 Gauss求积公式359
13.1.4 三角形上的求积公式360
13.1.5 MATLAB提供的求积函数361
实例13-1数值积分公式比较363
13.2 复变函数364
13.2.1 复变函数的极限求导和积分364
13.2.2 复变函数的Taylor展开365
13.2.3 复变函数图像366
13.2.4 留数366
实例13-2复变函数留数的计算及应用367
13.3 综合实例368
实例13-3复变函数洛朗展开368
实例13-4三角形上的积分实例369

第14章 有限元分析法371
14.1 网格生成371
14.1.1 网格生成工具372
14.1.2 数据保存373
实例14-1网格生成实例374
14.2 协调元375
实例14-2协调元实例376
14.3 非协调元378
实例14-3非协调元实例378
14.4 离散格式380
14.5 构造线性方程组381
实例14-4构造线性方程组实例381
14.6 线性方程组求解及误差分析384
实例14-5线性方程组求解及误差分析实例384
14.7 综合实例386
实例14-6变系数泊松方程有限元求解386
实例14-7求解Helmholtz方程388

第15章 工程实例390
15.1 特征值问题求解390
15.1.1 网格生成390
15.1.2 离散格式391
15.1.3 线性方程组特征值问题求解及误差392
15.1.4 程序实现393
实例15-1特征值问题求解程序393
15.2 对流扩散方程求解395
15.2.1 网格生成396
15.2.2 离散格式397
15.2.3 线性方程组求解及误差397
15.2.4 程序实现398
实例15-2对流扩散方程求解程序398
15.3 热传导方程求解403
15.3.1 网格生成403
15.3.2 离散格式404
15.3.3 线性方程组的求解及误差405
15.3.4 程序实现405
实例15-3热传导方程求解程序405

第16章 C语言与MATLAB接口411
16.1 从MATLAB中调用C函数411
16.1.1 访问MATLAB数组411
16.1.2 编写编译连接C-MEX函数的方法419
16.1.3 C-MEX函数的编写方法421
实例16-1MEX函数实例423
16.2 MATLAB引擎425
实例16-2MATLAB引擎实例428
16.3 与MAT文件交换数据430
实例16-3MAT程序实例435
16.4 综合实例438
实例16-4素数判断438
实例16-5在C语言中调用MEX函数439
实例16-6实现双精度型实数矩阵乘法功能442