薛定宇教授大講堂：MATLAB程序設計（卷Ⅰ）

目　錄 

CONTENTS

第 1章計算機數(shù)學語言概述  1 

1.1數(shù)學問題計算機求解概述  1 

1.1.1為什么要學習計算機數(shù)學語言· 1 

1.1.2數(shù)學問題的解析解與數(shù)值解· 4 

1.1.3數(shù)學運算問題軟件包發(fā)展概述· 5 

1.1.4常規(guī)計算機語言的局限性  7 

1.2計算機數(shù)學語言簡介  8 

1.2.1計算機數(shù)學語言的出現(xiàn)  8 

1.2.2有代表性的計算機數(shù)學語言· 9 

1.3科學運算問題的三步求解方法  10本章習題  12第 2章 MATLAB語言程序設計基礎  13 

2.1 MATLAB命令窗口與基本命令  14 

2.1.1變量名命名規(guī)則 14 

2.1.2保留的常數(shù) · 15 

2.1.3顯示格式的設置 16 

2.1.4底層操作系統(tǒng)命令  16 

2.1.5 MATLAB的工作環(huán)境設置 17 

2.1.6 MATLAB的工作空間與管理  18 

2.1.7 MATLAB的其他輔助工具 18 

2.2常用數(shù)據(jù)結構 · 19 

2.2.1數(shù)值型數(shù)據(jù) · 19 

2.2.2符號型數(shù)據(jù) · 20 

2.2.3任意符號型矩陣的生成  22 

2.2.4符號型函數(shù) · 22 

2.2.5整型變量與邏輯變量  22 

2.2.6數(shù)據(jù)結構類型的識別  23 

·iv·薛定宇教授大講堂（卷 I）：MATLAB程序設計 

2.2.7矩陣的維數(shù)與長度  23 

2.3字符串數(shù)據(jù)結構 · 24 

2.3.1一般字符串的表示  24 

2.3.2字符串的處理方法  24 

2.3.3字符串的轉(zhuǎn)換與讀寫方法  26 

2.3.4字符串命令的執(zhí)行  27 

2.3.5 MuPAD接口函數(shù)的編寫 · 27 

2.4其他常用數(shù)據(jù)結構 28 

2.4.1多維數(shù)組 · 28 

2.4.2單元數(shù)組 · 29 

2.4.3表格數(shù)據(jù) · 30 

2.4.4結構體 · 32 

2.4.5其他數(shù)據(jù)結構 33 

2.5 MATLAB的基本語句結構 · 33 

2.5.1直接賦值語句 33 

2.5.2函數(shù)調(diào)用語句 34 

2.5.3多樣的函數(shù)調(diào)用機制  34 

2.5.4冒號表達式 · 34 

2.5.5子矩陣的提取 35 

2.5.6等間距行向量的生成  36 

2.6數(shù)據(jù)文件的讀取與存儲  36 

2.6.1數(shù)據(jù)文件的讀取與存儲命令· 36 

2.6.2文件讀寫的底層方法  37 

2.6.3 Excel文件的讀取與存儲 · 38本章習題  39

第 3章基本數(shù)學運算 · 42 

3.1矩陣的代數(shù)運算 · 42 

3.1.1矩陣的轉(zhuǎn)置、翻轉(zhuǎn)與旋轉(zhuǎn) · 42 

3.1.2矩陣的加減乘除運算  44 

3.1.3復數(shù)矩陣及其變換  45 

3.1.4矩陣的乘方與開方  45 

3.1.5矩陣的點運算 47 

3.2矩陣的邏輯運算與比較運算  47 

3.2.1矩陣的邏輯運算 47 

3.2.2矩陣的比較運算 48 3.2.3矩陣元素的查詢命令  48 

3.2.4屬性判定語句 49 

3.3超越函數(shù)的計算 · 49 

3.3.1指數(shù)與對數(shù)函數(shù)的計算  50 

3.3.2三角函數(shù)的計算 50 

3.3.3反三角函數(shù)的計算  52 

3.3.4矩陣的超越函數(shù) 52 

3.4符號表達式的化簡與變換  54 

3.4.1多項式的運算 54 

3.4.2三角函數(shù)的變換與化簡  55 

3.4.3符號表達式的化簡  55 

3.4.4符號表達式的變量替換  56 

3.4.5符號運算結果的轉(zhuǎn)換  56 

3.5基本數(shù)據(jù)運算 · 57 

3.5.1數(shù)據(jù)的取整與有理化運算  57 

3.5.2向量的排序、最大值與最小值 58 

3.5.3數(shù)據(jù)的均值、方差與標準差 · 59 

3.5.4質(zhì)因數(shù)與質(zhì)因式 60 

3.5.5排列與組合 · 61本章習題  62

第 4章 MATLAB語言的流程結構  64 

4.1循環(huán)結構 · 64 

4.1.1 for循環(huán)結構 · 64 

4.1.2 while循環(huán)結構 · 66 

4.1.3迭代方法的循環(huán)實現(xiàn)  67 

4.1.4循環(huán)結構的輔助語句  69 

4.1.5向量化編程實現(xiàn) 69 

4.2條件轉(zhuǎn)移結構 · 71 

4.2.1簡單的條件轉(zhuǎn)移結構  71 

4.2.2條件轉(zhuǎn)移結構的一般形式  72 

4.2.3分段函數(shù)的向量化表示  74 

4.3開關結構 · 75 

4.4試探結構 · 77本章習題  78 

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第 5章函數(shù)編寫與調(diào)試 80 

5.1 MATLAB的腳本程序 · 80 

5.2 MATLAB語言函數(shù)的基本結構  81 

5.2.1函數(shù)的基本結構 81 

5.2.2函數(shù)名的命令規(guī)則  83 

5.2.3函數(shù)編寫舉例 83 

5.3函數(shù)編寫的技巧 · 86 

5.3.1遞歸調(diào)用 · 86 

5.3.2可變輸入輸出個數(shù)的處理  87 

5.3.3輸入變元的容錯處理  89 

5.3.4全局變量 · 89 

5.3.5存取 MATLAB工作空間中的變量  90 

5.3.6匿名函數(shù)與 inline函數(shù) · 91 

5.3.7子函數(shù)與私有函數(shù)  93 

5.4 MATLAB程序的調(diào)試 · 93 

5.4.1 MATLAB程序的跟蹤調(diào)試 93 

5.4.2偽代碼與代碼保密處理  96 

5.5 MATLAB實時編輯器 · 96 

5.5.1實時文檔編輯界面  97 

5.5.2建立一個簡單的文檔  97 

5.5.3嵌入代碼的運行 98 

5.5.4在實時編輯器中嵌入其他對象· 99 

5.5.5實時編輯文檔的輸出  101本章習題  101

第 6章二維圖形繪制 · 105 

6.1二維曲線的繪制 · 105 

6.1.1二元數(shù)據(jù)的曲線繪制  105 

6.1.2數(shù)學函數(shù)的曲線繪制  108 

6.1.3分段函數(shù)的曲線繪制  108 

6.1.4二維圖形的標題處理  109 

6.1.5多縱軸曲線的繪制  111 

6.2圖形修飾 · 112 

6.2.1利用界面工具的修飾  113 

6.2.2 LATEX支持的修飾命令 · 115 

6.2.3數(shù)學公式疊印與宏包設計  116 6.3其他二維圖形繪制語句  117 

6.3.1極坐標曲線的繪制  117 

6.3.2離散信號的圖形表示  118 

6.3.3直方圖與餅圖 120 

6.3.4填充圖 · 122 

6.3.5對數(shù)坐標圖 · 123 

6.3.6誤差限圖 · 124 

6.3.7動態(tài)軌跡顯示 124 

6.3.8二維動畫的顯示 124 

6.4圖形窗口的分割 · 125 

6.4.1規(guī)范分割 · 125 

6.4.2任意分割 · 126 

6.5隱函數(shù)繪制及應用 128 

6.6圖像的顯示與簡單處理  130 

6.6.1圖像的輸入 · 130 

6.6.2圖像的編輯與顯示  131 

6.6.3顏色空間轉(zhuǎn)換 132 

6.6.4邊緣檢測 · 132 

6.6.5直方圖均衡化 133 

6.7 MATLAB圖形的輸出方法 · 134 

6.7.1圖形輸出菜單與應用  134 

6.7.2圖形輸出命令 135本章習題  136

第 7章三維圖形表示 · 138 

7.1三維曲線繪制 · 138 

7.1.1三維曲線繪制命令  138 

7.1.2已知數(shù)學函數(shù)的三維曲線繪制· 139 

7.1.3三維填充圖 · 140 

7.1.4三維直方圖與餅圖  140 

7.1.5條帶圖 · 142 

7.2三維曲面繪制 · 144 

7.2.1網(wǎng)格圖與表面圖 144 

7.2.2表面圖的陰影與光照  147 

7.2.3圖像文件的三維表面圖  149 

7.2.4已知函數(shù)的表面圖  150 

·viii·薛定宇教授大講堂（卷 I）：MATLAB程序設計 

7.2.5散點數(shù)據(jù)的表面圖繪制  151 

7.3三維圖形視角設置 152 

7.3.1視角的定義 · 152 

7.3.2三視圖的設置 153 

7.3.3任意視角的設置 153 

7.4其他三維繪圖 · 154 

7.4.1等高線 · 154 

7.4.2矢量圖 · 155 

7.4.3三元隱函數(shù)的繪圖  156 

7.4.4參數(shù)方程的表面圖  158 

7.4.5復變函數(shù)的三維表面圖  158 

7.4.6球面與柱面 · 159 

7.4.7 Voronoi圖與 Delaunay剖分 · 161 

7.5三維圖形的特殊處理  163 

7.5.1三維曲面的旋轉(zhuǎn) 163 

7.5.2坐標軸變換的三維曲面  164 

7.5.3三維圖形的剪切 165 

7.5.4三維表面圖貼面處理  166 

7.6四維圖形繪制 · 167 

7.6.1切片圖 · 167 

7.6.2體視化界面 · 168 

7.6.3三維動畫的制作與播放  169本章習題  171

第 8章 MATLAB語言與其他語言的接口· 173 

8.1 C語言環(huán)境下提供的 MATLAB變量格式及函數(shù)概述 · 174 

8.1.1編譯程序的環(huán)境設置  174 

8.1.2 Mex下的數(shù)據(jù)結構  175 

8.1.3 Mex文件的結構  176 

8.1.4 Mex文件的編寫方法與步驟· 179 

8.2不同數(shù)據(jù)結構的 Mex處理  180 

8.2.1不同類型輸入輸出變元的處理· 181 

8.2.2字符串變量的讀寫  181 

8.2.3多維數(shù)組的處理 183 

8.2.4單元數(shù)組的處理 184 

8.2.5 MAT文件的讀寫方法 · 185 8.3 C程序中直接調(diào)用 MATLAB函數(shù)  187 

8.4 MATLAB函數(shù)的獨立程序轉(zhuǎn)換  191本章習題  192

第 9章面向?qū)ο蟪绦蛟O計基礎  193 

9.1面向?qū)ο缶幊痰幕靖拍?nbsp; 193 

9.1.1類與對象 · 193 

9.1.2類與對象數(shù)據(jù)結構  194 

9.2類的設計 · 195 

9.2.1類的設計方法 195 

9.2.2類的定義與輸入 196 

9.2.3類的顯示 · 197 

9.3重載函數(shù)的編寫 · 198 

9.3.1加法的重載函數(shù)編寫  198 

9.3.2合并同類項的化簡函數(shù)  199 

9.3.3減法重載函數(shù) 200 

9.3.4乘法重載函數(shù) 200 

9.3.5乘方運算重載函數(shù)  202 

9.3.6域的賦值與提取 203 

9.4類的繼承與擴展 · 203 

9.4.1擴展類的定義與顯示  204 

9.4.2 ftf對象的連接重載函數(shù)  205 

9.4.3分數(shù)階傳遞函數(shù)的頻域分析· 207本章習題  208

第 10章 MATLAB的圖形用戶界面設計技術  209 

10.1 MATLAB語言圖形界面編程基礎 · 209 

10.1.1 MATLAB圖形界面中各對象的關系· 209 

10.1.2窗口對象及屬性設置  210 

10.1.3窗口的常用屬性  211 

10.1.4對象屬性的讀取與修改· 213 

10.1.5簡易對話框  215 

10.1.6標準對話框及其調(diào)用  216 

10.2 MATLAB圖形界面設計基本控件 · 219 

10.2.1 MATLAB支持的基本控件  219 

10.2.2控件的常用屬性  221 

10.2.3控件句柄的獲取  221 

·x·薛定宇教授大講堂（卷 I）：MATLAB程序設計 

10.3圖形用戶界面設計工具 Guide  222 

10.4圖形用戶界面的高級技術 · 231 

10.4.1菜單系統(tǒng)的設計  231 

10.4.2工具欄設計  232 

10.4.3 ActiveX控件的嵌入與編程 234 

10.5工具箱的集成與發(fā)布 · 235本章習題  235參考文獻· 237 

MATLAB函數(shù)名索引 · 239術語索引· 245