MATLAB數(shù)學(xué)建模方法與實(shí)踐（第4版）

篇  基礎(chǔ)篇
第1章緒論2
1.1MATLAB在數(shù)學(xué)建模中的地位2
1.2正確且高效的MATLAB編程理念3
1.3數(shù)學(xué)建模對(duì)MATLAB水平的要求3
1.4如何提高M(jìn)ATLAB建模水平4
1.5本章小結(jié)5
參考文獻(xiàn)5
第2章MATLAB基礎(chǔ)6
2.1MATLAB快速入門6
2.1.1MATLAB概要6
2.1.2MATLAB的功能7
2.1.3快速入門案例8
2.1.4入門后的提高13
2.2MATLAB常用操作14
2.2.1常用標(biāo)點(diǎn)的功能14
2.2.2常用操作指令15
2.2.3指令編輯操作鍵15
2.3MATLAB腳本類型15
2.3.1M腳本15
2.3.2實(shí)時(shí)腳本16
2.3.3函數(shù)腳本19
2.4MATLAB數(shù)據(jù)類型20
2.4.1數(shù)值類型21
2.4.2字符類型23
2.4.3日期和時(shí)間25
2.4.4元胞數(shù)組26
2.4.5表格28
2.5程序結(jié)構(gòu)29
2.5.1標(biāo)識(shí)命令29
2.5.2條件語句30
2.5.3循環(huán)語句31
2.6MATLAB開發(fā)模式32
2.6.1命令行模式32
2.6.2腳本模式32
2.6.3面向?qū)ο竽Ｊ?2
2.6.4三種模式的配合32
2.7本章小結(jié)33
參考文獻(xiàn)33
第二篇  技術(shù)篇
第3章數(shù)據(jù)建模基礎(chǔ)36
3.1數(shù)據(jù)的獲取36
3.1.1從Excel中讀取數(shù)據(jù)36
3.1.2從TXT中讀取數(shù)據(jù)37
3.1.3讀取圖像39
3.1.4讀取視頻39
3.2數(shù)據(jù)的預(yù)處理40
3.2.1缺失值處理41
3.2.2噪聲過濾42
3.2.3數(shù)據(jù)集成44
3.2.4數(shù)據(jù)歸約44
3.2.5數(shù)據(jù)變換45
3.3數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)47
3.3.1基本描述性統(tǒng)計(jì)47
3.3.2分布描述性統(tǒng)計(jì)48
3.4數(shù)據(jù)可視化48
3.4.1基本可視化方法48
3.4.2數(shù)據(jù)分布形狀可視化49
3.4.3數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)可視化50
3.4.4數(shù)據(jù)分組可視化51
3.5數(shù)據(jù)降維52
3.5.1主成分分析（PCA）基本原理52
3.5.2PCA應(yīng)用案例：企業(yè)綜合實(shí)力排序54
3.5.3相關(guān)系數(shù)降維56
3.6本章小結(jié)57
參考文獻(xiàn)57
第4章MATLAB常用的數(shù)據(jù)建模方法58
4.1一元線性回歸58
4.2一元非線性回歸60
4.3多元回歸62
4.4逐步歸回63
4.5Logistic回歸65
4.6本章小結(jié)66
參考文獻(xiàn)66
第5章MATLAB機(jī)器學(xué)習(xí)方法67
5.1MATLAB機(jī)器學(xué)習(xí)概況67
5.2分類方法68
5.2.1K近鄰分類68
5.2.2貝葉斯分類72
5.2.3支持向量機(jī)分類75
5.3聚類方法78
5.3.1K均值聚類78
5.3.2層次聚類83
5.3.3模糊C均值聚類86
5.4深度學(xué)習(xí)88
5.4.1深度學(xué)習(xí)的崛起88
5.4.2深度學(xué)習(xí)原理88
5.4.3深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程89
5.4.4MATLAB深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練過程90
5.5本章小結(jié)92
參考文獻(xiàn)92
第6章其他數(shù)據(jù)建模方法93
6.1灰色預(yù)測(cè)方法93
6.1.1灰色預(yù)測(cè)概述93
6.1.2灰色系統(tǒng)基本理論94
6.1.3經(jīng)典灰色模型GM（1,1）95
6.1.4灰色預(yù)測(cè)的MATLAB程序100
6.1.5灰色預(yù)測(cè)應(yīng)用實(shí)例101
6.1.6灰色預(yù)測(cè)小結(jié)103
6.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法104
6.2.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理104
6.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)例106
6.2.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)106
6.3小波分析方法107
6.3.1小波分析概述107
6.3.2常見的小波分析方法107
6.3.3小波分析應(yīng)用實(shí)例110
6.4本章小結(jié)112
參考文獻(xiàn)112
第7章標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃問題的MATLAB求解113
7.1規(guī)劃模型基本建模知識(shí)113
7.1.1數(shù)學(xué)規(guī)劃模型的一般形式113
7.1.2數(shù)學(xué)規(guī)劃模型的可行解與解114
7.1.3數(shù)學(xué)規(guī)劃模型的基本類型114
7.2線性規(guī)劃115
7.2.1線性規(guī)劃的實(shí)例與定義115
7.2.2線性規(guī)劃的MATLAB標(biāo)準(zhǔn)形式116
7.2.3線性規(guī)劃問題的解的概念116
7.2.4線性規(guī)劃的MATLAB求解方法116
7.3非線性規(guī)劃119
7.3.1非線性規(guī)劃的實(shí)例與定義119
7.3.2非線性規(guī)劃的MATLAB求解方法120
7.3.3二次規(guī)劃121
7.4整數(shù)規(guī)劃123
7.4.1整數(shù)規(guī)劃的定義123
7.4.201整數(shù)規(guī)劃123
7.5規(guī)劃模型的MATLAB求解模式124
7.5.1基于求解器的求解模式124
7.5.2基于實(shí)時(shí)腳本的交互式求解模式126
7.5.3基于問題的求解模式129
7.5.4三種模式的配合132
7.6應(yīng)用實(shí)例：彩票中的數(shù)學(xué)(CUMCM2002B)132
7.6.1問題、假設(shè)和符號(hào)說明132
7.6.2模型的準(zhǔn)備133
7.6.3模型的建立133
7.6.4模型的求解134
7.6.5求解總結(jié)145
7.7本章小結(jié)145
參考文獻(xiàn)146
第8章MATLAB全局優(yōu)化算法147
8.1MATLAB全局優(yōu)化概況147
8.2遺傳算法147
8.2.1遺傳算法的原理147
8.2.2遺傳算法的步驟148
8.2.3遺傳算法實(shí)例153
8.3模擬退火算法156
8.3.1模擬退火算法的原理156
8.3.2模擬退火算法的步驟157
8.3.3模擬退火算法應(yīng)用實(shí)例159
8.4全局優(yōu)化求解器匯總164
8.5本章小結(jié)165
參考文獻(xiàn)165
第9章蟻群算法及其MATLAB實(shí)現(xiàn)166
9.1蟻群算法的原理166
9.1.1蟻群算法的基本思想166
9.1.2蟻群算法的數(shù)學(xué)模型167
9.1.3蟻群算法的流程168
9.2蟻群算法的MATLAB實(shí)現(xiàn)169
9.2.1實(shí)例背景169
9.2.2算法設(shè)計(jì)步驟169
9.2.3MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)170
9.2.4程序執(zhí)行結(jié)果與分析172
9.3算法關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定174
9.3.1參數(shù)設(shè)定的準(zhǔn)則174
9.3.2螞蟻數(shù)量174
9.3.3信息素因子176
9.3.4啟發(fā)函數(shù)因子176
9.3.5信息素?fù)]發(fā)因子176
9.3.6信息素常數(shù)177
9.3.7迭代次數(shù)177
9.3.8組合參數(shù)設(shè)計(jì)策略177
9.4應(yīng)用實(shí)例：旅游方案
(五一聯(lián)賽2011B)177
9.4.1問題描述177
9.4.2問題的求解和結(jié)果178
9.5本章小結(jié)180
參考文獻(xiàn)180
第10章連續(xù)模型的MATLAB求解方法181
10.1MATLAB中一般微分方程的求解181
10.1.1MATLAB中微分方程的表達(dá)方法181
10.1.2一般微分方程的求解實(shí)例182
10.2ODE家族求解器183
10.2.1ODE求解器的分類183
10.2.2ODE求解器應(yīng)用實(shí)例183
10.3專用求解器184
10.4本章小結(jié)186
參考文獻(xiàn)186
第11章評(píng)價(jià)型模型的MATLAB求解方法187
11.1線性加權(quán)法187
11.2層次分析法189
11.3本章小結(jié)191
參考文獻(xiàn)191
第12章MATLAB機(jī)理建模方法192
12.1推導(dǎo)法機(jī)理建模192
12.1.1問題描述192
12.1.2模型假設(shè)與符號(hào)說明192
12.1.3模型的建立193
12.1.4模型中參數(shù)的求解193
12.2元胞自動(dòng)機(jī)仿真法機(jī)理建模195
12.2.1元胞自動(dòng)機(jī)的定義195
12.2.2元胞自動(dòng)機(jī)的MATLAB實(shí)現(xiàn)195
12.3本章小結(jié)197
參考文獻(xiàn)197
第三篇   實(shí)踐篇
第13章露天礦卡車調(diào)度(CUMCM2003B)200
13.1問題描述200
13.2基本假設(shè)與符號(hào)說明202
13.3問題分析及模型準(zhǔn)備202
13.4原則1數(shù)學(xué)模型的建立與求解204
13.4.1建立模型204
13.4.2模型求解205
13.4.3用整數(shù)規(guī)劃求解器求解208
13.5原則2數(shù)學(xué)模型的建立與求解209
13.6技巧點(diǎn)評(píng)209
參考文獻(xiàn)209
第14章奧運(yùn)會(huì)商圈規(guī)劃(CUMCM2004A)210
14.1問題描述210
14.2基本假設(shè)、符號(hào)說明及名詞約定211
14.3問題分析與模型準(zhǔn)備211
14.3.1基本思路212
14.3.2基本數(shù)學(xué)表達(dá)式的構(gòu)建212
14.4設(shè)置MS網(wǎng)點(diǎn)數(shù)學(xué)模型的建立與求解213
14.4.1建立模型213
14.4.2模型求解214
14.5設(shè)置MS網(wǎng)點(diǎn)理論體系的建立216
14.6商區(qū)布局規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型218
14.6.1建立模型218
14.6.2模型求解218
14.7模型評(píng)價(jià)及使用說明223
14.8技巧點(diǎn)評(píng)223
參考文獻(xiàn)223
第15章葡萄酒的評(píng)價(jià)(CUMCM2012A)224
15.1問題描述224
15.2問題1模型的建立與求解224
15.2.1問題分析224
15.2.2建立模型并求解225
15.3問題2模型的建立與求解229
15.3.1基本假設(shè)與問題分析229
15.3.2建立模型并求解230
15.4問題3和問題4239
15.4.1問題3分析239
15.4.2問題4分析240
15.5技巧點(diǎn)評(píng)240
參考文獻(xiàn)240
第16章出租車補(bǔ)貼方案優(yōu)化(CUMCM2015B)241
16.1問題描述241
16.2問題分析241
16.3模型假設(shè)與符號(hào)說明242
16.4問題1模型的建立與求解243
16.4.1確立指標(biāo)243
16.4.2建立模型并求解243
16.4.3模型求解方法245
16.4.4模型求解結(jié)果分析249
16.5問題2模型的建立與求解250
16.5.1模型準(zhǔn)備250
16.5.2緩解程度判斷模型的建立251
16.5.3模型求解結(jié)果分析253
16.6問題3模型的建立與求解254
16.6.1分區(qū)域動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)貼模型的建立254
16.6.2模型求解及結(jié)果分析255
16.7模型評(píng)價(jià)257
16.8模型改進(jìn)與推廣258
16.9技巧點(diǎn)評(píng)258
參考文獻(xiàn)258
第17章小區(qū)開放對(duì)道路通行的影響(CUMCM2016B)259
17.1問題描述259
17.2問題分析259
17.3模型假設(shè)及符號(hào)說明261
17.4問題1模型的建立與求解262
17.4.1問題1分析262
17.4.2指標(biāo)的選取263
17.5問題2模型的建立與求解264
17.5.1問題2分析264
17.5.2模型的建立264
17.5.3模型改進(jìn)266
17.6問題3模型的建立與求解267
17.6.1不存在分、合流效應(yīng)的小區(qū)267
17.6.2存在分、合流效應(yīng)的小區(qū)276
17.6.3基于優(yōu)化的路徑選擇函數(shù)分析存在分、合流效應(yīng)的小區(qū)278
17.7問題4279
17.8模型評(píng)價(jià)與改進(jìn)279
17.8.1模型評(píng)價(jià)279
17.8.2模型改進(jìn)279
17.9技巧點(diǎn)評(píng)280
參考文獻(xiàn)280
第18章高溫作業(yè)服的優(yōu)化設(shè)計(jì)(CUMCM2018A)281
18.1問題概述281
18.2問題分析282
18.3基本假設(shè)及符號(hào)說明282
18.4模型準(zhǔn)備283
18.4.1背景知識(shí)283
18.4.2建立幾何坐標(biāo)284
18.4.3輻射傳熱284
18.4.4各層傳熱方式284
18.5問題1模型的建立與求解285
18.5.1建立模型285
18.5.2模型求解286
18.6問題2模型的建立與求解293
18.6.1建立模型293
18.6.2模型求解294
18.7問題3模型的建立與求解297
18.7.1建立模型297
18.7.2模型求解及結(jié)果298
18.7.3自定義函數(shù)301
18.8模型推廣與分析303
18.9技巧點(diǎn)評(píng)304
參考文獻(xiàn)304
第19章爐溫曲線的機(jī)理建模與優(yōu)化(CUMCM2020A)305
19.1問題概述305
19.2問題分析306
19.3基本假設(shè)及符號(hào)說明306
19.4模型準(zhǔn)備307
19.4.1實(shí)際問題的幾何處理307
19.4.2環(huán)境溫度分布307
19.4.3牛頓冷卻定律308
19.5問題1模型的建立與求解309
19.5.1一維熱傳導(dǎo)方程的建立309
19.5.2基于熱傳導(dǎo)方程的溫度分布模型310
19.5.3基于牛頓冷卻定律的溫度分布模型310
19.5.4模型求解310
19.6問題2模型的建立與求解314
19.7問題3模型的建立與求解316
19.8問題4模型的建立與求解320
19.9結(jié)果檢驗(yàn)與誤差分析323
19.10模型評(píng)價(jià)324
19.11模型改進(jìn)325
19.12技巧點(diǎn)評(píng)325
參考文獻(xiàn)325
第四篇  賽后重研究篇
第20章MATLAB基于模型的產(chǎn)品開發(fā)流程328
20.1Simulink簡介328
20.2Simulink建模實(shí)例329
20.2.1Simulink建模方法329
20.2.2鋰電池建模的實(shí)現(xiàn)330
20.3在Simulink中使用MATLAB數(shù)據(jù)和算法334
20.4在Simulink中使用外部代碼337
20.5基于模型設(shè)計(jì)的思想339
20.6本章小結(jié)341
第五篇  經(jīng)驗(yàn)篇
第21章數(shù)學(xué)建模參賽經(jīng)驗(yàn)344
21.1如何準(zhǔn)備數(shù)學(xué)建模競賽344
21.2數(shù)學(xué)建模隊(duì)員應(yīng)該如何學(xué)習(xí)MATLAB345
21.3如何才能在數(shù)學(xué)建模競賽中取得好成績347
21.4數(shù)學(xué)建模競賽中的項(xiàng)目管理和時(shí)間管理348
21.5一種非常實(shí)用的數(shù)學(xué)建模方法：目標(biāo)建模法350
21.6延伸閱讀：MATLAB在高校的授權(quán)模式350