內容簡介
MATLAB是一款用於科學工程計算的高級高效編程軟件,是科學家與工程師的工具。本書強調MATLAB的思想精髓和應用性,基於MATLAB R2023b版本,重新定義了一套高效實用的MATLAB學習方法。本書與同類圖書相比有諸多特色: 著重強調矩陣的核心思想,突出基於矩陣的數據結構與程序設計;精心編排結構化的高效學習路線,全面涵蓋軟件主線功能; 開闢市面罕見的App Designer教學,深挖App 設計思想與技術; 精編極簡實用例程,應用實時腳本助力教學,極大壓縮了讀者的學習成本。全書章 節 分佈考究,契合一套快捷有效的MATLAB學習策略: 首先介紹軟件的基本操作流程、熟悉軟件框架(第1、2 章 ),然後介紹矩陣思想、練習矩陣編程(第3章 ),進行功能集中實踐並探索解決問題(第4~6章 ),接下來進行軟件設計製作和大型項目實踐(第7章 ),進而開展數學建模的進階提高(第8章 ),最後針對非常有價值的Simulink、計算機視覺和人工智能展開專項深入學習(第9~11章 )。本書配套代碼可在清華大學出版社官方網站下載,也可在GitHub上搜索圖書書名下載。本書結構清晰、內容全面、語言精要而生動,可以作為高等院校MATLAB教學的參考用書,也可以作為廣大科研、工程技術人員的參考書。
作者簡介
王赫然 中國科學院瀋陽自動化研究所副研究員,碩士研究生導師。先後就讀於哈爾濱工業大學機械工程專業(學士與碩士)、中國科學院大學生物製造與類生命機器人專業(博士)。十餘年來,深耕於科研一線,基於MATLAB工具開發《組織器官體外構建設計與工藝規劃軟件》(軟著登字第10557151號),為中國科學院大學的學生與教職員工開設”MATLAB程序設計”課程。在今日頭條”科技千里眼”頭條號上開設關於MATLAB學習的專欄,受到讀者的廣泛好評
目錄
第1章 初識MATLAB: 數學、圖形與編程
1 1探索MATLAB的世界
1 1 1MATLAB的演變: 從概念到市場領導者
1 1 2功能全景: 數學、圖形與編程的融合
1 1 3應用領域: 探索MATLAB的無限潛能
1 1 4行業巨頭: MATLAB的市場足跡
1 1 5工具箱概覽: 功能函數的寶庫
1 1 6應用(App)探秘: 內嵌的迷你軟件
1 2掌握MATLAB開發環境
1 2 1選擇版本: 新即是優
1 2 2環境搭建: 打造友好的編程空間
1 2 3命令行窗口: 實時的多功能交互界面
1 2 4編輯器窗口: 編程的核心舞臺
1 2 5工作區和變量編輯器: 數據的操控平臺
1 3MATLAB高效學習方法
1 3 1學習策略與路徑: 如何高效上手
1 3 2幫助文檔: 不可或缺的學習寶典
1 3 3AI輔助學習與編程: 時代之選
常見問題解答
本章 精華總結
第2章 MATLAB極速入門
2 1零基礎快速入門
2 1 1變量的起點: 創建與賦值
2 1 2矩陣操作基礎
2 1 3矩陣計算基礎
2 1 4矩陣索引基礎
2 1 5字符矩陣: 文本處理入門
2 2圖形可視化
2 2 1圖形可視化原理
2 2 2多組數據的繪圖
2 2 3三維繪圖: 立體的藝術
2 2 4子圖技巧: 組織多個視角
2 3數學計算
2 3 1線性代數基礎操作
2 3 2微積分基礎操作
2 3 3微分方程的求解
2 3 4概率統計: 數據分析的工具
2 4程序設計
2 4 1if語句: 決策的關鍵
2 4 2for循環: 重複任務的簡化
2 4 3腳本編寫: 命令序列的集合
2 4 4函數定義: 封裝與複用
2 4 5矩陣編程: MATLAB的特色技巧
常見問題解答
本章 精華總結
第3章 矩陣: MATLAB的核心概念
3 1矩陣與數據類型
3 1 1數值矩陣: “數”的結構
3 1 2字符矩陣: “字”的結構
3 1 3符號矩陣: “符”的結構
3 2矩陣與數據結構
3 2 1元胞數組: 多元數據的集成
3 2 2結構體: 有序數據的框架
3 2 3表: 數據分析的利器
3 3矩陣操作
3 3 1索引操作: 矩陣的定位術
3 3 2邏輯操作: 決策與篩選的智慧
3 3 3函數操作: 矩陣處理的魔法
3 3 4實用技巧: 提升編程效率小妙招
3 4矩陣運算
3 4 1算術運算: 矩陣的計算法則
3 4 2邏輯運算: 矩陣的真與假
3 4 3關係運算: 比較與排序的邏輯
3 5矩陣編程
3 5 1矩陣編程舉例: 理論與實踐的結合
3 5 2矩陣編程要點: 編程效率的秘訣
常見問題解答
本章 精華總結
第4章 圖形: MATLAB的可視化技術
4 1繪圖技術探索
4 1 1線圖: 揭示趨勢與關係
4 1 2數據分佈圖: 探索數據的分佈特性
4 1 3離散數據圖: 展示離散數據點
4 1 4極坐標圖: 從不同角度看數據
4 1 5二維向量與標量場: 解析場的流動與變化
4 1 6三維向量與標量場: 深入三維空間的數據探索
4 2圖形設計
4 2 1文本和符號信息: 增加圖形的信息量
4 2 2坐標區外觀: 美化圖形界面
4 2 3顏色欄和配色方案: 豐富圖形色彩
4 2 4三維渲染: 讓三維圖形栩栩如生
4 2 5實用技術: 提升圖形的實用性與可讀性
4 3圖像處理
4 3 1讀寫處理: 圖像的基礎操作
4 3 2算術運算: 圖像數據的數學處理
4 3 3邏輯運算: 基於條件的圖像操作
4 3 4幾何運算: 改變圖像的形狀與位置
4 3 5灰度運算: 探索圖像的灰度世界
4 4動畫製作: 讓圖形動起來
4 4 1揭秘動畫原理
4 4 2視頻生成: 動畫的終極形態
4 5科研綜合繪圖實例
4 5 1條形圖 誤差線: 數據的直觀展示
4 5 2散點圖 模型擬合線: 洞悉數據背後的規律
4 5 3散點圖 誤差線: 精準表達數據的不確定性
4 6三維體圖像處理: 探索數據的深度
常見問題解答
本章 精華總結
第5章 數學: MATLAB數學計算
5 1初等數學
5 1 1離散數學
5 1 2多項式
5 2線性代數
5 2 1矩陣基礎運算
5 2 2矩陣分解
5 2 3線性方程及矩陣的逆
5 3微積分
5 3 1極限的藝術
5 3 2導數: 原函數的”因”
5 3 3積分: 原函數的”果”
5 3 4泰勒展開: 多項式仿真工具
5 3 5傅里葉展開: 頻域上的簡諧波仿真
5 4插值與擬合
5 4 1一維插值
5 4 2二維網格數據插值
5 4 3二維一般數據插值
5 4 4多項式擬合
5 4 5最小二乘擬合: 擬合的優化之路
5 5代數方程與優化
5 5 1代數方程的求解
5 5 2無約束優化
5 5 3線性規劃: 高效決策工具
5 5 4非線性規劃
5 5 5最大值最小化問題
5 6微分方程
5 6 1常微分方程解析解
5 6 2常微分方程數值解
5 6 3微分方程Simulink求解
5 6 4拋物橢圓型偏微分方程
5 6 5偏微分方程工具箱
5 7概率統計
5 7 1概率分佈
5 7 2偽隨機數的生成與應用
5 7 3統計量分析: 數據的解碼器
5 7 4參數估計: 統計的預言家
5 7 5假設檢驗: 驗證數據的真相
常見問題解答
本章 精華總結
第6章 編程: MATLAB程序設計
6 1數據結構
6 1 1數據類型: 多彩的數據世界
6 1 2數據結構: 組織數據的智慧
6 1 3應用技巧: 數據處理的巧手
6 2控制流結構
6 2 1分支結構: 選擇的藝術
6 2 2循環結構: 重複的力量
6 2 3試錯結構: 錯誤處理的護盾
6 3程序文件結構
6 3 1腳本: 編程的起點
6 3 2函數: 模塊化編程的核心
6 3 3類: 面向對象的精髓
6 4矩陣化編程
6 4 1基礎操作與運算
6 4 2矩陣化算法函數
6 5編程習慣
6 5 1命名習慣: 標識的智慧
6 5 2代碼習慣: 清晰的編程風格
6 5 3項目習慣: 管理的策略
6 5 4性能習慣: 追求代碼的極致
6 6程序交互設計
6 6 1命令行交互: 簡潔的指令互動
6 6 2文件交互: 數據的進出通道
6 6 3局部UI交互: 界面的精細操作
6 7調試與分發
6 7 1調試腳本: 錯誤的獵手
6 7 2程序調試: 追蹤程序缺陷(bug)的技巧
6 7 3加密分發: 保護智慧成果
常見問題解答
本章 精華總結
第7章 MATLAB軟件設計: App Designer
7 1App Designer介紹
7 1 1為何App Designer是GUIDE的”終結者”
7 1 2探索基礎功能
7 1 3快速上手指南
7 2App Designer組件
7 2 1常用組件
7 2 2組織界面的容器組件
7 2 3打造互動體驗的儀錶組件
7 3App Designer編程
7 3 1代碼視圖
7 3 2編寫回調
7 3 3啟動任務
7 3 4構建多窗口應用
7 3 5應用的封裝與打包
7 4軟件設計實戰
7 4 1設計的藝術: 功能篇
7 4 2數據的準備與管理
7 4 3界面設計的思考
7 4 4自建準備
7 4 5動態互動的回調邏輯
7 4 6填寫函數
7 4 7分析與優化: 效果篇
7 5App編程構建方法
7 5 1面向對象程序設計
7 5 2App類應用
7 5 3App編程構建解析
7 6科研一線軟件設計案例: BiopDesigner
7 6 1架構篇: 界面佈局與邏輯框架
7 6 2功能篇: 探索軟件的心臟
7 6 3實現篇: 編譯與運行環境
常見問題解答
本章 精華總結
第8章 MATLAB數學建模
8 1圖論與網絡分析: 揭示事物間的隱藏聯繫
8 1 1圖論: 構建與分析抽象網絡的基礎
8 1 2社交網絡圖: 描繪人際關係的圖形結構
8 1 3交通網絡分析: 加權圖的應用與優化
8 1 4動態規劃與最短路徑問題: 高效路徑的探索
8 2博弈論與策略分析: 理解競爭與合作的智慧
8 2 1博弈論: 戰略互動的數學框架
8 2 2囚徒困境與納什均衡: 博弈的經典難題
8 2 3Cournot競爭模型: 企業博弈的經濟解析
8 3決策評價模型: 精準打分的藝術
8 3 1TOPSIS法: 接近理想解的評價方法
8 3 2主成分分析法: 數據降維與信息提取
8 3 3因子分析法: 深挖變量背後的因子
8 4模糊數學與決策: 模糊環境下的準確判斷
8 4 1模糊數學基