作者：程良 阳平华 李兴玉
出版社：人民邮电出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
MATLAB 2016基础实例教程(附教学视频)试读：
前言
MATLAB是美国MathWorks公司出品的一款优秀的数学计算软件，其强大的数值计算能力和数据可视化能力令人震撼。经过多年的发展，MATLAB已经发展到了2016a版本，功能日趋完善。MATLAB逐步发展成为多种学科必不可少的计算工具，成为自动控制、应用数学、信息与计算科学等专业大学生与研究生必须会使用的软件之一。
本书是编者对MATLAB多年使用经验和感想的总结，是根据高校教学改革的经验，结合软件技术发展趋势，最终编撰而成的。
为了帮助零基础读者快速掌握MATLAB的使用方法，本书突出了以下3点。
1. 内容全面，讲解细致
为了让零基础的读者能够学会该软件，本书对基础概念的讲解很全面，既介绍了MATLAB环境的基本组成，又介绍了数据类型、运算符、数值运算、符号运算、M文件、MATLAB程序设计、MATLAB函数句柄等。另外，本书结合了编者多年的开发经验及教学心得，适当地给出了总结和提示，以帮助读者牢固地掌握所学知识。
2. 精选实例，步步为营
本书尽量避免空洞的描述，结合电子设计实例来讲解知识点。其中，有与知识点相关的课堂练习，有包含几个相关知识点应用的操作实例，有将几个知识点或全章知识点联系起来的综合实例，有帮助读者练习提高的课后习题，还有完整实用的设计实例、课程设计。例如，4.3.3小节的操作实例是对4.3.1～4.3.2小节的知识点的应用练习；4.3.4小节的课堂练习是对4.3.2小节的知识点的练习；4.5节的综合实例是对第4章所有知识点的应用；4.6节的课后习题用于第4章知识点的巩固练习；第13～16章的设计实例是全书所有知识的综合应用；最后一章的课程设计则用于读者检验和巩固所学的知识。
3. 赠送教学视频等配套资料
本书提供教学视配、实例源文件、教学PPT、考试模拟试卷等配套资料，并赠送工程案例的源文件。读者可登录人邮教育社区（www.ryjiaoyu.com）下载。
本书由昆明理工大学城市学院的程良老师、华南理工大学广州学院的阳平华教授和山东省青州市的李兴玉老师编著，其中，李兴玉执笔编写了第1～3章，程良执笔编写了第4～11章，阳平华执笔编写了第12～17章。闫聪聪、刘昌丽、康士廷、杨雪静、李兵、宫鹏涵、孙立明等参与了部分章节的内容整理，石家庄三维书屋文化传播有限公司的胡仁喜博士对全书进行了审校，在此对他们的付出表示感谢。读者在学习过程中，若发现错误，请登录网站www.sjzswsw.com或联系邮箱win760520@126.com及时反馈，编者将不胜感激。欢迎读者加入三维书屋EDA图书学习交流群（QQ：477013282）进行交流探讨。编者2018年10月第1章 MATLAB入门
内容指南
MATLAB是一种功能非常强大的科学计算软件。在正式使用MATLAB之前，应该对它有一个整体的认识。本章主要介绍了MATLAB的发展历程、MATLAB的应用及其使用方法。同时对MATLAB的用户界面进行简单介绍，让读者对MATLAB有基本的了解，为后面介绍具体的功能打下基础。
知识重点
MATLAB概述
MATLAB 2016的安装
MATLAB 2016的用户界面1.1 MATLAB中的科学计算概述
MATLAB（Matrix Laboratory，矩阵实验室）是以线性代数软件包LINPACK和特征值计算软件包EISPACK中的子程序为基础发展起来的一种开放式程序设计语言，是一种高性能的工程计算语言，其基本的数据单位是没有维数限制的矩阵。
MATLAB的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来计算问题要比用仅支持标量的非交互式的编程语言（如C、FORTRAN等语言）简捷得多，尤其是解决包含了矩阵和向量的工程技术问题。在大学中，MATLAB是很多数学类、工程和科学类的初等和高等课程的标准指导工具。在工业上，MATLAB是产品研究、开发和分析经常选择的工具。1.1.1 MATLAB的发展历程
20世纪70年代中期，Cleve Moler博士及其同事在美国国家科学基金的资助下开发了调用EISPACK和LINPACK的FORTRAN子程序库。EISPACK是求解特征值的FOTRAN程序库，LINPACK是求解线性方程的程序库。在当时，这两个程序库代表矩阵运算的最高水平。
20世纪70年代后期，时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的Cleve Moler教授在给学生讲授线性代数课程时，想教给学生使用EISPACK和LINPACK程序库，但他发现学生用FORTRAN编写接口程序很费时间，出于减轻学生编程负担的目的，为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK库程序的“通俗易用”的接口，此即用FORTRAN编写的萌芽状态的MATLAB。在此后的数年里，MATLAB在多所大学里作为教学辅助软件使用，并作为面向大众的免费软件广为流传。
1983年，Cleve Moler教授、工程师John Little和Steve Bangert一起用C语言开发了第二代专业版MATLAB，使MATLAB语言同时具备了数值计算和数据图示化的功能。
1984年，Cleve Moler和John Little成立了MathWorks公司，正式把MATLAB推向市场，并继续进行MATLAB的研究和开发。从这时起，MATLAB的内核采用C语言编写。
1993年，MathWorks公司推出MATLAB 4.0版本，从此告别DOS版。4.x版在继承和发展其原有的数值计算和图形可视能力的同时，出现了几个重要变化：推出了交互式操作的动态系统建模、仿真、分析集成环境——Simulink；开发了与外部直接进行数据交换的组件，打通了MATLAB进行实时数据分析、处理和硬件开发的道路；推出了符号计算工具包；构造了Notebook。
1997年，MATLAB 5.0版问世，紧接着是5.1、5.2，以及1999年春的5.3版。2003年，MATLAB 7.0问世。现在，最新的MATLAB版本已经是MATLAB 7.14（即MATLAB R2012a）。与以往的版本相比，现在的MATLAB拥有更丰富的数据类型和结构、更友善的面向对象的开发环境、更快速精良的图形可视化界面、更广博的数学和数据分析资源、更多的应用开发工具。
2006年，MATLAB分别在3月和9月进行两次产品发布，3月发布的版本被称为“a”，9月发布的版本被称为“b”，即R2006a和R2006b。之后，MATLAB分别在每年的3月和9月进行两次产品发布，每次发布都涵盖产品家族中的所有模块，包含已有产品的新特性和bug修订，以及新产品的发布。
2016年3月，MathWorks正式发布了R2016a版MATLAB（以下简称MATLAB 2016）和Simulink产品系列的Release 2016（R2016）版本。1.1.2 MATLAB的应用
MATLAB将高性能的数值计算、可视化和编程集成在一个易用的开放式环境中，在此环境下，用户可以按照符合其思维习惯的方式和熟悉的数学表达形式来书写程序，并且可以非常容易地对其功能进行扩充。除具备卓越的数值计算能力之外，MATLAB还具有专业水平的符号计算和文字处理能力；集成了2D和3D图形功能，可完成可视化建模仿真和实时控制等功能。其典型的应用主要包括如下8个方面：● 数值分析和计算；● 算法开发；● 数据采集；● 系统建模、仿真和原型化；● 数据分析、探索和可视化；● 工程和科学绘图；● 数字图像处理；● 应用软件开发，包括图形用户界面的建立。1.1.3 MATLAB的特点
MATLAB的一个重要特色是它具有一系列称为工具箱（Toolbox）的特殊应用子程序。工具箱是MATLAB函数的子程序库，每一个工具箱都是为某一类学科和应用而定制的，可以分为功能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱主要用来扩充MATLAB的符号计算、可视化建模仿真、文字处理以及与硬件实时交互的功能，用于多种学科；而学科性工具箱则是专业性比较强的工具箱，例如控制工具箱、信号处理工具箱、通信工具箱等都属于此类。简言之，工具箱是MATLAB函数（M文件）的全面综合，这些文件把MATLAB的环境扩展到解决特殊类型问题上，如信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波分析、系统仿真等。
除内部函数以外，所有MATLAB核心文件和各种工具箱文件都是可读可修改的源文件，用户可通过对源程序进行修改或加入自己编写的程序来构造新的专用工具箱。
MATLAB Compiler是一种编译工具，它能够将MATLAB编写的函数文件生成函数库或可执行文件COM组件等，以提供给其他高级语言如C++、C#等进行调用，由此扩展MATLAB的应用范围，将MATLAB的开发效率与其他高级语言的运行效率结合起来，取长补短，丰富程序开发的手段。
Simulink是基于MATLAB的可视化设计环境，可以用来对各种系统进行建模、分析和仿真。它的建模范围面向任何能够使用数学来描述的系统，如航空动力学系统、航天控制制导系统、通信系统等。Simulink提供了利用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形界面，还提供了丰富的功能模块，利用它几乎可以不书写代码就能完成整个动态系统的建模工作。
此外，MATLAB还有基于有限状态机理论的Stateflow交互设计工具以及自动化的代码设计生成工具Real-Time Workshop和Stateflow Coder。1.1.4 MATLAB系统
MATLAB系统主要包括以下5个部分。（1）桌面工具和开发环境：MATLAB由一系列工具组成，这些工具大部分是图形用户界面，方便用户使用MATLAB的函数和文件，包括MATLAB桌面和命令窗口、编辑器和调试器、代码分析器和用于浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。（2）数学函数库：MATLAB数学函数库包括了大量的计算算法，从初等函数（如加法、正弦、余弦等）到复杂的高等函数（如矩阵求逆、矩阵特征值、贝塞尔函数和快速傅里叶变换等）。（3）语言：MATLAB语言是一种高级的基于矩阵/数组的语言，具有程序流控制、函数、数据结构、输入/输出和面向对象编程等特色。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，以迅速创立快速抛弃型程序；也可以先编写一个较大的复杂的M文件后再一起运行，以创立完整的大型应用程序。（4）图形处理：MATLAB具有方便的数据可视化功能，以将向量和矩阵用图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。它的高层次作图包括二维和三维的可视化、图像处理、动画和表达式作图。低层次作图包括完全定制图形的外观，以及建立基于用户的MATLAB应用程序的完整的图形用户界面。（5）外部接口：外部接口是一个使MATLAB语言能与C、FORTRAN等其他高级编程语言进行交互的函数库，它包括从MATLAB中调用程序（动态链接）、调用MATLAB为计算引擎和读写mat文件的设备。1.2 MATLAB 2016的用户界面
本节通过介绍MATLAB 2016的工作环境界面，使读者初步认识MATLAB 2016的主要窗口，并掌握其操作方法。
第一次使用MATLAB 2016，将进入其默认设置的工作界面，如图1-1所示。图1-1 MATLAB工作平台
MATLAB 2016的工作界面形式简洁，主要由标题栏、功能区、工具栏、当前工作目录窗口（Current Folder）、命令窗口（Command Window）、工作空间管理窗口（Workspace）和历史命令窗口（Command History）等组成。1.2.1 标题栏
MATLAB最新版本为2016版，在图1-1所示的用户界面左上角显示标题栏，如图1-2所示。图1-2 标题栏
在用户界面右上角显示三个图标，其中，单击按钮，将最小化显示工作界面；单击按钮，最大化显示工作界面；单击按钮，关闭工作界面。
在命令窗口中输入“exit”或“quit”命令，或使用快捷键Alt+F4，同样可以关闭MATLAB。1.2.2 功能区
MATLAB 2016有别于传统的菜单栏形式，以功能区的形式显示应用命令。将所有的功能命令分类别放置在三个选项卡中，下面分别介绍这3个选项卡。
1.“主页”选项卡
单击标题栏下方的“主页”选项卡，显示基本的“新建脚本”“新建变量”等命令，如图1-3所示。图1-3 “主页”选项卡
2.“绘图”选项卡
单击标题栏下方的“绘图”选项卡，显示关于图形绘制的编辑命令，如图1-4所示。图1-4 “绘图”选项卡
3.“应用程序”选项卡
单击标题栏下方的“应用程序”选项卡，显示多种应用程序命令，如图1-5所示。图1-5 “应用程序”选项卡1.2.3 工具栏
功能区下方是工具栏，工具栏以图标方式汇集了常用的操作命令。下面简要介绍工具栏中部分常用按钮的功能。● ：新建或打开一个M文件。● ：剪切、复制或粘贴已选中的对象。● ：撤销或恢复上一次操作。● ：打开Simulink主窗口。● ：打开用户界面设计窗口。● ：打开代码分析器主窗口。● ：打开MATLAB帮助系统。● ：当前路径设置栏。1.2.4 命令窗口
MATLAB的使用方法和界面有多种形式，但命令窗口指令操作是最基本的，也是入门时首先要掌握的。
1. 基本界面
MATLAB命令窗的基本表现形态和操作方式如图1-6所示，在该窗口中可以进行各种计算操作，也可以使用命令打开各种MATLAB工具，还可以查看各种命令的帮助说明等。图1-6 命令窗口
2. 基本操作
在命令窗口的右上角，用户可以单击相应的按钮进行最大化、还原或关闭窗口。单击右上角的按钮，出现一个下拉菜单，如图1-7所示。在该下拉菜单中，单击“”按钮，可将命令窗口最小化到主窗口左侧，以页签形式存在，当鼠标指针移到上面时，显示窗口内容。此时单击下拉菜单中的按钮，即可恢复显示。图1-7 下拉列表
选择“页面设置”命令，弹出如图1-8所示的“页面设置：命令行窗口”对话框，该对话框中包括三个选项卡，分别对打印前命令窗口中的文字布局、标题、字体进行设置。图1-8 “页面设置：命令行窗口”对话框（1）“布局”选项卡，如图1-8所示，用于对文本的打印对象及打印颜色进行设置。（2）“标题”选项卡，如图1-9所示，用于对打印的页码及布局单双行进行设置。图1-9 “标题”选项卡（3）“字体”选项卡：如图1-10所示，可选择使用当前命令行中的字体，也可以进行自定义设置，在下拉列表中选择字体名称及字体大小。图1-10 “字体”选项卡
3. 快捷操作
选中该窗口中的命令，单击鼠标右键即可弹出如图1-11所示的快捷菜单，选择其中的命令，即可进行对应操作。图1-11 快捷菜单
下面介绍几种常用命令。（1）执行所选命令：对选中的命令进行操作。（2）打开所选内容：执行该命令，找到所选内容所在的文件，并在命令窗口显示该文件中的内容。（3）关于所选内容的帮助：执行该命令，弹出关于所选内容的相关帮助窗口，如图1-12所示。图1-12 帮助窗口（4）函数浏览器：执行该命令，弹出如图1-13所示的函数窗口，在该窗口中可以选择编程所需的函数，并对该函数进行安装与介绍。图1-13 函数窗口（5）剪切：剪切选中的文本。（6）复制：复制选中的文本。（7）粘贴：粘贴选中的文本。（8）全选：将该文件中显示在命令窗口的文本全部选中。（9）查找：执行该命令后，弹出“查找”对话框，如图1-14所示。在“查找内容”文本框中输入要查找的文本关键词，即可在庞大的命令程序历史记录中迅速定位所需对象的位置。图1-14 “查找”对话框（10）清空命令行：删除命令窗口中显示的所有命令程序。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]