内 容 简 介
本书内容紧扣“十四五”普通高等教育的教学改革要求，聚焦信息技术等学科最新发展动态，秉承“以能力培养为核心”的教学理念，注重基础性，突出实用性。全书基于 MATLAB R2019b 设计内容体系和实例。
全书共分为 10 章，内容包括 MATLAB 概述、MATLAB 矩阵分析与处理、MATLAB 数值计算、MATLAB 符号计算、MATLAB 图形绘制、MATLAB 程序设计、MATLAB 图形用户界面设计技术、MATLAB 工具箱、MATLAB 仿真与应用、MATLAB 应用实例。为了方便读者学习，附录给出部分习题参考答案，同时提供配套课件、部分源程序代码等电子资源，读者可在 http://www.51eds.com 网站下载。
本书适合作为普通高等院校数学、电子工程、信息技术、计算机科学与技术、机械工程等专业的教材，也可作为广大工程应用和开发从业人员的参考用书。

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前 言 （第 2 版）
本书第 1 版出版 5 年多来，已被国内多所高等院校作为数学、电子工程、信息技术、计算机科学与技术、机械工程等专业的 MATLAB 课程教材或教辅参考书，因易学易懂、逻辑清晰和实例丰富而赢得读者的好评。为适应新工科建设背景下应用型人才培养需求，结合读者反馈的宝贵意见和 MATLAB 软件版本升级等实际情况，编写第 2 版时对全书内容进行了完善和优化，为 MATLAB 课程教学提供优质教材，使之更适合读者学习。
本次改版后，入选河南省“十四五”普通高等教育规划教材。本书紧扣“十四五”普通高等教育教学改革要求，聚焦信息技术等学科最新发展动态，秉承“以能力培养为核心”的教学理念，注重基础性，突出实用性，基于MATLAB R2019b 版本优化、完善了内容体系和更新实例。修改内容主要包括以下 3 方面：
1．优化教材内容逻辑
为进一步明确内容逻辑主线，对全书内容章节进行了重组，首先介绍利用 MATLAB进行数值计算、符号计算、图形绘制等基础内容，然后讲解 MATLAB 程序设计方法和可视化编程技术，随后阐述 MATLAB 仿真技术相关内容，最后介绍 MATLAB 应用实例，形成“基础→编程→仿真→应用”的逻辑主线。因此，在本次内容改版时，将原第 7 章 “MATLAB 仿真与应用”移到原第 9 章“MATLAB 工具箱”之后，并将这两章组成仿真技术内容模块；因为原第 8章“MATLAB图形用户界面设计技术”和原第 6章“MATLAB程序设计”都是讲解程序设计相关内容，在逻辑上具有连续性，因此，本次改版时，将原第 8 章移到原第 6 章之后，在内容上形成一个以编程为主题的模块。
2．更新 MATLAB 命令
经过 5 年的升级，MATLAB 的版本已从 MATLAB 2014a 更新到 MATLAB R2019b，在命令、函数、工具箱等方面进行了大量的优化和更新，一些命令的使用方法、函数调用格式、工具箱分布也发生了一定的变化。本次改版以MATLAB 2019b 的命令、函数和工具箱替换原版本的相应内容，保证教材内容与新版本一致，便于学习者学习较新内容。
3．完善内容体系
在原有章节中增补一些内容，如第 2 章增补了“矩阵元素的操作”“矩阵关系与逻辑运算”“矩阵的集合运算”“空间解析几何运算”等内容，第 3 章增补了“函数极值与最优化问题求解”“快速傅里叶变换”等内容，第 6 章增补了“元胞数组”“程序代码优化”等内容；调整和重组了一些内容，如将第 2 章“正交规范化”调整到“空间解析几何运算”部分，原第 3 章的“傅里叶级数”调整到第 4 章“级数的符号求和”部分，对关于 Simulink 简介的重复内容进行整合；另外，增补了较多的实例，并将所有的实例和课后习题在 MATLAB R2019b 中运行调试。
全书共分为 10 章，内容包括 MATLAB 概述、MATLAB 矩阵分析与处理、MATLABII MATLAB 实用教程数值计算、MATLAB 符号计算、MATLAB 图形绘制、MATLAB 程序设计、MATLAB图形用户界面设计技术、MATLAB 工具箱、MATLAB 仿真与应用、MATLAB 应用实例。
为了方便读者，附录给出了部分习题参考答案，同时提供配套课件、部分源程序代码等电子资源，读者可在中国铁道出版社有限公司资源网站（http://www.51eds.com）下载。
本书适合作为普通高等院校数学、电子工程、信息技术、计算机科学与技术、机械工程等专业的教材，也可作为广大工程应用和开发从业人员的参考用书。
本书由张德喜、刘道文担任主编，曹玉松、赵秋雨和司文建担任副主编。具体编写分工如下：张德喜负责第 1 章、第 9 章和第 10 章的编写并负责全书的统稿工作，曹玉松负责第 2～5 章的编写工作，刘道文负责第 6～8 章的编写，赵秋雨和司文建负责附录习题参考答案的编写与本书配套的电子资源的制作工作。
在本书编写过程中，编者参考和借鉴了国内外学者的最新研究成果、网络社区（如CNDS 技术论坛、MATLAB 中文论坛等）优秀资源和 MATLAB 经典书籍内容等，在此对专家、学者和同仁致以崇高敬意和真挚感谢。中国铁道出版社有限公司各位编辑为本书的顺利出版付出了辛勤劳动，在此一并表示感谢。
本书内容虽经精心提炼和修订，但由于编者知识和经验的局限性，书中疏漏和不妥之处在所难免，在此诚挚期待广大读者的指正，以使本书在教学实践中不断完善。
编 者 
2021 年 2 月
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第 1 章 MATLAB 概述
1.1 MATLAB 的影响及其发展历史
1.2 MATLAB R2019b 的主要功能
1.3 MATLAB R2019b 运行方法
1.3.1 运行环境
1.3.2 MATLAB 系统的启动与退出 
1.4 MATLAB R2019b 工作界面 
1.4.1 命令窗口
1.4.2 工作区
1.4.3 历史命令窗口
1.4.4 当前文件夹与搜索路径
1.4.5 菜单区
1.4.6 快捷方式区
1.5 MATLAB 的辅助部分
1.6 初识 MATLAB 计算
1.6.1 数值计算函数库
1.6.2 MATLAB 计算实例
小结
习题
第 2 章 MATLAB 矩阵分析与处理 
2.1 矩阵的建立
2.1.1 直接建立矩阵
2.1.2 利用函数建立基本矩阵和用于专门学科的特殊矩阵
2.1.3 用冒号表达式建立矩阵
2.1.4 创建复合矩阵
2.2 矩阵元素的操作
2.2.1 矩阵元素的提取
2.2.2 矩阵元素的赋值
2.2.3 矩阵元素的删除
2.3 矩阵的算术运算
2.3.1 加、减运算
2.3.2 乘法运算
2.3.3 矩阵相除运算
2.4 矩阵关系与逻辑运算
2.4.1 关系运算
2.4.2 逻辑运算
2.4.3 逻辑函数与测试函数
2.5 矩阵的集合运算
2.5.1 两个集合的交集
2.5.2 检测集合中的元素
2.5.3 两集合的差
2.5.4 两个集合交集的非（异或）
2.5.5 两集合的并集
2.5.6 取集合的单值元素
2.6 空间解析几何运算
2.6.1 向量运算
2.6.2 空间距离计算
2.7 矩阵的特殊运算
2.7.1 对角矩阵创建与矩阵对角元素抽取
2.7.2 上三角矩阵和下三角矩阵的抽取
2.7.3 矩阵的变维
2.8 矩阵的线性运算
2.8.1 矩阵的特征值及特征向量
2.8.2 矩阵的二次型
2.8.3 秩
2.8.4 矩阵的线性变换
2.9 矩阵分析
2.9.1 矩阵结构变换
2.9.2 矩阵的逆矩阵与广义逆矩阵
2.9.3 方阵的行列式
2.10 矩阵的分解
2.10.1 矩阵的三角分解
2.10.2 矩阵的正交分解
2.10.3 矩阵的平方根分解
2.11 稀疏矩阵
2.11.1 稀疏矩阵的创建
2.11.2 稀疏矩阵的查看
2.12 MATLAB 的数组运算
2.12.1 创建数组
2.12.2 数组的算术运算
2.12.3 MATLAB 中矩阵与数组的关系
小结
习题
第 3 章 MATLAB 数值计算
3.1 线性方程（组）的数值求解
3.2 非线性方程与非线性方程组的数值求
3.2.1 非线性方程数值求解
3.2.2 非线性方程组数值求解
3.3 多项式数值计算 
3.3.1 多项式的建立
3.3.2 多项式求根
3.3.3 多项式求值 .64 
3.3.4 多项式的四则运算 .65 
3.3.5 多项式的导函数 ..66 
3.4 数据的数值计算 . 67 
3.4.1 数据统计与分析 ..67 
3.4.2 数据分段插值 70 
3.4.3 曲线拟合 ..74 
3.4.4 函数极值与最优化问题求解76 
3.5 数值微分与积分 . 84 
3.5.1 数值微分 ..84 
3.5.2 数值积分 ..87 
3.6 常微分方程的数值求解.. 89 
3.7 快速傅里叶变换 . 91 
小结 .. 93 
习题 .. 94 
第 4 章 MATLAB 符号计算  96 
4.1 符号矩阵与符号函数的创建  96 
4.1.1 建立符号矩阵 96 
4.1.2 建立符号函数 98 
4.2 符号矩阵与符号函数的基本运算 .. 100 
4.2.1 符号矩阵的基本运算.100 
4.2.2 符号函数的基本运算.102 
4.3 符号微积分. 104 
4.3.1 函数的极限 ..104 
4.3.2 符号函数的微分 105 
4.3.3 符号函数的不定积分.105 
4.3.4 符号函数的定积分 ..105 
4.3.5 积分变换 106 
4.3.6 级数的符号求和 107 
4.3.7 符号函数的泰勒级数.109 
4.3.8 导数的应用 ..109 
4.4 符号解方程. 110 
4.4.1 线性方程与线性方程组的符号求解. 110 
4.4.2 非线性方程与非线性方程组的符号求解.. 111 
4.4.3 常微分方程的符号求解 112 
4.4.4 常微分方程组求解 .. 113 
4.5 符号函数的显示 .. 114 
小结  115 
习题  116 
第 5 章 MATLAB 图形绘制 ..117 
5.1 二维图形的绘制 .. 117 
5.1.1 绘制二维曲线的基本函数.. 119 
5.1.2 绘制图形的辅助操作.122 
5.1.3 绘制二维图形的其他函数..124 
5.1.4 绘制特殊二维图形 ..127 
5.2 三维图形的绘制 .. 132 
5.2.1 绘制三维曲线的基本函数..133 
5.2.2 绘制三维曲面 .133 
5.2.3 标准三维曲面 .135 
5.2.4 其他三维图形 .136 
5.2.5 非网格数据点绘图 ..136 
5.2.6 隐函数图形的绘制：MATLAB 符号绘图 137 
5.3 三维图形的精细处理. 140 
5.3.1 图形的裁剪处理 140 
5.3.2 视点处理 140 
5.3.3 色彩处理 141 
5.3.4 光照处理 141 
5.4 图像处理.. 142 
5.5 底层绘图操作  143 
小结  148 
习题  148 
第 6 章 MATLAB 程序设计 . 150 
6.1 M 文件 150 
6.1.1 脚本文件 150 
6.1.2 函数文件 151 
6.2 程序设计中的变量与语句.. 153 
6.2.1 变量类型 153 
6.2.2 基本语句 155 
6.3 数据类型.. 157 
6.3.1 字符 ..157 
6.3.2 元胞数组 159 
6.3.3 结构类型 161 
6.3.4 函数句柄 162 
6.3.5 Java 对象 163 
6.3.6 逻辑类型 164 
6.4 程序控制语句结构 . 164 
6.4.1 顺序结构 164 
6.4.2 选择结构 168 
6.4.3 循环结构 172 
6.4.4 程序代码优化 .175 
6.4.5 程序中断命令和交互语句..179 
6.4.6 试探语句 182 
6.4.7 可变输入/输出变量个数的处理..183 
6.4.8 函数的递归调用 183 
6.5 程序的调试. 184 
小结  186 
习题  187 
第 7 章 MATLAB 图形用户界面设计技术.. 188 
7.1 图形用户界面简介 . 188 
7.2 图形对象和图形对象的句柄 . 189 
7.2.1 图形对象与图形对象的结构.189 
7.2.2 句柄对象 190 
7.3 图形用户界面设计工具 GUIDE 192 
7.3.1 图形用户界面的开发环境..192 
7.3.2 位置调整工具 .194 
7.3.3 对象属性查看器 195 
7.3.4 菜单编辑器 ..198 
7.3.5 对象浏览器 ..200 
7.4 对话框 200 
7.4.1 公共对话框 ..200 
7.4.2 一般对话框 ..204 
小结  208 
习题  209 
第 8 章 MATLAB 工具箱.. 210 
8.1 打开 MATLAB 工具箱的方式  210 
8.2 MATLAB 工具箱简要介绍.. 211 
8.3 MATLAB 常用工具箱的使用方法 .. 217 
8.3.1 曲线拟合工具箱应用.217 
8.3.2 模糊逻辑工具箱应用.221 
小结  223 
习题  223 
第 9 章 MATLAB 仿真与应用. 224 
9.1 Simulink 概述. 225 
9.1.1 Simulink 简介..225 
9.1.2 Simulink 相关产品225 
9.1.3 一个使用 Simulink 的例子..227 
9.2 功能模块函数库介绍. 229 
9.2.1 Commonly Used Blocks 模块库（常用模块库）..230 
9.2.2 Continuous 模块库（连续系统模块库）232 
9.2.3 Dashboard 模块库（仪表盘模块库）..233 
9.2.4 Discontinuities 模块库（非连续系统模块库）..235 
9.2.5 Discrete 模块库（离散系统模块库）..236 
9.2.6 Logic and Bit Operations 模块库（逻辑和位操作模块库） ..238 
9.2.7 Lookup Tables 模块库（查表模块库） ..239 
9.2.8 Math Operation 模块库（数学运算模块库）..240 
9.2.9 Messages & Events 模块库（消息与事件模块库） 242 
9.2.10 Model Verification 模块库（模块声明库）243 
9.2.11 Model-Wide Utilities 模块库（模块扩充功能库）244 
9.2.12 Ports & Subsystems 模块库（端口和子系统模块库）245 
9.2.13 Signal Attributes 模块库（信号属性模块库）.247 
9.2.14 Signal Routing 模块库（信号数据流模块库）248 
9.2.15 Sinks 模块库（接收器模块库）..251 
9.2.16 Sources 模块库（信号源模块库） .252 
9.2.17 String 模块库（字符串函数库） .255 
9.2.18 User-Defined Functions 模块库（用户自定义函数库） 257 
9.3 Simulink 模块的操作 . 259 
9.3.1 添加和选取模块 259 
9.3.2 模块的复制和删除 ..259 
9.3.3 模块属性和参数的设置260 
9.3.4 模块间连线 ..261 
9.4 自定义功能模块 .. 262 
9.4.1 自定义功能模块的生成262 
9.4.2 自定义功能模块选项卡的设置264 
9.5 Simulink 仿真的应用 . 265 
小结  271 
习题  271 
第 10 章 MATLAB 应用实例 .. 273 
10.1 曲线图的绘制 . 273 
10.2 MATLAB 信号的基本操作实例 . 274 
10.3 简易计算器 .. 275 
10.4 万年历日期查询  276 
10.5 弹簧振动系统模型 .. 279 
10.6 图像加密与解密  281 
10.7 线性随机迭代 . 284 
小结  286 
习题  286 
附录 部分习题参考答案 .. 287 
参考文献

张德喜，教授，硕士生导师，许昌学院信息工程学院分党委书记，全国“五一劳工奖章”获得者，研究领域:智能计算与量子计算。国家“863”计划专家，“河南省劳动模范”，许昌市 “首届杰出人才奖”，全国高等师范院校计算机教育研究会理事，近年来，先后被河南省教育厅、科技厅等部门授予“河南省百名技术英杰”“河南省文明教师”“河南省高校青年骨干教师”“许昌市专业技术拔尖人才”等荣誉称号。在教学上，承担多门计算机专业本科课程的讲授工作，指导河南师范大学硕士研究生，获河南省优秀教学成果奖，许昌学院优秀教学成果一等奖。主持和承担国家自然科学基金、河南省自然科学基金等国家和省部级以上科研项目8项，发表论文50余篇，被EI收录20余篇。申请国家发明专利2项，出版教材5部，获河南省科技进步奖及地厅级科研奖励12项。

刘道文，副教授，硕士研究生，计算机应用技术专业，任教学科：电气工程及其自动化，现任职于许昌学院电气与机械工程学院（工程训练中心）。

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本书适合作为普通高等院校数学、电子工程、信息技术、计算机科学与技术、机械工程等专业的教材，也可作为广大工程应用和开发从业人员的参考用书。
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