MATLAB程序设计——重新定义科学计算工具学习方法

（1）强调矩阵思想核心，体会基于矩阵的数据结构与程序设计，揭示MATLAB语言特色与优势；（2）精心编排结构化的高效学习路线，全面涵盖软件主线功能，提高学习MATLAB软件的效率；（3）开辟市面罕见的AppDesigner教学，深挖App设计思想与技术，弥补这一方面中文资料的缺失；（4）精编极简实用例程，实时脚本助力教学，大大节省从入门到掌握的学习时间。

MATLAB是一款用于科学工程计算的高级高效编程语言，是科学家与工程师必备工具。《MATLAB程序设计——重新定义科学计算工具学习方法》强调MATLAB软件的思想精髓和应用性，基于MATLAB R2020a版本，重新定义了一套最为高效实用的MATLAB软件学习方法。《MATLAB程序设计——重新定义科学计算工具学习方法》与同类图书相比有诸多特色，《MATLAB程序设计——重新定义科学计算工具学习方法》着重强调矩阵的思想核心，体会基于矩阵的数据结构与程序设计；精心编排结构化的高效学习路线，全面涵盖软件主线功能；开辟市面罕见的AppDesigner教学，深挖App设计思想与技术； 精编极简实用例程，实时脚本助力教学，极大压缩学习成本。全书章节分布极为考究，契合一套最快捷有效的MATLAB学习策略：首先学习基本流程、熟悉软件框架（第2章），然后理解矩阵思想、练习矩阵编程（第3章），其次功能集中实践并探索解决问题（第4、5、6章），最后进行软件设计制作和大型项目实战（第7章）。《MATLAB程序设计——重新定义科学计算工具学习方法》结构清晰不失全面、语言精要不失生动，既可以作为高等院校MATLAB教学的参考教材，也可以作为广大科研工程技术人员的参考用书。

王赫然，中国科学院沈阳自动化研究所助理研究员。先后就读于哈尔滨工业大学机械工程专业（本科与硕士）及中国科学院大学纳米与类生命机器人技术专业（博士）。深耕于科研一线，钻研基于MATLAB的软件算法设计，对于MATLAB软件的核心编程思想与教学方法有深入的理解。在今日头条“科技千里眼”头条号上连续发表关于MATLAB学习的专栏与视频，受到读者的广泛好评。

《MATLAB程序设计——重新定义科学计算工具学习方法》以清晰的编排逻辑，从数学、图形、编程三个方面深入论述MATLAB的应用方法，既能有效帮助理工科学生掌握科学计算软件的学习方法，也在工程学科与高等数学之间搭建了一座连接理论与应用的桥梁，对于高校理工类学科的教学具有很好的参考作用。

——刘金琨 北京航空航天大学

《MATLAB程序设计——重新定义科学计算工具学习方法》抓住了MATLAB的设计规则与关键特色，突出强调矩阵在MATLAB编程语言中的核心地位。基于矩阵的应用方法可以发挥出MATLAB的真正威力，有效帮助用户加速工程技术和科学研究的进程。

——徐争光 华中科技大学

《MATLAB程序设计——重新定义科学计算工具学习方法》强调的矩阵化编程思维方法是MATLAB的优势所在，却也是非常容易被读者忽视的一个功能特点。本书能够摒弃MATLAB的不常用的功能，抓住这个要点，非常难得。推荐对科学计算与仿真有兴趣的广大读者（尤其是高校教师与学生）阅读。

——愈忠达 北京哈工科教机器人科技有限公司

《MATLAB程序设计——重新定义科学计算工具学习方法》全面介绍了MATLAB的核心功能与应用方法，体现了MATLAB在图形可视化方面的实用性，详细介绍了近几年新推出的AppDesigner模块的使用方法，这为科研工作者提供了极其有益的参考。

——于楠 欧洲核子研究中心

《MATLAB程序设计——重新定义科学计算工具学习方法》展现了MATLAB在快速开发算法及验证方面的优势，书中给出的程序设计实例非常简单而且实用，这大大节省了读者阅读和学习的时间。本书是一部非常实用的MATLAB编程工具书，推荐阅读。

——王岩 深圳市大疆创新科技有限公司

第1章初识MATLAB——数学、图形与编程

1.1MATLAB概述

1.1.1诞生与发展

1.1.2功能特点

1.1.3应用场景

1.1.4软件地位

1.1.5MATLAB工具箱

1.2MATLAB开发环境

1.2.1版本选择

1.2.2开发环境配置

1.2.3命令行窗口

1.2.4编辑器窗口

1.2.5工作区及变量编辑器

1.3MATLAB学习方法

1.3.1学习策略

1.3.2帮助文档使用指南

1.3.3常见疑问解答

本章小结

第2章MATLAB极速入门

2.1MATLAB入门基础

2.1.1变量创建与赋值

2.1.2矩阵操作基础

2.1.3矩阵计算基础

2.1.4矩阵索引基础

2.1.5字符型矩阵

2.2图形可视化

2.2.1图形可视化原理

2.2.2多组数据的绘图

2.2.3三维绘图

2.2.4子图绘制

2.3数学计算

2.3.1线性代数

2.3.2微积分

2.3.3微分方程

2.3.4概率统计

2.4程序设计

2.4.1if控制流

2.4.2for控制流

2.4.3脚本

2.4.4函数

2.4.5矩阵编程

本章小结

第3章MATLAB核心——矩阵

3.1矩阵与数据类型

3.1.1数值矩阵

3.1.2字符矩阵

3.1.3符号矩阵

3.2矩阵与数据结构

3.2.1元胞数组

3.2.2结构体

3.2.3表

3.3矩阵操作

3.3.1索引操作

3.3.2逻辑操作

3.3.3函数操作

3.3.4实用技巧

3.4矩阵运算

3.4.1算术运算

3.4.2逻辑运算

3.4.3关系运算

3.5矩阵编程

3.5.1矩阵编程举例

3.5.2矩阵编程要点

本章小结

第4章MATLAB图形可视化

4.1绘图技术

4.1.1线图

4.1.2数据分布图

4.1.3离散数据图

4.1.4极坐标图

4.1.5二维向量与标量场

4.1.6三维向量与标量场

4.2图形外观

4.2.1文本和符号信息

4.2.2坐标区外观

4.2.3颜色栏和配色方案

4.2.4三维渲染

4.2.5实用技术

4.3图像处理

4.3.1读写处理

4.3.2算术运算

4.3.3逻辑运算

4.3.4几何运算

4.3.5灰度运算

4.4动画制作

4.4.1动画原理

4.4.2视频生成

本章小结

第5章 MATLAB数学计算

5.1初等数学

5.1.1离散数学

5.1.2多项式

5.2线性代数

5.2.1矩阵基础运算

5.2.2矩阵分解

5.2.3线性方程及矩阵的逆

5.3微积分

5.3.1极限

5.3.2导数

5.3.3积分

5.3.4泰勒展开

5.3.5傅里叶展开

5.4插值与拟合

5.4.1一维插值

5.4.2二维网格数据插值

5.4.3二维一般数据插值

5.4.4多项式拟合

5.4.5最小二乘拟合

5.5代数方程与优化

5.5.1代数方程

5.5.2无约束优化

5.5.3线性规划

5.5.4非线性规划

5.5.5最大值最小化

5.6微分方程

5.6.1常微分方程解析解

5.6.2常微分方程数值解

5.6.3微分方程Simulink求解

5.6.4抛物椭圆形偏微分方程

5.6.5偏微分方程工具箱

5.7概率统计

5.7.1概率分布

5.7.2伪随机数

5.7.3统计量分析

5.7.4参数估计

5.7.5假设检验

本章小结

第6章 MATLAB程序设计

6.1数据结构

6.1.1数据类型

6.1.2数据结构

6.1.3应用技巧

6.2控制流结构

6.2.1分支结构

6.2.2循环结构

6.2.3试错结构

6.3程序文件结构

6.3.1脚本

6.3.2函数

6.3.3类

6.4矩阵化编程

6.4.1基础操作与运算

6.4.2矩阵化算法函数

6.5编程习惯

6.5.1命名习惯

6.5.2代码习惯

6.5.3项目习惯

6.5.4性能习惯

6.6程序交互设计

6.6.1命令行交互

6.6.2文件交互

6.6.3语音交互

6.6.4局部UI交互

6.7调试与分发

6.7.1调试脚本

6.7.2程序调试

6.7.3加密分发

本章小结

第7章MATLAB软件设计——AppDesigner

7.1AppDesigner介绍

7.1.1GUIDE替代品

7.1.2基本功能

7.1.3快速入门

7.2AppDesigner组件

7.2.1常用组件

7.2.2容器组件

7.2.3仪表组件

7.3AppDesigner编程

7.3.1代码视图

7.3.2编写回调

7.3.3启动任务

7.3.4多窗口App

7.3.5App打包

7.4软件设计实战

7.4.1功能设计

7.4.2数据准备

7.4.3UI设计

7.4.4自建准备

7.4.5添加回调

7.4.6填写函数

7.4.7效果分析

7.5App编程构建方法

7.5.1面向对象编程

7.5.2App类应用

7.5.3App编程构建

本章小结

附录A工具箱大全

附录B常用函数大全

B.1MATLAB语言基础知识

B.1.1输入命令及功能

B.1.2矩阵和数组

B.1.3运算符和基本运算

B.1.4数据类型

B.2数学

B.2.1初等数学

B.2.2线性代数

B.2.3随机数生成

B.2.4插值

B.2.5优化

B.2.6数值积分和微分方程

B.2.7傅里叶分析和滤波

B.2.8稀疏矩阵

B.2.9图和网络算法

B.3图形

B.3.1二维图和三维图

B.3.2格式和注释

B.3.3图像

B.3.4打印和保存

B.3.5图形对象

B.4数据导入和分析

B.4.1数据导入和导出

B.4.2数据的预处理

B.4.3描述性统计量

B.5脚本和函数编程

B.5.1控制流

B.5.2脚本与函数

B.5.3文件和文件夹

B.5.4代码分析和执行

B.6App构建

B.6.1App设计工具

B.6.2编程工作流

B.7高级软件开发

B.7.1App测试框架

B.7.2性能和内存

　　MATLAB是一款由MathWorks公司推出的科学计算软件，是用于科学与工程计算的高效的高级编程语言。MATLAB拥有极为强大的功能，是科学家与工程师的必备工具。本书强调MATLAB软件的精髓和应用性，重新定义了高效实用的MATLAB软件学习方法。
　　1. MATLAB： 科学家与工程师的必备神器
　　MATLAB在处理矩阵运算方面有着极强的先天优势，它将矩阵高性能数值计算与图形可视化相结合，将矩阵化程序设计与简单友好的编程语法相结合，被广泛应用在几乎所有科学与工程领域，是科学思维和数学功能的具象体现，也是科学计算领域杰出的软件工具。MATLAB除了在数学、图形与编程领域表现优异，还拥有海量优质工具箱、实时脚本编辑器、图形用户界面设计工具AppDesigner、Simulink组件等强大功能，广泛应用于数学教学、分析数学模型、数据处理及可视化、算法开发、软件制作、动态系统仿真分析等场景，是理工科学生应该深入学习的软件工具。
　　2. 本书特色： 抓住思想核心，结构化学习路线
　　本书基于MATLAB R2020a进行编写，与同类图书相比具有如下诸多特色：
　　(1) 强调矩阵思想核心，体会基于矩阵的数据结构与程序设计。
　　(2) 精心编排结构化的高效学习路线，全面涵盖软件主线功能。
　　(3) 开辟市面罕见的AppDesigner教学，深挖App设计思想与技术。
　　(4) 精编极简实用例程、实时脚本助力教学，极大降低学习成本。
　　3. 高效实用： 重新定义MATLAB学习方法
　　本书采用一套快捷有效的MATLAB学习策略安排章节内容，章节分布极为考究，建议读者一定依序学习如下内容：
　　(1) 学习基本流程，熟悉软件框架(第2章)。
　　(2) 理解矩阵思想，练习矩阵编程(第3章)。
　　(3) 进行功能集中实践，探索解决问题的方法(第4~6章)。
　　(4) 聚焦软件设计制作，完成大型项目实践(第7章)。
　　笔者常年奋战在科研一线，深谙MATLAB蕴含的巨大能量，也思考并实践如何帮助读者极速掌握MATLAB的教学方法，将个人所学提炼成此书，但因水平有限，书中难免有欠妥之处，望读者和同仁不吝赐教。
　　王赫然2020年4月6日