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温正 著

图书标签:

• MATLAB
• 科学计算
• 数值分析
• 算法
• 工程数学
• 数据分析
• 仿真
• 建模
• 数学软件
• 高等教育

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302387442

版次：1

商品编码：11685123

品牌：清华大学

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-04-01

用纸：胶版纸

页数：481

编辑推荐

本系列图书是在MathWorks公司技术人员的大力支持下，由中科院、清华、北航等相关科研机构的一线专家联合编著，内容专业性强、实践性强，书中很多项目实例拿来可用，二次开发。系列图书包括：

精通MATLAB R2014a

精通MATLAB科学计算

精通MATLAB智能算法

精通MATLAB/Simulink系统仿真

精通MATLAB信号处理

精通MATLAB图像处理

内容简介

　　《精通MATLAB科学计算》以全新推的MATLAB2014a软件为基础，详细介绍了各种科学计算方法及MATLAB在科学计算中的应用，是一本掌握MATLAB科学计算方法的综合性参考书。全书以科学计算在MATLAB中的应用为主线，结合各种应用案例，详细介绍了科学计算的MATLAB实现方法。全书包括MATLAB基础应用及科学计算两部分，共14章。其中MATLAB基础应用部分详细介绍了MATLAB的计算入门知识、基本运算方法、图形的可视化及编程方法等，这些都是掌握科学计算的必备知识。科学计算部分详细介绍了MATLAB的插值拟合、数值拟合、微分方程求解、级数、微分方程（组）求解、线性方程（组）求解、非线性方程（组）求解、常微分方程（组）求解、概率与统计计算等相关知识。另外，《精通MATLAB科学计算》还介绍了MATLAB模糊逻辑工具箱的应用及偏较小二乘应用分析等内容。

目录

第一部分MATLAB基础知识
第1章MATLAB计算入门
1 1 MATLAB平台简介
1.2 MATLAB功能
1 3图形绘制
1 4用户路径设置
1 5 MATLAB的帮助系统
1 5.1联机帮助系统
1.5.2 命令窗口查询帮助系统
1 5.3联机演示系统
本章小结
第2章MATLAB基本运算
2 1 MATLAB的数据类型
2.1.1变量和常量
2.1.2数值型数据
2.1.3字符型数据
2.1.4元胞数组
2.1 5结构体
2.1.6函数句柄
2 1.7数据类型间的转换
2.2矩阵运算
2.2.1 矩阵生成
2 2.2向量的生成
2.3奇异值分解
2 4矩阵的基本函数运算
2 4.1 矩阵的分解运算
2.4.2关系运算和逻辑运算
2 5线性方程组
2 5 1 矩阵逆和除法解恰定方程组
2 5.2矩阵除法解超定方程组
2 5.3矩阵除法解欠定方程组
2.6符号运算
2 6.1符号表达式的生成
2.6 2符号矩阵
2.6.3常用符号运算
2 7复数及其运算
2.7.1 复数和复矩阵的生成
2.7.2复数的运算
2.7.3 留数运算
2 7 4 Taylor级数展开
2.7.5 Fou rier变换及其逆变换
2.7 6 Laplace变换及其逆变换
2.7.7 2变换及其逆变换
2 8多项式求解
本章小结
第3章MATLAB图形可视化
3.1 图形绘制
3 1.1离散数据图形绘制
3.1.2 函数图形绘制
3.1.3图形绘制的基本步骤
3 2二维图形
3.2.1 plot指令
3 2.2格栅
3.2.3图形标记说明
3 2.4线型、标记和颜色
3.2.5 子图绘制
3 2 6拓扑关系图
3.2.7双坐标轴绘制
3.2.8二元函数的伪色彩
3.2.9 MATLAB特殊符号标记
3.3三维图形绘制
3.3.1 网格图绘制
3 3 2曲线图绘制
3 3 3 曲面图的绘制
3 3 4绘制等值线图
3 3 5特殊图形绘制
3 4 MATLAB动画设计
本童小结
第4章MATLAB编程入门
4.1 MATLAB编程概述
4.2 MATLAB编程原则
4 3 M文件
4 4 MATLAB程序控制语句运用
4 5 MATLAB中的函数及调用
4 5.1 函数类型
4 5.2函数参数传递
4.6 MATLAB程序调试
4 6.1 调试方法
4.6.2 M文件分析工具
4.7 MATLAB常用编程技巧
4 7.1 循环计算
4.7.2使用例外处理机制
4 7.3通过varargin传递参数
本章小结
第二部分MATLAB科学计算
第5章插值拟合
5 1 插值问题
5.1 1 拉格朗日插值
5.1 2牛顿均差插值
5 2一维数据插值
5 3埃尔米特插值法
5 4二维数据插值
5 5 回归分析
本章小结
第6章数据拟合
6.1 函数逼近
6.1.1切比雪夫逼近
6 1.2傅里叶逼近
6 2最小二乘拟合
6.3多项式拟合
6.4 曲线拟合的最小二乘法
6.5用正交多项式作最小二乘拟合
……
第7章 微分方程求解
第8章 微分方程及级数
第9章 线性方程（组）求解
第10章 非线性方程（组）求解
第11章 常微分方程（组）求解
第12章 概率统计分布计算
第13章 MATLAB模糊逻辑工具箱使用

前言/序言

《MATLAB 工程实践：算法解析与应用开发》 前言 在当今科技飞速发展的时代，高效、精准的数值计算和数据分析能力已成为各领域专业人士不可或缺的核心竞争力。MATLAB，作为一款功能强大且广泛应用于工程、科学研究和金融领域的集成开发环境，以其简洁的语法、丰富的工具箱以及直观的可视化能力，为解决复杂问题提供了坚实的基础。本书旨在带领读者深入理解MATLAB在实际工程项目中的应用，重点关注算法的原理性解析与高效的代码实现，以及如何将这些算法转化为实际可用的应用程序。我们不满足于仅仅介绍MATLAB的语法和函数，更致力于揭示其背后的科学原理和工程逻辑，帮助读者从“会用”MATLAB提升到“精通”MATLAB，真正成为解决实际问题的能手。 本书内容概览 本书并非一本MATLAB入门教程，它假设读者已经具备一定的MATLAB基础知识，能够理解基本的语法结构和常用函数。我们将跳过最基础的概念，直接切入核心的科学计算与工程应用层面。全书共分为四个主要部分，由浅入深，层层递进，旨在构建一个系统化的MATLAB工程实践知识体系。 第一部分：核心算法的MATLAB实现与优化 在这一部分，我们将深入探讨在科学计算和工程领域至关重要的几类核心算法，并重点讲解如何在MATLAB中高效地实现它们。我们不仅会展示算法的代码，更会剖析其数学原理、时间复杂度和空间复杂度，并探讨如何通过向量化、并行计算以及合适的算法选择来优化计算性能。 线性代数与矩阵运算的精妙之处： 基础篇： 深入讲解矩阵分解（如LU分解、QR分解、ChVD分解）在求解线性方程组、计算行列式、求逆矩阵等方面的应用。我们将展示不同分解方法的数值稳定性和计算效率差异，以及在MATLAB中如何利用内置函数高效实现。 进阶篇： 探讨特征值与特征向量的计算及其在降维（如PCA）、振动分析、系统稳定性判别等领域的应用。我们将分析不同特征值计算算法（如幂法、QR算法）的原理与MATLAB实现，并演示其在实际问题中的应用。 优化与大规模问题： 针对大规模线性方程组的求解，我们将介绍迭代求解器（如共轭梯度法、GMRES）的原理和MATLAB实现，并分析其收敛条件和适用范围。 数值积分与微分方程的求解艺术： 数值积分： 详细讲解牛顿-科特斯公式（梯形法则、辛普森法则）、高斯-拉格朗日积分等数值积分方法的原理，并展示在MATLAB中如何利用`integral`函数族实现高精度积分。我们将探讨自适应积分策略，以及在处理奇异函数时的特殊技巧。 常微分方程 (ODE) 求解： 深入分析显式欧拉法、龙格-库塔法（如RK45）、隐式方法等经典ODE求解器的原理，以及它们在MATLAB中的实现（如`ode45`, `ode15s`）。我们将讨论刚性方程的识别与求解策略，以及变步长控制的机制。 偏微分方程 (PDE) 求解： 介绍有限差分法、有限元法等求解PDE的基本思想，并展示在MATLAB的PDE工具箱（如PDE Toolbox）中的应用，以解决热传导、流体动力学、电磁场等问题。 优化算法的探索与应用： 无约束优化： 详细讲解梯度下降法、牛顿法、拟牛顿法（如BFGS）等无约束优化算法的原理，并介绍MATLAB优化工具箱中的相关函数（如`fminunc`），并演示其在参数估计、模型拟合等场景的应用。 约束优化： 探讨线性规划（单纯形法）、二次规划、非线性约束优化（如SQP方法）的原理，以及MATLAB中对应的函数（如`linprog`, `quadprog`, `fmincon`）。我们将重点分析约束条件的设置与处理，以及目标函数的设计。 全局优化与智能算法： 介绍模拟退火、遗传算法、粒子群优化等全局优化方法，并展示如何在MATLAB中实现这些算法，解决传统方法难以处理的多峰值或非凸优化问题。 第二部分：信号处理与图像分析的MATLAB实践 信号与图像是现代科学技术中无处不在的元素，MATLAB提供了强大的工具箱来应对相关的挑战。本部分将聚焦于信号处理和图像分析的核心技术，并展示如何在MATLAB中进行高效实现和应用。 数字信号处理 (DSP) 的核心技术： 离散傅里叶变换 (DFT) 与快速傅里叶变换 (FFT)： 深入理解FFT算法的原理，以及它在频谱分析、滤波、系统识别等领域的应用。我们将演示如何利用MATLAB的`fft`函数族进行信号的频率域分析，并探讨窗函数的使用对频谱分辨率的影响。 滤波器设计与应用： 详细讲解FIR滤波器和IIR滤波器的设计原理，包括窗函数法、频率采样法、切比雪夫逼近法等。我们将展示在MATLAB中如何利用`designfilt`和相关函数设计各种类型的滤波器（低通、高通、带通、带阻），并进行实际信号的处理，如去噪、信号分离。 时频分析： 介绍短时傅里叶变换（STFT）、小波变换（WT）等时频分析技术，以及它们在非平稳信号分析中的优势。我们将演示如何利用MATLAB的`spectrogram`和`w omfatt`函数族进行时频分析，并解释它们在语音识别、故障诊断等领域的应用。 数字图像处理的基础与进阶： 图像增强与复原： 探讨直方图均衡化、对比度拉伸、空间滤波（平滑、锐化）等图像增强技术，以及均值滤波、中值滤波、维纳滤波等图像复原技术。我们将展示在MATLAB图像处理工具箱中的相关函数，并分析它们的作用机理。 图像变换与特征提取： 讲解傅里叶变换、离散余弦变换（DCT）、小波变换在图像压缩和特征提取中的应用。我们将重点介绍SIFT、SURF等尺度不变特征提取算法的原理，并演示在MATLAB中如何利用相关工具箱实现特征匹配。 图像分割与识别： 介绍阈值分割、边缘检测（Canny、Sobel）、区域生长、Watershed算法等图像分割技术。我们将探讨模板匹配、特征匹配在图像识别中的应用，并简要介绍基于深度学习的图像识别方法在MATLAB中的实践。 第三部分：MATLAB在系统建模与仿真中的应用 强大的建模与仿真能力是MATLAB在工程领域的核心优势之一。本部分将深入探讨如何利用MATLAB进行系统建模，并进行高效的仿真分析。 Simulink：可视化建模与仿真平台： 基础建模： 详细介绍Simulink的基本操作，包括模块库的使用、信号流的搭建、参数的配置。我们将通过实例讲解如何建立简单的动态系统模型，如控制系统、信号流图。 高级建模： 探讨状态空间模型、传递函数模型、框图模型等在Simulink中的实现方式。我们将深入讲解如何利用Stateflow进行复杂逻辑和状态机建模，以及如何利用Simscape进行多领域物理系统建模。 仿真分析与调优： 讲解不同仿真器的选择（如ode45、ode15s）及其适用性，以及仿真步长、精度等参数的设置。我们将演示如何进行参数扫描、灵敏度分析，以及如何利用MATLAB的调试工具来分析仿真结果。 物理系统建模与仿真（Simscape）： 多领域仿真： 介绍Simscape的物理建模语言（PSL）和组件库，展示如何对电气、机械、液压、热力学等物理系统进行直观的建模。 耦合系统分析： 讲解如何将不同领域物理系统进行耦合仿真，例如电机驱动的机械系统，或集成了热效应的电子电路。 模型部署与集成： 简要介绍如何将Simulink模型生成代码（如C/C++、HDL），以及如何与其他平台进行集成。 第四部分：MATLAB高级应用与工程实践 在掌握了核心算法和建模仿真技术之后，本部分将进一步拓展MATLAB的应用范围，并探讨一些高级的工程实践技巧。 数据可视化与报告生成： 高级绘图： 深入讲解MATLAB在2D和3D图形绘制方面的强大功能，包括自定义坐标轴、图例、注解，以及各种专业绘图类型（如散点图、雷达图、等高线图、三维曲面图）。我们将演示如何利用`figure`, `axes`, `plot`等函数进行精细化控制。 交互式可视化： 介绍如何创建交互式图表，例如使用`zoom`, `pan`功能，以及如何利用`datatip`和`datacursor`进行数据点信息查看。 报告自动化： 讲解如何利用MATLAB的报告生成工具（如MATLAB Report Generator）将仿真结果、分析图表、代码片段等整合到专业的报告中，实现报告的自动化生成，极大地提高工作效率。 MATLAB与其他语言的集成： 调用C/C++代码： 详细介绍MATLAB与C/C++的接口技术，包括MATLAB Coder和MEX文件，演示如何将MATLAB代码编译成C/C++函数，或者如何将C/C++函数集成到MATLAB环境中。 调用Python代码： 介绍MATLAB与Python的互操作性，以及如何利用`py.module.function`调用Python库，实现两种语言的优势互补。 与其他软件集成： 简要提及MATLAB与其他工程软件（如LabVIEW、ANSYS）的接口和数据交换方式。 代码规范、测试与部署： 高质量代码编写： 强调代码的可读性、可维护性和可重用性，介绍良好的注释规范、变量命名原则，以及如何进行代码重构。 单元测试与代码覆盖率： 讲解如何利用MATLAB的测试框架（如MATLAB Test）编写单元测试，确保代码的正确性和健壮性，并评估代码覆盖率。 代码性能分析与优化： 介绍MATLAB的性能分析工具（如Profiler），帮助定位代码瓶颈，并指导优化方向。 模型与代码部署： 简要介绍将MATLAB模型或代码部署到嵌入式系统、Web应用或其他平台的方法。 结语 本书的编写旨在为读者提供一个坚实的MATLAB工程实践框架。我们相信，通过对核心算法原理的深入理解、对MATLAB强大功能的熟练运用，以及对工程实践中常见问题的有效解决，读者将能够自信地应对各种复杂的技术挑战。本书内容涵盖广泛，但每一个主题都力求深入浅出，并辅以丰富的实例，以期帮助读者真正做到“精通MATLAB”在科学计算与工程应用领域的实践。希望本书能成为您在MATLAB学习和工程实践道路上的一位得力助手。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容让我眼前一亮！我是一名长期从事科学研究的人员，对MATLAB在数值模拟和数据分析方面的能力一直有所关注。《精通MATLAB科学计算》这本书的内容深度和广度都让我印象深刻。它不仅仅停留在基础函数的介绍，而是深入探讨了许多科学计算的核心算法和技术。例如，书中关于求解偏微分方程的部分，详细介绍了有限元法和有限差分法的原理，并给出了相应的MATLAB实现，这对于我进行物理模型的仿真非常有帮助。此外，对于数据处理和统计分析的部分，作者也提供了非常实用的技巧和方法，比如如何进行数据预处理、特征提取、模型构建以及结果评估等。书中提供的代码示例清晰易懂，并且都经过了严谨的测试，可以直接应用于实际问题。我尤其欣赏的是，书中对于一些复杂算法的讲解，并没有采用过于抽象的数学语言，而是通过直观的图示和逐步的代码推导，让读者能够循序渐进地理解。这对于非数学专业的读者来说，无疑是一个巨大的福音。总而言之，这本书是一本非常宝贵的参考书，它不仅提升了我MATLAB的技能，更重要的是，它帮助我深刻理解了科学计算的理论和实践。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的让我惊艳到了！我一直以来都对MATLAB在科学计算领域的应用非常感兴趣，但总觉得缺乏一个系统性的指导。市面上虽然有很多MATLAB的书籍，但大多要么过于基础，要么过于偏重某一特定应用方向，很难找到一本能够全面涵盖科学计算核心内容，并且深入浅出的教材。《精通MATLAB科学计算》这本书正好填补了我的这个需求。从一开始接触，我就被它扎实的理论基础和丰富的实践案例所吸引。书中不仅讲解了MATLAB的核心语法和常用函数，更重要的是，它把这些知识点巧妙地融入到了各种实际的科学计算场景中，比如数值分析、数据处理、信号处理、图像处理等等。每一章都像是在解决一个真实世界的问题，让我能清晰地看到MATLAB是如何被用来解决这些问题的。更让我印象深刻的是，书中并没有回避复杂的问题，而是循序渐进地引导读者理解其中的原理和实现方法。即使是初学者，也能在作者的带领下，逐步建立起对科学计算的认知。我尤其喜欢它在讲解数值算法时，不仅给出了MATLAB的实现代码，还对算法的原理、优缺点进行了深入的分析，这让我不仅仅是“学会用”，更是“理解为什么”。这种深度和广度的结合，是我之前从未在其他MATLAB书籍中找到的。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直太棒了！我是一名对数据分析和科学建模充满热情的研究生，一直以来都在寻找一本能够系统性地提升我的MATLAB技能的书籍。《精通MATLAB科学计算》这本书完全满足了我的需求，甚至超出了我的预期。它不仅仅是一个MATLAB的入门指南，更像是一个深入的科学计算学习平台。书中对各种数值算法的讲解非常透彻，从基本原理到MATLAB的实现，都做得非常到位。我尤其喜欢书中在讲解信号处理和图像处理部分时，不仅提供了代码示例，还深入分析了算法的数学原理以及在实际应用中的注意事项。这让我能够更好地理解为什么要这样做，而不是仅仅照搬代码。而且，书中提供的案例都非常有代表性，涵盖了物理、工程、生物等多个学科领域，让我能够从中学习到不同领域的科学计算方法。我最欣赏的是，书中并没有回避一些相对复杂的概念，而是通过生动形象的比喻和清晰的逻辑结构，将它们解释得非常易于理解。这本书让我对MATLAB的理解上升到了一个新的层次，我感觉自己已经能够独立地运用MATLAB来解决更复杂的科学问题了。

评分☆☆☆☆☆

我一直以来都在寻找一本能够真正帮助我提升MATLAB在科学研究中应用水平的书籍，而《精通MATLAB科学计算》这本书的出现，绝对是我的一个惊喜！它所涵盖的内容非常全面，而且讲解得深入浅出，让我受益匪浅。我尤其喜欢书中关于“精通MATLAB”这部分内容的讲解，它不仅仅局限于基础的编程技巧，而是从更宏观的角度，教授了我如何更有效地利用MATLAB来解决复杂的科学问题。例如，书中关于优化算法的讲解，让我理解了如何针对不同的优化问题选择合适的算法，并有效地求解。另外，在数据可视化方面，书中提供了许多高级的绘图技巧，让我能够将我的研究结果以更清晰、更具说服力的方式呈现出来。我最欣赏的是，书中在讲解每一个知识点的时候，都紧密结合了实际的科学计算应用场景，让我能够清晰地看到理论知识是如何转化为实际解决方法的。这种“知其然，更知其所以然”的学习体验，是我在其他书籍中很少获得的。总的来说，这本书的每一个章节都充满了实用价值，它不仅是一本技术手册，更是一本能够启发我思考和创新的指南。

评分☆☆☆☆☆

我之前尝试过学习MATLAB，但总是感觉停留在“知道怎么用”的层面，对于其背后的原理和更高级的应用总是摸不着头脑。《精通MATLAB科学计算》这本书的出现，简直就像一道曙光！它没有简单地罗列命令和函数，而是从科学计算的本质出发，逐步引导读者理解MATLAB强大的计算能力是如何实现的。我特别欣赏书中在介绍各种数值方法时，详细阐述了算法的理论基础，并用清晰的图表和代码示例来解释其工作原理。这让我能够真正理解为什么某个算法有效，以及在不同情况下应该如何选择和应用。书中涵盖的内容非常广泛，从基础的线性代数运算到复杂的微分方程求解，再到统计分析和数据可视化，几乎涵盖了科学计算的方方面面。而且，书中提供的代码示例都非常实用，可以直接拿来应用到自己的研究项目中，大大节省了我的时间。我尤其喜欢它在讲解数据处理和可视化部分，通过生动的例子教会我如何有效地分析和呈现科学数据，这对于我撰写研究报告和学术论文非常有帮助。这本书真的让我对MATLAB的理解上升到了一个全新的高度，从一个“工具使用者”变成了一个“科学计算的探索者”。

评分☆☆☆☆☆

正版送货快

评分☆☆☆☆☆

很好的教程，专业计算基础

评分☆☆☆☆☆

还可以，像是正版图书，打折力度很大，便宜

评分☆☆☆☆☆

买三免一很划算

评分☆☆☆☆☆

源于他人们在于此前往后悔莫及

评分☆☆☆☆☆

科学计算把matlab发挥得淋漓尽致

评分☆☆☆☆☆

非常不错，指导性很强

评分☆☆☆☆☆

很好的教程，专业计算基础

评分☆☆☆☆☆

送货慢了点，内容勉勉强强吧