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MATLAB中文论坛鼎力支持，提供“在线交流，有问必答”网络互动答疑服务

涵盖MATALB程序设计基础知识、矩阵运算、绘图、概率统计、数据分析、数据结构、图形用户界面、图像处理和插值拟合等内容

全书贯穿了355个实例来讲述重要知识点和相关注意事项，有很强的实用性

可以让读者顺利踏入MATLAB的大门，并能逐步深入到相关专业技术领域

提供了85个习题和专业的教学PPT，可供相关院校教学使用，也可供MATLAB自学人员和爱好者巩固所学知识

内容简介

　　本书编写的目的是让读者全面了解MATLAB程序设计的基础知识，从而能够掌握基本的MATLAB程序开发，以适应现代工程技术的发展。本书针对普通高校广大学生和教师的教学需要，从*简单的MATLAB程序设计开始介绍，涉及矩阵运算、图形显示、概率统计、图像处理和插值拟合等内容，覆盖面广，有利于促进广大MATLAB使用者之间的交流与学习。
　　本书主要介绍了MATLAB程序设计的一些基础知识。全书共分8章，涵盖的主要内容有MATLAB编程环境、MATLAB矩阵及其运算、MATLAB绘图、MATLAB程序设计、MATLAB数据分析及应用、MATLAB数据结构、MATLAB图形用户界面设计和MATLAB在图像处理中的应用。本书系统地介绍了MATLAB程序设计所需要的基本知识，并给出了交互设计软件的方法，*后还给出了MATLAB在图像处理中的应用，为后续MATLAB的实际应用做好铺垫。为了方便教师教学和读者自我检测，本书每章*后都特意给出了习题供读者实战演练。另外，本书还配备了专业的教学PPT。以方便相关院校教学使用。
　　本书可以作为通信、电子信息等专业的高年级本科生、研究生及教师的教材和参考书，也可供从事相关领域研究的科技人员、工程技术人员及MATLAB爱好者学习和参考。

本书涵盖的内容

MATLAB编程环境

MATLAB矩阵及其运算

MATLAB绘图

MATLAB程序设计

MATLAB数据分析及应用

MATLAB数据结构

MATLAB图形用户界面设计

MATLAB在图像处理中的应用

作者简介

　　刘帅奇，毕业于北京交通大学。有8年以上的MATLAB应用经验。精通MATLAB算法开发，并对程序设计有独到的见解。荣获省级和全国数学建模竞赛三等奖2项、二等奖1项，还获得了编程和其他类竞赛奖1项。已发表和录用论文20多篇，其中包括7篇SCI检索期刊论文，9篇EI检索期刊论文。主持和参与相关项目10余个。目前主要从事多维信号处理、图像处理、人工智能、信号分析、故障诊断和算法开发等相关方面的研究。

　　李会雅，毕业于河北大学通信工程专业。长期从事通信工程专业一线教学。不仅精通MATLAB科学计算，还对目前市面上的相关教材多有研究，认为目前的教材对于普通本科院校来说不尽完善。目前的研究方向为多维信号处理。

　　赵杰，毕业于河北工业大学。现任河北大学电子信息工程学院常务副院长。精通MATLAB数值计算、小波分析、图像处理。长期从事图像处理算法的研究，并对基于MATLAB的图像处理算法有深入研究。先后多次参与国家自然科学基金项目等。目前研究方向为图像处理和计算视觉。

内页插图

目录

第1章 MATLAB编程环境 1
1.1 MATLAB概述 1
1.1.1 MATLAB发展历程 1
1.1.2 MATLAB主要功能 2
1.1.3 MATLAB特点 2
1.2 MATLAB的组成部分 3
1.2.1 MATLAB主要组成部分 4
1.2.2 MATLAB重要部件 4
1.3 MATLAB的安装 5
1.4 MATLAB开发环境 9
1.4.1 MATLAB软件开发环境 9
1.4.2 MATLAB搜索路径 15
1.4.3 MATLAB变量保存 16
1.5 M文件的使用 17
1.6 常用命令 20
1.7 本章小结 23
1.8 习题 23
第2章 MATLAB矩阵及其运算 24
2.1 变量和数据操作 24
2.1.1 变量与赋值 24
2.1.2 预定义变量 25
2.1.3 内存变量的管理 26
2.1.4 MATLAB常用数学函数 32
2.1.5 数据的输出格式 34
2.2 MATLAB向量与矩阵 35
2.2.1 向量的建立及拆分 35
2.2.2 矩阵的建立及拆分 38
2.2.3 矩阵元素的提取与替换 44
2.2.4 特殊矩阵 48
2.3 MATLAB矩阵相关运算 51
2.3.1 算术运算 51
2.3.2 关系运算 55
2.3.3 逻辑运算 56
2.4 矩阵函数 59
2.4.1 对角阵与三角阵 59
2.4.2 矩阵的转置与旋转 61
2.4.3 矩阵的逆与伪逆 63
2.4.4 方阵的行列式 64
2.4.5 矩阵的秩与迹 64
2.4.6 向量和矩阵的范数 65
2.4.7 矩阵的条件数 67
2.4.8 矩阵的特征值与特征向量 67
2.5 本章小结 68
2.6 习题 68
第3章 MATLAB绘图 69
3.1 二维数据曲线图 69
3.1.1 绘制单根二维曲线 69
3.1.2 绘制多根二维曲线 74
3.1.3 设置曲线样式 80
3.1.4 图形标注 84
3.1.5 坐标控制 88
3.1.6 边界和网格控制 94
3.1.7 图形窗口的分割 95
3.1.8 图形的可视化编辑 95
3.2 其他二维图形 103
3.2.1 其他绘图函数 104
3.2.2 饼图 106
3.2.3 条形图 108
3.2.4 直方图 109
3.2.5 面积图 110
3.2.6 散点图 110
3.2.7 排列图 111
3.2.8 罗盘图 111
3.2.9 羽毛图 112
3.2.10 矢量图 112
3.2.11 杆型图 113
3.2.12 阶梯图 114
3.3 三维图形 114
3.3.1 三维曲线 114
3.3.2 三维表面图的绘制 118
3.3.3 三维切片图的绘制 119
3.3.4 常用三维图形 119
3.3.5 其他三维图形 122
3.4 本章小结 124
3.5 习题 124
第4章 MATLAB程序设计 126
4.1 M文件 126
4.1.1 M文件的分类 126
4.1.2 M文件的建立与打开 129
4.2 程序控制结构 131
4.2.1 顺序结构 131
4.2.2 选择结构 135
4.2.3 循环结构 140
4.3 函数文件 145
4.3.1 函数文件的基本结构 145
4.3.2 函数的调用 146
4.3.3 函数参数的可调性 147
4.3.4 全局变量与局部变量 150
4.4 程序举例 152
4.5 程序调试 158
4.5.1 程序调试概述 158
4.5.2 调试工具 159
4.5.3 调试命令 161
4.6 本章小结 162
4.7 习题 162
第5章 MATLAB数据分析及应用 164
5.1 数据统计处理 164
5.1.1 最大值和最小值 164
5.1.2 求和与求积 166
5.1.3 平均值和中值 169
5.1.4 累加和与累乘积 171
5.1.5 标准方差与相关系数 173
5.1.6 排序 176
5.2 数据插值 179
5.2.1 一维数据插值 179
5.2.2 二维数据插值 182
5.3 离散傅里叶变换 185
5.3.1 离散傅里叶变换算法简介 185
5.3.2 离散傅里叶变换的实现 186
5.4 多项式计算 188
5.4.1 多项式的四则运算 188
5.4.2 多项式的导函数 191
5.4.3 多项式的求值 191
5.4.4 多项式求根 192
5.5 线性方程组求解 193
5.5.1 线性方程组的直接求解算法 193
5.5.2 线性方程组的迭代求解算法 195
5.6 曲线拟合 199
5.7 常微分方程初值问题的数值解法 201
5.8 最优化问题求解 203
5.8.1 无约束最优化问题求解 203
5.8.2 有约束最优化问题求解 204
5.8.3 线性规划问题求解 205
5.9 数值积分 206
5.9.1 数值积分基本原理 206
5.9.2 数值积分的实现方法 207
5.9.3 多重定积分的数值求解 208
5.10 数值微分 208
5.10.1 数值差分与差商 208
5.10.2 数值微分的实现 209
5.11 本章小结 210
5.12 习题 211
第6章 MATLAB数据结构 213
6.1 多维数组 213
6.1.1 多维数组的表现形式 213
6.1.2 多维数组的创建 214
6.1.3 多维数组的转换 217
6.2 结构体 219
6.2.1 结构体构造和赋值 219
6.2.2 结构体的使用 225
6.2.3 结构体的嵌套 227
6.3 细胞 228
6.3.1 细胞数组的创建 228
6.3.2 细胞数组的访问 230
6.3.3 细胞数组的显示 231
6.4 字符串 233
6.4.1 字符串构造 233
6.4.2 字符串函数 234
6.5 本章小结 241
6.6 习题 242
第7章 MATLAB图形用户界面设计 243
7.1 图形用户句柄 243
7.2 图形用户界面开发环境 247
7.2.1 图形用户界面设计窗口 247
7.2.2 常用的用户界面设计工具 250
7.3 菜单设计 258
7.3.1 建立用户菜单 258
7.3.2 菜单对象常用属性 263
7.3.3 快捷菜单 265
7.4 对话框设计 266
7.4.1 公共对话框 266
7.4.2 MATLAB专用对话框 268
7.5 GUI的控件简介 271
7.5.1 常用控件简述 271
7.5.2 控件的操作 274
7.6 图形用户界面开发举例 278
7.7 本章小结 289
7.8 习题 289
第8章 MATLAB在图像处理中的应用 291
8.1 读取和显示图像 291
8.1.1 读取图片 291
8.1.2 显示图片 295
8.2 图像的直方图均衡 296
8.2.1 直方图 296
8.2.2 直方图均衡 300
8.3 灰度拉伸 303
8.4 图像滤波 306
8.4.1 均值滤波 306
8.4.2 中值滤波 308
8.5 阈值分割与二值化 310
8.6 形态学算子 311
8.7 图像变换 318
8.8 本章小结 321
8.9 习题 321

前言/序言

　　MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。与其他计算机语言相比，MATLAB更加接近人们书写计算公式的思维方式，其程序编写就像是在演算纸上列出公式进行求解的过程，这使人们摆脱了许多重复、复杂的机械性编程细节，而把注意力集中在创造性问题上，用尽可能短的时间得到有价值的结果。MATLAB还具有编程简单、节省时间、提高效率、易学易懂、功能强大、适用范围广、可移植性强和开放性强等特点，是在校大学生进行科学研究必须掌握的基本技能。
　　本书作为介绍MATLAB编程技术的基础教科书，主要为MATLAB初学者详细介绍了MATLAB的基本功能、函数格式与调用、编程方法与程序运行等内容，并以高等数学、线性代数、概率论、数理统计、优化问题、数据处理、系统仿真等学科为背景，精心选取了实例和常见的案例来讲解MATLAB的具体操作方法，从而让读者能够轻松自如地掌握MATLAB的编程方法和技巧，为从事科学研究和相关行业的开发打下良好的基础。本书内容涵盖了MATLAB在各学科通用的基础内容，充分展现了MATLAB的各项常用功能，而且叙述简明扼要，深入浅出，还提供了丰富的实例及习题，是广大高校理工科专业的学生和科研爱好者不可多得的MATLAB编程基础读物。
　　本书特色
　　1．内容丰富，结构合理
　　本书涵盖了MATALB程序设计所涉及的基本概念和矩阵运算、绘图、概率统计、数据分析、数据结构、图形用户界面、图像处理和插值拟合等内容，可以满足大部分MATLAB初学者的学习需求。
　　2．实例丰富，注重实用
　　本书编写时考虑了高等院校相关专业的专业基础和教学需求，讲解时结合MATLAB程序设计的相关理论，并提供了大量的实例和案例来讲述重要知识点和相关注意事项，有很强的实用性。
　　3．由浅入深，循序渐进
　　本书编写遵循由浅入深，循序渐进的原则，前面的章节可以让读者顺利踏入MATLAB的大门，后面的章节则可以让读者逐步深入到相关专业技术领域，这样的安排使得读者的学习曲线平滑，梯度合理，学习效果好。
　　4．语言通俗，图文并茂
　　本书用通俗易懂的语言讲解各个知识点，而且在讲解过程中提供了大量的图示以帮助读者直观地理解所学知识。这可以让读者快速上手，迅速掌握MATALB知识。
　　5．提供大量的课后习题
　　本书每章后都提供了丰富的习题，这既可以方便相关院校的教学需求，也可以供MATLAB自学人员和爱好者巩固所学知识。这些习题和每章内容密切关联，读者只要掌握了每章内容，稍加努力就能解出这些题目。
　　6．提供教学PPT
　　为了方便相关院校的老师教学和学生学习，笔者专门为本书制作了专业的教学课件（PPT），需要的读者可以按照本文后提供的获取方式获取。
　　本书内容介绍
　　本书共分8章，主要内容概括如下：
　　第1章介绍MATLAB的编程环境，主要包括MATLAB的特点、安装、编程环境及一些通用命令等。
　　第2章介绍MATLAB矩阵及其运算，主要包括MATLAB程序设计语言中的变量、数据、矩阵的定义及基本操作等。
　　第3章介绍MATLAB绘图，不仅对MATLAB程序中的二维绘图和三维绘图进行了详细介绍，还介绍了如何设置曲线样式、图形标注、坐标控制、图形的可视化编辑和图形窗口的分割等。
　　第4章介绍MATLAB环境下进行程序设计的相关知识，主要对M文件、程序控制结构、函数文件、全局变量、局部变量和程序调试等问题进行了介绍。
　　第5章介绍MATLAB数据分析及应用，主要介绍了MATLAB在线性代数、数据处理、数值微积分和常微分方程求解等方面的数据分析方法及应用。
　　第6章介绍MATLAB数据结构，主要介绍了多维数组、结构体、细胞和字符串4种数据类型的构造和应用。
　　第7章介绍MATLAB图形用户界面设计，主要对GUI进行了简单介绍，然后介绍了GUI开发环境GUIDE及其组成部分的用途和使用方法，并给出了GUI中菜单和对话框等的设计，还给出了实现GUI的设计实例。
　　第8章介绍MATLAB在图像处理中的应用，主要介绍了图像的读取、显示和写入，并对简单的图像处理进行了介绍。
　　本书读者定位
　　本书可作为高等院校理工科专业本科生或研究生的课程教材及教学参考用书，亦可作为MATLAB爱好者和相关研究人员的参考资料。本书要求读者最好具备信号与系统、高等数学和线性代数等课程的基本知识。
　　本书配套资源获取方式
　　本书涉及的源程序和教学PPT等资源需要读者自行下载。请到清华大学出版社的网站上搜索到本书页面，然后在页面上的“资源下载”处下载。读者也可以在MATLAB中文论坛上的本书页面上下载。
　　因作者水平所限，本书恐有疏漏之处，恳请广大读者批评指正。
　　编者

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