MATLAB工程計算（簡體書）

本書介紹了工程計算中的一些基本概念及其其MATLAB實現。它采用將計算機程序設計院的基本思想融入到MATLAB的內容之中的介紹方法，首先從總體上介紹有關計算的概念，在每臺然后討論該概念的MATLAB實現 ，并給出相關的MATLAB模板或代碼清單。且每一章都會討論一個有針對性的工程實例，以增強讀者解決實際問題的能力。同時，章后面提供了大量容易上手的練習，讀者可依此檢驗對本章內容的掌握程度。本書還一本具有很少或者根本沒有計算經驗的工程專業初學者，不僅介紹了計算的基本概念、MATLAB實現 ，更提供了大量的MATLAB模板、代碼清單及工程實例向我們展示了計算的強大力量。本書的前身是作者在喬治來工學院為工程師們介紹科學計算的課程式講義，它經過 了不斷的修改和完善。 因此，本書非常適合作為工程式計算機專業學生系統學習的教材同時也可發作為廣大科技工作撐握MALAB計算工具的自學用書。

DavidM.Smith，自1997年從工業界退休以后，David SmItll一直在繪喬治亞工學院的工程師們講授計算機科學的入門課程。在此之前，他曾經在Lockheed-Martin公司工作了31年，主要是作為系統和軟件專家在該公司喬治亞州瑪麗埃塔分部從事智能系統的研究工作。David Smith在設計和開發C-130J、C-27J、F-22和C-5飛機的應用軟件方面做出過突出貢獻，他曾是Pilot Associate計劃的技術負責人，該研究項目由美國國防高級研究計劃署發起，總共耗資42000000美元。 Smith先生在南安普敦大學獲航空工程專業的學塵學位，在倫敦皇家學院獲控制系統專業的碩士學位。

第1章 計算機和編程概述
1.1 背景
1.2 計算機體系結構的發展歷史
1.2.1 Babbage差分機
1.2.2 Colossus
1.2.3 von Neumann結構
　1.3 今天的計算機系統
1.3.1 計算機硬件
1.3.2 計算機存儲器
1.3.3 計算機配置
1.3.4 計算機軟件
1.3.5 計算機程序的執行
　1.4 MATLAB程序的執行
　1.5 問題求解
　1.6 本章小結
　1.7 自測題
第2章 MATLAB入門
　2.1 程序設計語言背景
2.1.1 抽象
2.1.2 算法
2.1.3 程序設計范式
　2.2 基本數據操作
2.2.1 啟動與關閉MATLAB
2.2.2 變量賦值
2.2.3 數據類型
2.2.4 類與對象
　2.3 MATLAB用戶界面
2.3.1 Command窗口
2.3.2 Command History窗口
2.3.3 Workspace窗口
2.3.4 Current Directory窗口
2.3.5 Document窗口
2.3.6 Graphics窗口
2.3.7 Editor窗口
2.3.8 Start按鈕
　2.4 腳本
2.4.1 文本文件
2.4.2 創建腳本
2.4.3 當前目錄
2.4.4 運行腳本
2.4.5 腳本中的標點
2.4.6 腳本調試
　2.5 工程實例——航天器發射
　2.6 本章小結
　2.7 特殊字符、保留字和函數
　2.8 自測題
第3章 數組
　3.1 概念：使用內置函數
　3.2 概念：數據集合
3.2.1 數據抽象
3.2.2 同類集合
　3.3 MATLAB向量
3.3.1 創建向量
3.3.2 向量尺寸
3.3.3 向量索引
3.3.4 縮短向量
3.3.5 向量操作
　3.4 工程實例——力與力矩
　3.5 MATLAB數組
3.5.1 數組的性質
3.5.2 創建數組
3.5.3 獲取數組中的元素
3.5.4 從數組中移除元素
3.5.5 數組操作
　3.6 工程實例——計算土壤體積
　3.7 本章小結
　3.8 特殊字符、保留字和函數
　3.9 自測題
第4章 流程控制
　4.1 概念：代碼塊
　4.2 常用的條件執行模塊
　4.3 if語句
4.3.1 通用模板
4.3.2 在MATLAB中的實現
4.3.3 重要思想
　4.4 switch語句
4.4.1 通用模板
4.4.2 在MATLAB中的實現
　4.5 循環概述
　4.6 for循環
4.6.1 for循環的通用模板
4.6.2 在MATLAB中的實現
4.6.3 索引的實現
4.6.4 跳出for循環
　4.7 while循環
4.7.1 while循環的通用模板
4.7.2 while循環在MATLAB中的實現
4.7.3 Loop-and-a-Half在MATLAB中的實現
4.7.4 跳出while循環
　4.8 工程實例——液面的計算
　4.9 本章小結
　4.10 特殊字符、保留字和函數
　4.11 自測題
第5章 函數
　5.1 概念：抽象與封裝
　5.2 函數的黑箱觀點
　5.3 在MATLAB中的實現
5.3.1 通用模板
5.3.2 函數定義
5.3.3 保存并使用MATLAB函數
5.3.4 調用函數
5.3.5 返回多個結果
5.3.6 輔助(局部)函數
5.3.7 MATLAB函數中的封裝
5.3.8 全局變量
　5.4 工程實例——測量固態物體
　5.5 本章小結
　5.6 特殊字符、保留字和函數
　5.7 自測題
第6章 字符串
　6.1 字符串的概念：映射和轉換
　6.2 在MATLAB中的實現
6.2.1 串的切片和連接
6.2.2 算術運算和邏輯運算
6.2.3 一些有用的函數
　6.3 格式轉換函數
6.3.1 把數字轉換成字符串
6.3.2 把字符串轉換成數值
　6.4 字符串操作
6.4.1 簡單的數據輸出：disp()函數
6.4.2 復雜輸出
6.4.3 串比較
　6.5 串數組
　6.6 工程實例——加密
　6.7 本章小結
　6.8 特殊字符、保留字和函數
　6.9 自測題
第7章 元胞數組和結構
　7.1 概念：異類集合
　7.2 元胞數組
7.2.1 創建元胞數組
7.2.2 訪問元胞數組
7.2.3 使用元胞數組
7.2.4 元胞數組的操作
　7.3 MATLAB中的結構
7.3.1 單個結構的創建和存取
7.3.2 構造函數
　7.4 結構數組
7.4.1 創建結構數組
7.4.2 訪問結構元素
7.4.3 結構的操作
　7.5 工程實例——梁結構的裝配
　7.6 本章小結
　7.7 特殊字符、保留字和函數
　7.8 自測題
第8章 文件輸入輸出
　8.1 概念：串行輸入輸出(I/O)
　8.2 MATLAB工作空間I/O
　8.3 高級I/O函數
8.3.1 考察數據
8.3.2 Excel電子數據表
8.3.3 含分隔符的文本文件——僅含數值數據
　8.4 低級文件I/O
8.4.1 打開與關閉文件
8.4.2 讀取文本文件
8.4.3 讀取文本文件的例子
8.4.4 寫文本文件
　8.5 工程實例——電子表格數據
　8.6 本章小結
　8.7 特殊字符、保留字和函數
　8.8 自測題
第9章 遞歸
　9.1 概念：激活棧
9.1.1 堆棧
9.1.2 激活棧
9.1.3 函數實例
　9.2 遞歸定義
　9.3 在MATLAB中實現遞歸函數
　9.4 異常
9.4.1 過去的處理方法
9.4.2 異常的一般實現
9.4.3 在MATLAB中的實現
　9.5 包裝函數
　9.6 尾遞歸
　9.7 互遞歸
　9.8 生成遞歸
　9.9 遞歸示例
9.9.1 回文檢測
9.9.2 斐波那契級數
9.9.3 函數的零點
　9.10 工程實例——機械手運動
　9.11 本章小結
　9.12 特殊字符、保留字和函數
　9.13 自測題
第10章 解題原則
　10.1 簡單問題的求解
　10.2 解題步驟的結合
　10.3 操作概述
10.3.1 基本算術操作
10.3.2 把元素插入數據集合
10.3.3 遍歷數據集合
10.3.4 創建數據集合
10.3.5 數據集合的映射
10.3.6 過濾數據集合
10.3.7 匯總數據集合
10.3.8 搜索數據集合
10.3.9 數據集合排序
　10.4 大型問題的求解
　10.5 工程實例——地理政治學數據處理
　10.6 本章小結
　10.7 自測題
第11章 繪圖
　11.1 基本繪圖
11.1.1 圖——繪圖容器
11.1.2 增強繪圖效果的簡單函數
11.1.3 一個圖形中的多幅圖——子圖
11.1.4 手動編輯圖形
　11.2 二維繪圖
11.2.1 簡單繪圖
11.2.2 繪圖選項
11.2.3 參數化繪圖
11.2.4 其他二維繪圖功能
　11.3 三維繪圖
11.3.1 線性三維圖
11.3.2 線性參數化三維曲線圖
11.3.3 其他三維繪圖功能
　11.4 曲面繪圖
11.4.1 基本功能
11.4.2 簡單練習
11.4.3 參數化三維曲面
11.4.4 旋轉體
11.4.5 其他三維曲面繪圖功能
11.4.6 復合曲面的組合
　11.5 工程實例——地理數據可視化
11.5.1 分析數據
11.5.2 顯示數據
　11.6 本章小結
　11.7 特殊字符、保留字和函數——二維
　11.8 特殊字符、保留字和函數——三維
　11.9 自測題
第12章 矩陣
　12.1 概念：行為抽象
　12.2 矩陣操作
12.2.1 矩陣乘法
12.2.2 矩陣除法
12.2.3 矩陣指數運算
　12.3 在MATLAB中的實現
12.3.1 矩陣乘法
12.3.2 矩陣除法
　12.4 坐標旋轉
12.4.1 二維旋轉
12.4.2 三維旋轉
　12.5 求解聯立線性方程組
12.5.1 相交線
12.5.2 曲線擬合
　12.6 工程實例
12.6.1 陶瓷合成
12.6.2 電路分析
　12.7 本章小結
　12.8 特殊字符、保留字和函數
　12.9 自測題
第13章 圖像
　13.1 圖像的性質
　13.2 圖像類型
13.2.1 真彩圖像
13.2.2 灰度圖像
13.2.3 索引圖像
13.2.4 首選圖像格式
　13.3 讀取、顯示與寫入圖像
　13.4 圖像操作
13.4.1 縮放圖像
13.4.2 色彩遮蔽
13.4.3 拼圖制作
13.4.4 生成萬花筒圖像
13.4.5 曲面上的圖像
　13.5 工程實例——邊緣檢測
　13.6 本章小結
　13.7 特殊字符、保留字和函數
　13.8 自測題
第14章 聲音的處理
　14.1 聲音的物理性質
　14.2 錄音和回放
　14.3 在MATLAB中的實現
　14.4 時域操作
14.4.1 聲音的剪輯和連接
14.4.2 音樂背景知識
14.4.3 改變聲音頻率的粗糙方法
14.4.4 改變聲音頻率的精細方法
　14.5 快速傅立葉變換
14.5.1 背景知識
14.5.2 在MATLAB中的實現
14.5.3 簡單頻譜分析
　14.6 頻域操作
14.6.1 分析樂器的聲音
14.6.2 將聲音插入頻譜
14.6.3 頻譜操作
　14.7 工程實例——石油鉆塔結構的整體性
　14.8 本章小結
　14.9 特殊字符、保留字和函數
　14.10 自測題
第15章 數值方法
　15.1 插值
15.1.1 線性插值
15.1.2 三次樣條插值
15.1.3 外推
　15.2 曲線擬合
15.2.1 線性回歸
15.2.2 多項式回歸
15.2.3 實際應用
　15.3 數值積分
15.3.1 求解完全積分
15.3.2 連續積分問題
　15.4 數值微分
15.4.1 差分表達式
15.4.2 在MATLAB中的實現
　15.5 工程實例——分析火箭數據
　15.6 本章小結
　15.7 特殊字符、保留字和函數
　15.8 自測題
第16章 排序
　16.1 算法代價度量
16.1.1 Big O算法的具體例子
16.1.2 復雜算法分析
　16.2 數據排序算法
16.2.1 插入排序
16.2.2 冒泡排序
16.2.3 快速排序
16.2.4 原地置換快速排序
16.2.5 歸并排序
16.2.6 桶排序
　16.3 性能分析
　16.4 排序算法應用
16.4.1 使用MATLAB內部排序算法
16.4.2 插入排序
16.4.3 冒泡排序
16.4.4 快速排序
16.4.5 歸并排序
16.4.6 桶排序
　16.5 工程實例——選擇國家或地方
　16.6 本章小結
　16.7 特殊字符、保留字和函數
　16.8 自測題
附錄A MATLAB特殊字符、保留字和函數
附錄B ASCII字符集
附錄C 數的內部表示