本书是一本介绍MATLAB语言程序设计与应用的基础教材。本书从理论上依次介绍了MATLAB基本数据类型、函数、数组、结构化程序设计、绘图等。同时，为了将MATLAB与主要理工科专业相结合，本书从应用角度重点介绍MATLAB在数学建模、概率论、运筹优化、数值分析以及信息安全、通信工程中的应用。

    本书结构清晰，基本理论阐述浅显易懂，丰富实例展现详尽可循，可作为大学本科、研究生相关专业的教材或参考书，也可作为理工工程技术人员的参考书。

MATLAB是由美国MathWorks公司用C语言开发的软件，是一款目前在国际上被广泛应用的工程计算和仿真软件。它将数据结构、数据可视化与图形界面设计、编程与仿真等多种功能同时集于一体，具有功能强大、易于学习、应用广泛等特点。MATLAB的核心是矩阵和数组。在MATLAB中，所有的数据都是以数组的形式来表示和存储的。MATLAB还提供了常用的矩阵代数运算功能。该软件已成为应用代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、动态系统仿真和金融等专业的基本数学工具。

本书主要介绍MATLAB语言的特点与应用实例。全书分为理论篇和应用篇，共计13章。其中，第1~7章为理论篇，第8~13章为应用篇，各章主要内容如下。

第1章MATLAB概述： 本章主要介绍MATLAB 7.0的一些基础知识，包括MATLAB 7.0的简介、安装、工作环境和帮助系统等。

第2章基本数据类型： 本章首先介绍MATLAB的基本数据类型，包括数值类型、逻辑类型、字符和字符串类型、函数句柄等，详细介绍各种数据类型的特点、存储及转换函数等。通过这一章的学习，可以更熟练地掌握MATLAB基本数据对象的使用。

第3章常用数学函数： 本章主要介绍MATLAB中常用函数的用法，包括内置函数、初等数学函数、三角函数、数据分析函数、随机数函数、复数函数、计算极限函数及特殊值计算函数等。

第4章数组： 数组是MATLAB中较简单的一种数据组织形式。本章主要讲解一维数组、多维数组、字符数组、元胞数组与结构数组的创建与使用。

第5章结构化程序设计： 本章首先介绍M文件的特点及功能，接着讲述编写脚本式M文件和函数式M文件的基本方法及步骤，以及调用脚本式M文件和函数式M文件的方法，并对这两种形式的M文件进行对比。

第6章绘图： 强大的绘图功能是MATLAB的特点之一。本章主要讲解MATLAB图形处理的基本技术和高级技术。

第7章MATLAB图形用户界面设计： 本章主要介绍MATLAB中图形用户接口的编程方法，重点介绍编程环境以及图形用户界面基本元素，包括按钮、单选按钮、复选按钮、下拉列表、组合框等。

第8章MATLAB 在数学建模中的应用： 本章通过实例阐述如何利用MATLAB进行数学建模。

第9章MATLAB在概率论中的应用： 本章首先讲述概率密度函数和概率分布函数，并讲解在概率密度函数已知的条件下的概率计算方法，然后讨论概率论中用到的不同分布密度函数及其统计方法。在数理统计学中，首先从样本的概念入手，介绍均值和矩的概念，并讲解随机变量的产生方法、数据分析方法，如柱状图、散布图等。

第10章MATLAB在运筹优化中的应用： 本章首先讲述线性规划的图形解及相关的MATLAB最优化工具箱函数，然后讲解非线性规划中的求解方法和MATLAB图形化方法，最后讨论解析解问题和相关的最优化函数使用方法。

第11章MATLAB在数值分析中的应用： 本章首先介绍求根问题，在MATLAB中，既可以使用其固有函数求解，也可由用户自定义函数，使用常见的求解方法(如切线法)求解； 然后介绍使用牛顿－拉夫森方法求解非线性方程组的问题，并讨论常用的解题步骤，插值是数据分析中最常见的信息处理技术，本章将介绍MATLAB中常见的一维和二维插值函数； 最后介绍MATLAB在微积分和微分方程中的应用。

第12章MATLAB 在信息隐藏中的应用： 本章介绍一种新的彩色图像盲水印技术，即在空域中完成DCT域DC系数的计算，并将数字水印嵌入在DC系数中。本章所提算法能够在空域中达到盲提取的目的。通过利用MATLAB可实现算法的仿真，本章将介绍相关的图像处理技术、数字水印技术，应从中重点掌握MATLAB在信息隐藏中的应用。

第13章MATLAB在通信工程中的应用： 本章介绍MATLAB在通信原理基础课学习中的应用，重点讲述模拟调制和数字调制技术的仿真方法。通过实际编程，可使读者对通信原理课程中的概念得到更深层次的理解和知识点的强化。

全书策划和大纲编写工作由苏庆堂负责，鲁东大学的巩艳华老师、白艳梅老师、吕高焕老师、栖霞市中等职业学校的王环英老师、崔永艳老师负责编写、初审工作。同时，本书得到了山东省自然科学基金项目（ZR2014FM005）、山东省科技厅项目（2014GGX101036、2015GSF116001）、山东省教育厅项目（J05G16）项目组成员的支持，在此向他们表示感谢！

限于作者学识水平，书中在具体内容的选择取舍、专业术语的翻译等方面肯定存在缺点和错误，恳请专家和读者批评指正。

作者2015年12月

理论篇

第1章MATLAB概述

1.1MATLAB简介

1.1.1MATLAB的发展

1.1.2MATLAB的主要功能

1.2MATLAB的安装

1.3MATLAB的工作环境

1.3.1主窗口简介

1.3.2其他窗口简介

1.3.3通用命令简介

1.4MATLAB的帮助系统

1.4.1纯文本帮助

1.4.2演示帮助

1.4.3帮助导航/浏览器

1.5本章小结

习题

第2章基本数据类型

2.1变量

2.1.1变量定义

2.1.2变量赋值

2.1.3变量管理

2.2MATLAB的数据类型

2.2.1数值类型

2.2.2逻辑类型

2.2.3字符和字符串

2.2.4函数句柄

2.2.5结构体类型

2.2.6单元数据类型

2.3向量及其运算

2.3.1向量的生成

2.3.2向量的基本运算

2.4矩阵及其运算

2.4.1矩阵分析

2.4.2线性方程组

2.4.3矩阵分解

2.4.4矩阵的特征值和特征向量

2.5本章小结

习题

第3章常用数学函数

3.1内置函数的使用

3.2初等数学函数

3.3三角函数

3.4数据分析函数

3.4.1基本数据分析函数

3.4.2数据预处理

3.5随机数

3.6复数

3.7计算的极限

3.8特殊值和辅助功能

3.9本章小结

习题

第4章数组

4.1基本数组运算

4.1.1数组寻址和排序

4.1.2数组的基本数值运算

4.1.3数组的关系运算

4.1.4数组的逻辑运算

4.2多维数组

4.2.1多维数组的概念

4.2.2多维数组的创建

4.2.3多维数组的引用

4.2.4多维数组的操作

4.3字符数组

4.3.1字符与数值的相互转换

4.3.2创建二维字符数组

4.4元胞数组

4.5结构数组

4.6本章小结

习题

第5章结构化程序设计

5.1M文件介绍

5.1.1M文件的基本特点

5.1.2脚本式M文件

5.1.3函数式M文件

5.2流程图和伪码

5.3顺序结构

5.4逻辑函数

5.5选择结构

5.5.1条件分支语句——if语句

5.5.2switch语句

5.5.3try语句

5.6循环结构

5.6.1while语句

5.6.2for语句

5.6.3循环的嵌套

5.6.4break语句和continue语句

5.7本章小结

习题

第6章绘图

6.1图形处理的基本技术

6.1.1二维绘图

6.1.2三维绘图

6.1.3绘制图形的辅助操作

6.1.4交互式绘图操作

6.2图形处理的高级技术

6.2.1视点控制和图形的旋转

6.2.2颜色的使用

6.2.3光照控制

6.3图形的保存

6.4本章小结

习题

第7章MATLAB图形用户界面设计

7.1GUI的基本元素

7.2创建并显示一个GUI

7.2.1GUIDE环境

7.2.2设计草图

7.2.3启动编辑界面

7.2.4设置控件属性

7.2.5保存

7.2.6为按钮加入回调函数

7.3几个比较常用的函数

7.4元件的属性

7.5GUI元件

7.5.1静态文本框

7.5.2编辑框

7.5.3面板

7.5.4按钮

7.5.5复选框

7.5.6单选按钮

7.5.7下拉列表

7.5.8列表框

7.5.9滑块

7.6菜单

7.7本章小结

习题

应用篇

第8章MATLAB 在数学建模中的应用

8.1概述

8.2实例详述

8.2.1实例引入

8.2.2实例求解

8.3本章小结

习题

第9章MATLAB在概率论中的应用

9.1概述

9.2概率计算方法

9.3数学期望

9.3.1均值和方差

9.3.2偏度

9.3.3峰度

9.4常用的分布密度函数

9.4.1二项分布

9.4.2泊松分布

9.4.3均匀分布

9.4.4正态分布

9.4.5指数分布

9.4.6Γ分布

9.4.7χ2分布

9.4.8多变量正态分布

9.5样本

9.5.1样本均值和样本方差

9.5.2样本矩

9.5.3协方差

9.6随机变量的产生方法

9.6.1均匀随机数

9.6.2正态分布

9.6.3指数分布

9.6.4Γ分布

9.6.5多元正态分布

9.7数据分析方法

9.7.1单变量数据分析方法——柱状图法

9.7.2二元和三元数据的分析方法

9.8本章小结

习题

第10章MATLAB在运筹优化中的应用

10.1概述

10.2最优化问题图形解

10.3线性规划

10.4优化工具箱解法

10.5非线性规划

10.5.1问题定义

10.5.2数学概念

10.5.3非线性规划的标准格式

10.5.4非线性规划问题的图形解法

10.6解析条件

10.6.1一阶条件

10.6.2二阶条件

10.6.3等式约束问题

10.6.4不等式约束优化

10.7MATLAB工具箱中用于求解优化问题的函数

10.7.1模型输入时需要注意的问题

10.7.2相关函数介绍

10.8本章小结

习题

第11章MATLAB在数值分析中的应用

11.1求根问题

11.2利用NewtonRaphson方法求解非线性方程组

11.3一维插值

11.3.1MATLAB函数interp1

11.3.2代数多项式插值

11.3.3样条插值

11.3.4二维插值

11.4数值积分与微分

11.4.1使用quad()和quad8()进行数值积分

11.4.2二重积分

11.4.3数值微分

11.5常微分方程的数值解法

11.6本章小结

习题

第12章MATLAB在信息隐藏中的应用

12.1概述

12.2实例详述

12.2.1实例引入

12.2.2实例求解

12.3本章小结

习题

第13章MATLAB在通信工程中的应用

13.1模拟调制

13.2幅度调制

13.2.1DSBAM

13.2.2传统AM调制

13.2.3单边带调制

13.3AM信号的解调

13.3.1DSMAM信号的解调

13.3.2SSBAM解调

13.4角度调制

13.5数字传输的载波调制

13.5.1相位调制

13.5.2相位调制的检测

13.5.3载频调制

13.6本章小结

习题

参考文献