《MATLAB高效编程技巧与应用25个案例分析》.docx

1、MATLAB高效编程技巧与应用25个案例分析MATLAB高效编程技巧与应用：25个案例分析i=s 本帖最后由 rocwoods 于 2010-6-25 15:31 编辑 /ifont=新宋体size=5b注：书籍勘误汇总贴在16楼。/b/size/fontfont=新宋体书籍月底前估计就可以交付印刷了，下月就能上市。说实话，时间比较紧，平时工作比较忙，这本书都是利用晚上和周末的时间挤出来的，多半年的时间里，习惯了晚上2点以后睡觉，没有休息日，春节几天除了大年三十晚上，几乎每个晚上都熬夜到3点后。尽管如此，还是难保书中会有错误以及不足之处,敬请各位读者批评指正，帮我一起完善书籍。/fontfon

2、t=新宋体附上前言+简介+目录：/fontfont=新宋体codeMATLAB高效编程技巧与应用：25个案例分析前言+简介+目录 内容简介本书针对MATLAB新版本一些特有的编程思想、高效的编程方法、新技术进行了较为详细的讨论，在此基础上，以大量案例介绍了MATLAB在科学计算中的应用。内容包括：MATLAB快速入门、重新认识矢量（向量）化编程、MATLAB处理海量数据、匿名函数类型介绍、嵌套函数类型介绍、积分以及积分方程案例、优化及非线性方程（组）求解案例、人脸图像压缩与重建案例、有关预测分类的案例、常微分方程（组）求解案例、层次分析法及其MATLAB实现、定时器及其应用。本书可以作为高等院

3、校本科生、研究生MATLAB课程的辅助读物，也可作为从事科学计算和算法研究的科研人员的参考用书。前 言当今社会，数学作为一切学科基础地位的特征越来越明显，其重要性不言而喻。MATLAB从诞生那一天起，就为数学和实际应用之间架起了一座桥梁，如今经过20多年的发展，这座桥变得越来越雄伟、壮观。现如今，从国外高校到国内高校，从国外期刊到国内期刊，早已随处可见MATLAB应用的身影。更重要的是，近几年来，国内许多高新技术公司也开始普遍应用MATLAB来进行算法前期开发、验证。如今国内MATLAB相关书籍已经有很多，这些书籍极大地推动了MATLAB在国内的普及。但是MATLAB发展迅速，目前每年推出两个

4、版本，现有书籍对MATLAB高版本一些特有的编程思想、高效的编程方法、新技术鲜有专门详细的讨论。很多教材还在介绍老版本的MATLAB里的技术、方法。譬如inline函数对象，现如今The Mathworks公司早已不推荐使用。本书力图以一种全新的模式、从各个角度将MATLAB呈现给读者。全书共分两部分，第一部分是有关MATLAB高效编程的一些方法、原则介绍，第二部分是案例分析。关于高效编程，本书详细讨论了传统的矢量化编程原则在新旧版本的MATLAB下的异同、MATLAB如何处理海量数据、匿名函数和嵌套函数灵活、强大、富有弹性的功能。在案例分析部分，一共介绍了25个案例，这25个案例都来自作者平

5、时的研究积累以及长期以来帮助网友解决的典型问题。案例涉及复杂的多重积分、积分方程、非线性方程求解、全局优化、遗传算法、Benders分解算法、人脸图像压缩与重建、灰色分析、距离判别法与Bayes判别法在分类中的应用、支持向量机、各类型的常微分方程(组)求解、层次分析法以及定时器的应用等等。互联网的兴起催生了很多专门讨论MATLAB相关技术的论坛、社区，这些社区集中了来自社会各行各业、高校各学科各专业的MATLAB使用者、爱好者。这些社区往往能够紧跟MATLAB的发展，并对其最新的技术及时作出反应。作者从2005年开始就长期活跃在国内一些成立较早的MATLAB论坛社区，如研学论坛、仿真科技论坛、

6、振动论坛的MATLAB版面参与讨论问题，并发表了一系列技术精华帖。MATLAB中文论坛成立后更是经常与各种程度的MATLAB使用者打交道，熟悉MATLAB使用者最容易遇到的一些问题，以及一些MATLAB软件最新的技术。本书可以看成是作者对这些经验的提取与总结。作者上学期间一度十分痛恨数值计算这门课程，因为为了应付考试要不得不去背一些算法流程、公式，并手动计算结果，这是非常枯燥和繁琐的。后来180度转弯喜欢数值计算，完全是因为MATLAB。转机就是大二下学期的数学建模，必须要借助MATLAB完成。当用MATLAB轻而易举的胡乱拟合了一个20多阶的多项式来近似一堆数据时，我被完全震撼了。这种震撼是

7、发自内心的，尤其是忍受了长时间无比枯燥的手动计算后而发自肺腑的。当然现在看来，那时候的拟合毫无技术含量，毫无意义。但也正是这个开始促使作者不断去探索MATLAB，一开始没有电脑，就去看书，在图书馆里看各种有关MATLAB的书。随着看的书的增多，MATLAB在脑子里也越来越清晰了，对它的热爱也越来越加深了。后来05年在公司实习通过查资料偶然进入论坛这片新天地，蓦然发现居然有那么多相同爱好的人，从此一发不可收拾，便开始了和一帮志同道合的朋友切磋提高的过程。特别感谢北京航空航天大学出版社陈守平编辑，在她一再支持与鼓励下，作者决定接受挑战，完成本书创作。在本书的写作过程中，作者得到了天津科技大学谢中华

8、老师xiezhh、MATLAB中文论坛创始人math（张延亮）和仿真科技论坛前总版主bainhome（马良）的支持与鼓励，在此，作者向他们表示最真诚的谢意。最后，还要感谢我的家人朋友，在他们无微不至的关心与支持下，我顺利完成本书的写作，在此，向他们表示最衷心的感谢。由于作者水平有限，书中难免出现错误，恳请广大读者和同行批评指正，作者不胜感激。吴鹏2010年3月于北京市昌平区目录第1章 MATLAB快速入门1.1 熟悉MATLAB环境1.1.1 MATLAB的启动1.1.2 MATLAB desktop1.1.3 MATLAB 程序编辑器（Editor）1.2 MATLAB牛刀小试1.2.1 H

9、ello,MATLAB1.2.2 万能计算器用法1.2.3 一个“囧”的动画1.2.4 编写第一个MATLAB函数1.2.5 用MATLAB运行Windows系统命令1.2.6 用MATLAB发送电子邮件1.3 M语言介绍1.3.1数值和变量1.3.2 MATLAB程序流程控制1.4 学习MATLAB的方法第2章 重新认识矢量（向量）化编程2.1 矢量化编程流行的一些观点2.2 重新认识循环2.2.1高版本MATLAB对循环结构的优化2.2.2 选择循环还是向量化2.3 提高代码效率的方法2.3.1 预分配内存2.3.2 选用恰当的函数类型2.3.3 选用恰当的数据类型2.3.4 减少无谓损耗

10、给一些函数“瘦身”2.3.5变“勤拿少取”为“少拿多取”2.3.6 循环注意事项2.3.7 逻辑索引和逻辑运算的应用2.4应用高版本向量化函数提高开发效率2.4.1 accumarray函数2.4.2 arrayfun函数2.4.3 bsxfun函数2.4.4 cellfun函数2.4.5 spfun函数2.4.6 structfun函数第3章 MATLAB处理海量数据3.1 处理海量数据时遇到的问题3.1.1什么是海量数据3.1.2经常遇到的问题3.2有效设置增加可用内存3.2.1 系统默认下内存分配情况3.2.2 打开Windows 3GB开关3.3减小内存消耗注意事项3.3.1 读取数据

11、文件3.3.2 数据存储3.3.3 减小内存其他注意事项第4章 匿名函数类型4.1什么是匿名函数4.1.1 匿名函数的基本定义4.1.2 匿名函数的种类4.2 匿名函数应用实例4.2.1匿名函数在求解方程中应用4.2.2 匿名函数在显式表示隐函数方面的应用4.2.3 匿名函数在求积分区域方面的应用4.2.4 匿名函数在求数值方面的应用4.2.5 匿名函数和符号计算的结合4.2.6 匿名函数在优化中的应用4.2.7 匿名函数在求积分区域方面的应用4.2.8匿名函数和cell数组的结合应用第5章 嵌套函数类型5.1 什么是嵌套函数5.1.1 嵌套函数的基本定义5.1.2 嵌套函数种类5.2 嵌套函

12、数的变量作用域5.3 嵌套函数彼此调用关系5.3.1主函数和嵌套函数之间5.3.2不同的嵌套函数之间5.3.3嵌套函数调用关系总结5.4 嵌套函数应用实例5.4.1嵌套函数在求解积分上限中的应用5.4.2 嵌套函数在GUI中的应用5.4.3 嵌套函数在3D作图中的一个应用5.4.4 嵌套函数表示待优化的目标函数5.4.5 嵌套函数在表示微分方程方面的应用第6章 积分以及积分方程案例6.1 案例1：一般区域二重、三重积分MATLAB计算方法6.1.1 概要6.1.2一般区域二重积分的计算6.1.3一般区域三重积分的计算6.2 案例2：被积函数含有积分项的一类积分的一些求解方法6.2.1网格求解法

13、6.2.2 插值求解法6.2.3 RBF神经网络逼近法6.2.4 dblquad调用RBF神经网络法6.2.5 dblquad+arrayfun方法6.2.6 quad2d+arrayfun方法6.3 案例3：一般区域N重积分6.4 案例4：蒙特卡洛法计算N重积分6.4.1 概述6.4.2 基本的蒙特卡洛积分法6.4.3等分布序列的蒙特卡洛法6.5 案例5：第二类FREDHOLM积分方程数值求解6.5.1 概述6.5.2 具体解法6.5.3 实例6.6 案例6：第一类FREDHOLM积分方程数值求解6.6.1 概述6.6.2 一类可以化为第二类Fredholm积分方程的第一类Fredholm积

14、分方程求解方法6.6.3 第一类Fredholm积分方程的直接数值积分解法讨论6.7 案例7：第二类VOLTERRA积分方程数值求解6.7.1 概述6.7.2 具体解法6.7.3 实例6.8 案例8：第一类VOLTERRA积分方程数值求解6.8.1 概述6.8.2 转化为第二类Volterra积分方程6.8.3 实例第7章 MATLAB优化及非线性方程（组）求解案例7.1案例9：全局最优化的讨论7.1.1 随机行走法寻优介绍7.1.2 改进的随机行走法寻优7.2案例10：FSOLVE求非线性方程组的应用7.2.1 概述7.2.2 四元非线性方程组的求解7.2.3 九元非线性方程组的求解7.2.

15、4 非线性积分方程的求解7.3案例11：渐变光波导方程求解7.3.1 求解渐变光波导的模方程7.3.2 二维渐变光波导方程作图7.4案例12：遗传算法在复杂系统可靠度和冗余度分配优化中的应用7.4.1 问题提出7.4.2 数学模型7.4.3 遗传算法简介7.4.4实例分析7.5案例13：遗传算法在车间设备布局优化中的应用7.5.1 问题提出7.5.2 数学模型7.5.3 算法步骤7.5.4 求解代码7.6案例14：应用BENDERS分解算法求解混合0-1规划7.6.1 概述7.6.2 Benders分解算法7.6.3 实例分析第8章 案例15：人脸图像压缩与重建8.1 概述8.2 基本的PCA

16、方法实现人脸图像压缩与重建8.2.1 K-L变换8.2.2 特征向量的选取8.32DPCA方法实现人脸图像压缩与重建8.3.1 概述8.3.2 2DPCA算法介绍8.3.3图像压缩（特征提取）8.3.3图像重建8.4 MATPCA方法实现人脸图像压缩与重建8.4.1概述8.4.2 MatPCA算法8.5 MODULEPCA方法实现人脸图像压缩与重建8.5.1 概述8.5.2 ModulePCA算法8.6 算法在MATLAB平台上的实现8.6.1 概述8.6.2 基本PCA与2DPCA和MatPCA方法GUI8.6.2 Module PCA方法GUI第9章 有关预测分类的案例9.1案例16：北京

17、市国民生产总值的灰色分析9.1.1 概述9.1.2 引言9.1.3 灰色数据融合预测算法与灰色关联度9.1.4 实例分析9.2案例17： 距离判别法与BAYES判别法在分类中的应用9.2.1 概述9.2.2 判别方法GUI9.2.3 判别方法GUI应用举例9.3案例18： 支持向量机的应用9.3.1 概述9.3.2 支持向量机介绍9.3.3 MATLAB所依据的支持向量机模型9.3.4 支持向量机实现图像分割9.3.5 支持向量机实现手写体数字识别第10章 常微分方程（组）求解案例10.1案例19：常微分方程（组）解析求解案例10.1.1 概述10.1.2dsolve函数10.1.3dsolv

18、e函数求解实例10.2 数值求解常微分方程函数10.2.1 概述10.2.2 初值问题求解函数10.2.3 延迟问题以及边值问题求解函数10.2.4 求解前准备工作10.3 案例20：非刚性/刚性常微分方程初值问题求解10.3.1 概述10.3.2 非刚性问题举例10.3.3 刚性问题举例10.4 案例21：隐式微分方程（组）求解10.4.1 概述10.4.2 利用solve函数10.4.3 利用fzero/fsolve函数10.5 案例22：微分代数方程(DAE)与延迟微分方程(DDE)求解10.5.1 概述10.5.2 微分代数方程（DAE）举例10.5.3 延迟微分方程（DDE）举例10.6 案例23：边值问题求解10.6.1 概述10.6.2 求解案例10.6.3 对bvp4c和bvp5c的改进第11章 案例24：层次分析法及其MATLAB实现11.1层次分析法概述11.2层次分析法实现步骤11.2.1 层次分析法的主要步骤11.2.2 建立层次分析的结构模型11.2.3 构造成对比较矩阵11.2.4 单一准则下元素相对排序权重计算及比较矩阵一致性检验11.2.5 各元素对目标层的合成权重的计算过程11.3应用实例第12章 案例25：定时器及其应用12.1定时器介绍12.1.1 概述12.1.2 定时器属性介绍12.2定时器应用举例参考文献/code/font