《精通MATLAB科学计算与数据统计应用》赵彬【文字版_PDF电子书_推荐】

内容简介:
在各行各业的工程实践中,有大量的科学计算工作需要完成。传统的计算方式一般需要较长的周期,相比之下开发效率极高的MATLAB是一个更好的选择。在MATLAB中,编程细节被简化,繁琐的实现过程也被略去,用户可以将更多精力集中于所需要处理的核心问题上。 MATLAB科学计算涉及数学、机械、电子、控制和金融等多个领域。本书以MATLAB科学工程计算为立足点,介绍MATLAB在科学计算领域中如何运用庞大的科学函数库来解决一些实际问题。在函数的选择上兼顾各函数的使用频率和专业性,力求典型全面。本书可作为MATLAB课程的教学用书或者线性代数、概率统计等课程的教学辅助书。
作者简介:
赵彬,软件工程师。沈阳工业大学信号与信息处理硕士,通信工程和工商管理双学士。曾获得沈阳市科学技术进步奖一等奖“工业机器人智能化关键技术研究”。 在国内外会议、杂志上发表多篇文章,获得多项发明专利。 擅长机器人实时控制系统设计、控制算法的研发。
目 录:
第 1章 MATLAB入门 1
1.1 MATLAB简介 1
1.1.1 MATLAB的产生和发展 1
1.1.2 MATLAB的产品构成与
特点 2
1.1.3 MATLAB与科学计算 4
1.2 MATLAB的安装开发环境、
窗口简介 4
1.2.1 MATLAB的安装 4
1.2.2 MATLAB的集成开发
环境 9
1.2.3 MATLAB的窗口 10
1.3 MATLAB程序及其帮助系统 13
1.3.1 搜索路径 13
1.3.2 M文件 14
1.3.3 帮助系统 16
1.3.4 学习MATLAB的方法 19
第 2章 MATLAB程序设计 21
2.1 基本语法 21
2.1.1 标识符 21
2.1.2 数据类型 23
2.1.3 运算符 35
2.1.4 流程控制语句 37
2.1.5 矩阵与数组 41
2.1.6 脚本与函数 43
2.2 文件I/O 44
2.2.1 使用load/save 44
2.2.2 读写文本文件 45
2.2.3 读写图像文件 47
2.3 MATLAB编程技巧 49
2.3.1 高效开发技巧 49
2.3.2 提高代码效率 49
2.3.3 向量化编程 50
2.3.4 并行计算 50
2.3.5 稀疏矩阵 51
2.4 综合实例 56
第3章 可视化编程 58
3.1 绘制二维图形 58
3.1.1 常用绘图函数 58
3.1.2 图形设置 60
3.1.3 特殊图形 62
3.1.4 特殊坐标系函数 64
3.2 绘制三维图形 65
3.3 GUIDE工具 69
3.3.1 设计工具 69
3.3.2 句柄图形对象 70
3.3.3 GUIDE简介 72
3.3.4 创建GUIDE 74
3.3.5 GUI的编程 78
3.3.6 CallBack函数 80
3.4 综合实例 81
第4章 MATLAB求微分与积分 89
4.1 极限 89
4.2 数值积分 92
4.2.1 Int求积分 92
4.2.2 梯形法求积分 96
4.2.3 辛普森(Simpleson)
积分法 98
4.2.4 重积分辛普森
(Simpleson)法 101
4.2.5 多重数值积分法 103
4.2.6 积分变换 104
4.3 数值微分 107
4.3.1 Diff求微分 107
4.3.2 梯度 109
4.3.3 jacobian函数 110
4.3.4 中点公式 112
4.3.5 三点公式法和五点
公式法 113
4.3.6 样条函数法 116
4.3.7 辛普森(Simpleson)
微分法 117
4.3.8 多项式的微分 121
4.4 综合实例 123
第5章 MATLAB插值计算 124
5.1 一维插值 124
5.1.1 拉格朗日插值 124
5.1.2 牛顿插值 129
5.1.3 埃尔米特插值 131
5.1.4 分段低次插值 135
5.1.5 三次样条插值 138
5.2 二维插值 140
5.2.1 近邻插值 141
5.2.2 分片线性插值 141
5.2.3 双线性插值 142
5.2.4 双三次插值 143
5.2.5 散乱节点插值 147
5.3 综合实例 149
第6章 MATLAB函数逼近 152
6.1 泰勒逼近 152
6.2 平方逼近 156
6.2.1 平方逼近的原理 156
6.2.2 正交多项式 162
6.2.3 切比雪夫多项式 163
6.2.4 勒让德多项式 170
6.3 一致逼近 175
6.4 综合实例—泰勒展开式
的降次 182
第7章 MATLAB曲线与曲面拟合 185
7.1 二乘拟合 185
7.2 MATLAB拟合函数 191
7.2.1 多元线性拟合—lsqlin、regress 191
7.2.2 一元多项式拟合 194
7.2.3 非线性拟合 198
7.3 MATLAB拟合工具箱 203
7.4 综合实例—临床药物
注射问题 213
第8章 MATLAB求解线性方程组 216
8.1 线性方程组 216
8.2 符号解法 217
8.3 求逆法 221
8.4 矩阵分解法 223
8.4.1 Cholesky分解 223
8.4.2 LU分解 225
8.4.3 QR分解 227
8.5 迭代法 228
8.5.1 Gauss-Seidel迭代法 229
8.5.2 SOR超松弛迭代法 231
8.5.3 Jacobi迭代法 234
8.5.4 Bicg迭代法 236
8.6 综合实例 238
第9章 MATLAB求解非线性方程组 242
9.1 二分法 242
9.2 迭代法 244
9.2.1 牛顿法 246
9.2.2 简化牛顿法 248
9.2.3 割线迭代法 249
9.2.4 黄金分割法 250
9.2.5 抛物线法 252
9.2.6 不动点迭代法 254
9.2.7 牛顿下山法 256
9.3 综合实例 257
第 10章 MATLAB概率统计 261
10.1 概率统计工具箱 261
10.2 随机数生成 262
10.2.1 生成均匀分布随机数 264
10.2.2 生成正态分布随机数 266
10.3 随机变量的统计值 267
10.3.1 求期望 267
10.3.2 求方差 269
10.3.3 求标准差 270
10.3.4 矩 272
10.3.5 几何平均数 273
10.3.6 算术平均数 274
10.3.7 中位数 274
10.3.8 值差 275
10.3.9 调和平均数 276
10.3.10 样本的偏斜度 277
10.3.11 协方差 278
10.3.12 相关系数 279
10.3.13 其他数字特征 281
10.4 参数估计 281
10.4.1 均匀分布的参数估计 282
10.4.2 正态分布的参数估计 283
10.4.3 二项分布的参数估计 284
10.4.4 mle —指定分布的
参数估计 285
10.5 假设检验 286
10.5.1 t检验法 287
10.5.2 u检验法 288
10.5.3 秩和检验 289
10.5.4 符号秩检验 290
10.6 回归 291
10.6.1 线性回归 291
10.6.2 非线性回归 292
10.7 综合实例 293
第 11章 MATLAB求解微分方程组 298
11.1 常微分方程 298
11.1.1 微分方程组的符号解 298
11.1.2 欧拉法 299
11.1.3 改进的欧拉法 301
11.1.4 龙格—库塔法 303
11.1.5 亚当斯(Adams)
外插法 307
11.1.6 亚当斯(Adams)
内插法 308
11.2 偏微分方程——有限差分法 309
11.2.1 网格剖分 309
11.2.2 数值微分 310
11.3 PDE工具箱 311
11.3.1 PDE支持的方程 311
11.3.2 PDE使用说明 312
11.4 综合实例 315
第 12章 MATLAB优化计算 320
12.1 MATLAB优化工具箱的函数 320
12.1.1 优化工具箱 321
12.2 线性规划 329
12.3 0-1整数规划 333
12.4 二次规划 334
12.5 多目标规划 337
12.6 贪心算法 339
12.7 遗传算法 341
12.8 模拟退火算法 345
12.9 粒子群算法 347
12.10 综合实例 347
第 13章 C/C 与MATLAB混合编程 353
13.1 C/C 与MATLAB混合调用
的方法 353
13.2 MATLAB调用C/C 354
13.2.1 MATLAB的MEX文件 355
13.2.2 C-MEX文件的使用 356
13.3 C/C 调用MATLAB 357
13.3.1 C/C 调用引擎 357
13.3.2 C/C 调用Matcom 363
13.3.3 C/C 调用COM 370
13.3.4 C/C 调用动态链接库 376
13.4 综合实例 381
第 14章 MATLAB工程计算案例精粹 387
14.1 Delta并联机器人建模 387
14.1.1 背景介绍 387
14.1.2 问题阐述 388
14.1.3 实验例程 390
14.2 柴油机故障诊断 394
14.2.1 问题阐述 394
14.2.2 实验例程 395
14.3 街头游戏解谜 398
14.3.1 问题阐述 398
14.3.2 实验例程 398
14.4 零件参数的设计 400
14.4.1 问题阐述 400
14.4.2 实验例程 402
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摘要:《精通MATLAB科学计算与数据统计应用》赵彬【文字版_PDF电子书_推荐】是一部兼顾理论基础与实践应用的计算机类专业著作,围绕MATLAB在科学计算、数据分析、统计建模以及工程实践中的广泛应用展开系统讲解。全书以循序渐进的方式帮助读者掌握MATLAB的核心功能,从基础环境配置到高级算法实现,从矩阵运算到复杂数据处理,从统计分析到图形可视化,内容覆盖全面且层次清晰。书中不仅强调计算思维的培养,更注重实际案例的训练,使读者能够在真实场景中提升解决问题的能力。无论是高校学生、科研工作者,还是从事数据分析、工程计算和算法研究的专业人员,都能够通过本书建立扎实的MATLAB应用体系。凭借丰富的实例、详尽的讲解以及较强的实用价值,该书成为学习科学计算与数据统计的重要参考资料,对于提高数据处理效率、优化分析流程以及增强科研创新能力具有积极意义。
MATLAB基础体系解析
MATLAB作为当前应用广泛的科学计算平台,在工程技术、科研分析以及教育教学领域拥有重要地位。《精通MATLAB科学计算与数据统计应用》从软件环境和基础知识切入,为读者建立完整的学习框架,使初学者能够快速理解MATLAB的运行机制和核心特点。
书中详细介绍了MATLAB的开发环境,包括命令窗口、工作区、编辑器以及帮助系统等模块功能。通过直观的示例演示,帮助读者掌握程序编写流程,理解变量定义、数据存储以及脚本执行等关键概念,为后续深入学习奠定基础。
在基础语法部分,作者系统讲解了数组、矩阵、向量以及常用运算符的使用方法。由于MATLAB本身以矩阵运算为核心,因此书中重点强调矩阵思想的重要性,让读者从一开始就形成科学计算所需的逻辑思维方式。
与此同时,条件判断、循环结构以及函数编写等程序设计内容也得到了全面介绍。通过大量实例训练,读者能够逐步掌握编程技巧,提高代码规范性和程序执行效率,为复杂项目开发做好准备。
科学计算核心应用
科学计算是MATLAB最具代表性的应用领域之一,而本书对此进行了深入细致的讲解。通过丰富的案例分析,读者能够了解MATLAB在数值计算中的强大能力,并掌握解决实际问题的具体方法。
在数值分析方面,书中涵盖方程求解、矩阵分解、插值计算以及数值积分等内容。作者结合具体案例展示算法实现过程,使抽象的数学理论能够转化为直观的计算结果,从而增强学习效果。
针对工程领域常见问题,本书介绍了优化算法和仿真计算的应用技巧。通过参数优化、模型建立以及结果分析等环节,读者可以了解如何利用MATLAB提高工程设计效率,实现复杂系统的数值模拟。
此外,书中还涉及微分方程求解与动态系统分析等高级主题。借助MATLAB丰富的工具箱资源,用户能够快速建立数学模型并完成计算任务,从而大幅缩短科研与开发周期。
数据统计分析实践
随着大数据时代的发展,数据统计与分析能力已成为众多行业的重要需求。《精通MATLAB科学计算与数据统计应用》将统计学理论与MATLAB实践紧密结合,为读者提供系统化的数据分析解决方案。
书中首先介绍了数据导入、数据整理以及数据预处理等基础内容。面对复杂的数据来源和庞大的数据规模,合理的数据清洗与格式转换是保证分析结果准确性的关键步骤,而这些内容在书中均有详细说明。
在统计分析部分,作者对描述性统计、概率分布、参数估计以及假设检验进行了全面讲解。通过具体实验数据和案例演示,帮助读者理解统计学原理,并掌握MATLAB实现过程。
回归分析、聚类分析以及主成分分析等数据挖掘技术也是本书的重要内容。读者不仅能够学习相关算法原理,还能够利用MATLAB完成模型建立与结果验证,从而提高数据分析能力和科研水平。
面对实际工作中的复杂数据问题,书中还介绍了多变量统计分析方法。通过多个行业案例展示数据建模流程,使读者能够学以致用,将统计知识有效应用于科研、管理和商业决策等领域。
图形可视化与案例
优秀的数据分析离不开清晰直观的结果展示,而MATLAB强大的图形绘制能力正是其重要优势之一。本书专门设置相关章节,对数据可视化技术进行了系统阐述。
在二维图形绘制部分,作者介绍了折线图、柱状图、散点图以及饼图等常见图表的创建方法。通过参数调整和样式设计,读者能够制作专业化的数据展示图形,提高分析报告的表达效果。
对于三维图形和曲面绘制技术,书中同样给予充分讲解。利用MATLAB提供的图形函数,用户可以构建复杂模型并实现动态展示,从而更加直观地观察数据变化规律和系统运行状态。
图像处理与信号分析案例进一步扩展了MATLAB的应用范围。通过实例演示,读者能够了解如何进行图像增强、边缘检测以及频谱分析等操作,掌握跨领域应用技巧。
本书最大的特色之一在于大量综合案例的设置。从工程计算到统计分析,从科研实验到数据建模,每一个案例都具有较强的实践价值。通过完整的项目训练,读者能够全面提升解决实际问题的能力,实现理论知识与应用技能的深度融合。
总结:
《精通MATLAB科学计算与数据统计应用》赵彬【文字版_PDF电子书_推荐】不仅是一部介绍MATLAB软件操作技巧的专业书籍,更是一套系统培养科学计算与数据分析能力的学习指南。通过基础知识、科学计算、统计分析以及图形可视化等多个模块的深入讲解,帮助读者构建完整的MATLAB知识体系。
从学习价值和应用价值来看,该书兼具理论深度与实践广度,能够满足不同层次读者的学习需求。无论是提升科研能力、强化工程计算水平,还是开展数据分析工作,都能够从书中获得丰富的知识支持和实践经验,为未来的发展奠定坚实基础。
本文由nayona.cn整理
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