MATLAB是MatrixLaboratory的簡寫，是一款由美國MathWorks公司開發(fā)的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，是一個集科學(xué)計算、可視化及交互式程序設(shè)計的計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多功能，集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計及需要有效數(shù)值計算的學(xué)科領(lǐng)域提供了方便，在一定程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言的編譯模式，簡化了計算形式，所以有很好的工程應(yīng)用背景。
　　作者斯托米?阿塔韋（StormyAttaway），在美國波士頓大學(xué)機(jī)械工程系工作，是該系教學(xué)副主任。二十多年來一直是波士頓大學(xué)工程計算課程的課程協(xié)調(diào)人，她本人講授過許多不同計算機(jī)語言及軟件包方面的程序設(shè)計課程，具有豐富的教學(xué)及實踐經(jīng)驗。
　　本書是美國許多大學(xué)的理工科學(xué)生的教學(xué)用書，深受學(xué)生歡迎。全書講解深入淺出，圍繞實際工程應(yīng)用，通過解釋MATLAB強(qiáng)大的函數(shù)功能，實現(xiàn)用MATLAB進(jìn)行編程。它使工程技術(shù)人員能夠全面理解和掌握如何利用MATLAB解決工程實際問題。與傳統(tǒng)的專業(yè)程序設(shè)計概念不同，MATLAB程序設(shè)計強(qiáng)調(diào)的是用貼近人們?nèi)粘Ａ?xí)慣的數(shù)學(xué)書寫方式快速解決實際問題，所以它并不像專業(yè)程序設(shè)計那樣突出語法規(guī)范和參數(shù)定義規(guī)則。
　　國內(nèi)外有不少關(guān)于MATLAB方面的書，但有特色的較少，斯托米?阿塔韋（StormyAttaway）撰寫的這本是比較有特色的書之一。本書主要以MATLAB函數(shù)調(diào)用為主線，采用靈活的方式介紹程序設(shè)計概念，并能將其用于解決實際問題，比較適合廣大非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生作為程序設(shè)計課程的教材。書中第一部分主要講述的就是這些內(nèi)容，包括：MATLAB簡介及MATLAB程序設(shè)計、程序控制語句類的選擇和循環(huán)、MATLAB程序組織形式、字符串操作、程序設(shè)計中對加工對象數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)組織（單元陣列及結(jié)構(gòu)）、高級文件輸入/輸出及高級函數(shù)等。當(dāng)然，本書也可以作為工程技術(shù)人員解決實際問題的參考書。書中第二部分內(nèi)容涉及的主要就是實際應(yīng)用，包括用MATLAB繪圖、解線性代數(shù)方程組、進(jìn)行基本統(tǒng)計、集合、排序和索引、處理聲音和圖像，以及高等數(shù)學(xué)中的曲線擬合、復(fù)數(shù)計算、微積分等。
　　全書章節(jié)安排合理，內(nèi)容規(guī)劃有助于學(xué)生理解和記憶，編寫生動有趣，書中隨時采用一些問答題的方式講述基本概念，容易引起讀者的注意；通過例題和練習(xí)題講解關(guān)鍵知識點并加深學(xué)生的記憶；對比用編程方法和直接調(diào)用內(nèi)部函數(shù)的快速方法，加深理解MATLAB內(nèi)部函數(shù)的作用；每章末尾總結(jié)通常易犯的錯誤，提供程序設(shè)計風(fēng)格指南以及本章中用到的MATLAB函數(shù)和命令。通過解決實際問題來講解知識點的方式容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
　　對于非計算機(jī)專業(yè)的理工科大學(xué)生來說，把MATLAB作為第一門算法語言，繞開了冗長復(fù)雜的程序設(shè)計概念細(xì)節(jié)，容易使學(xué)生掌握，并能在線性代數(shù)等課程及實際中應(yīng)用。所以我們認(rèn)為本書的教學(xué)和使用效果比較好。
　　本書的翻譯出版是由電子工業(yè)出版社的馬嵐編輯和楊博編輯組織策劃的。西安電子科技大學(xué)魚濱老師和趙元哲老師在第二版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了翻譯和校對。其中趙元哲翻譯和校對了前7章，魚濱翻譯和校對了第8章到第14章；宋力老師參加了部分翻譯工作，研究生李孟鴿、袁丹、趙劼等參加了翻譯和文字錄入工作。原書中一些筆誤的地方，翻譯時都進(jìn)行了更正，并對代碼進(jìn)行了驗證。
　　希望本書的翻譯出版能夠為廣大MATLAB的使用者提供方便，但由于我們水平所限，書中錯誤之處在所難免，歡迎讀者批評指正！
　　譯者2016年11月
　　前言
　　目標(biāo)
　　本書的目的是把MATLAB作為一種工具使用，講解解決基本問題所需的基本編程概念和技能。MATLAB是一款功能強(qiáng)大的軟件，它包含完成從數(shù)學(xué)運(yùn)算到三維成像多種任務(wù)的內(nèi)置函數(shù)。另外，MATLAB擁有一套完整的編程結(jié)構(gòu)，允許用戶定制自己的程序規(guī)范。
　　介紹MATLAB的書有很多。這些書有兩個基本特色：一些書除了一到兩章介紹一些程序概念之外，主要闡述MATLAB中內(nèi)置函數(shù)的使用；另一些書僅僅覆蓋了編程結(jié)構(gòu)，而沒有涉及使MATLAB得到有效使用的許多內(nèi)置函數(shù)。僅僅學(xué)習(xí)內(nèi)置函數(shù)的讀者能很好地使用MATLAB，但是不能理解基本的編程概念。因而對沒有學(xué)習(xí)其他入門課程或沒有閱讀其他關(guān)于編程概念的書的讀者，很難進(jìn)一步學(xué)習(xí)C++或Java等編程語言。相反，首先只學(xué)習(xí)編程概念（使用任何語言）的讀者傾向于使用高效率的控制語句來解決問題，并沒有意識到在MATLAB中，許多情況下并不需要這樣做。
　　本書采取一種混合式的方法，同時介紹編程和有效用法。學(xué)生們面臨的挑戰(zhàn)是幾乎不能預(yù)測他們將來是否需要知道編程概念，或者像MATLAB這樣的軟件包是否能滿足他們的職業(yè)需要。因而，對入門的學(xué)生來說，最好的方法就是同時給出編程概念和有效的內(nèi)置函數(shù)。因為MATLAB非常容易使用，應(yīng)用這種混合式方法來講授編程和解決問題是一個完美的平臺。
　　因為編程概念在本書中是非常關(guān)鍵的，所以本書的重點不是放在MATLAB的每個新版本如何節(jié)省時間的特點上。例如，在當(dāng)前的MATLAB版本中，統(tǒng)計數(shù)字變量顯示在工作臺窗口中。在本書中沒有顯示任何細(xì)節(jié)，因為這一特點是否可用取決于軟件的版本，而且本書是以解釋概念為目的的。
　　第三版修訂的內(nèi)容
　　本書第三版的修改包括：
　　1.每章結(jié)束新增了“探索其他有趣特征”部分，列舉了讀者可能希望了解的相關(guān)語言結(jié)構(gòu)、函數(shù)和工具。
　　2.擴(kuò)大覆蓋范圍：
　　●圖像處理，包括圖像矩陣中不同數(shù)據(jù)類型的使用
　　●繪圖功能，包括了那些使用對數(shù)尺的函數(shù)
　　●圖形用戶界面
　　3.MATLAB的R2012b版本的使用。
　　4.修訂和新增“練習(xí)”問題。
　　5.修訂并新增了有些章末的習(xí)題，使其更具有挑戰(zhàn)性。
　　6.一些材料的重組，主要是：
　　●將向量和矩陣單獨作為一章（第2章），包括向量和矩陣的函數(shù)和操作符，并安排了向量化代碼
　　●更早給出了矩陣乘法（在第2章）
　　●向量化代碼放在循環(huán)章節(jié)，為了比較數(shù)組的循環(huán)使用和向量化代碼
　　7.用randi代替round(rand)。
　　8.用true/false代替logical(1)/logical(0)。
　　9.擴(kuò)大了基礎(chǔ)數(shù)學(xué)函數(shù)的覆蓋范圍，包括mod、sqrt、nthroot、log、log2和log10，以及更多的三角函數(shù)。
　　10.新增附錄列出了書中用到的所有函數(shù)，以及讀者或許想要了解的工具箱。
　　主要特點
　　編程概念和內(nèi)置函數(shù)并行
　　本書最重要和獨特的特點是并行地講授MATLAB中的編程概念和內(nèi)置函數(shù)的使用。本書以基本的編程概念開始，例如變量、賦值、輸入/輸出、選擇和循環(huán)語句。本書通常先介紹一個問題然后使用“編程概念”和“有效方法”來解決。
　　系統(tǒng)方法
　　本書的另一個特點是采用系統(tǒng)的、逐步的方法將概念貫穿于全書中。在一個MATLAB教材中提前使用注釋“我們將在以后介紹”來顯示內(nèi)置函數(shù)或特點是很常用的做法。本書并不這樣做，在例子中需要用到的函數(shù)在之前就已經(jīng)介紹過了。另外，對基本的編程概念將仔細(xì)和系統(tǒng)地解釋。例如，通過循環(huán)來計算總和、條件循環(huán)中的計數(shù)和差錯檢測這些非常基本的概念，在其他書中并不會介紹，但都包含在本書中。
　　文件輸入/輸出
　　工程和科學(xué)中的許多應(yīng)用涉及操縱大量的數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)集存儲在外部文件中。大部分MATLAB書至少要提到save和load函數(shù)，并且在一些例子中也會提到低層的文件輸入/輸出函數(shù)。因為文件輸入和輸出對許多應(yīng)用來說是非常基礎(chǔ)的，所以本書將覆蓋幾種低層的文件輸入/輸出函數(shù)，以及從電子表格文件中讀數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)寫到電子表格文件中。在以后的章節(jié)中還將處理音頻和圖像文件。這些文件輸入/輸出的概念將逐步介紹：首先在第3章中介紹load和save，然后在第9章中介紹低層函數(shù)，最后在第13章中介紹聲音和圖像。
　　用戶自定義函數(shù)
　　用戶自定義函數(shù)是一個非常重要的編程概念。許多時候，函數(shù)類型、函數(shù)調(diào)用與函數(shù)頭等之間的細(xì)微差別，容易被初學(xué)者混淆。因此本書將逐步介紹這些概念。首先，在第3章中闡述計算和返回一個單精度值的最容易理解的函數(shù)類型；然后，無返回值的函數(shù)和返回多個值的函數(shù)在第6章中介紹；最后，第10章介紹高級函數(shù)的特點。
　　高級編程概念
　　除了基本的編程概念，本書中還覆蓋了一些高級編程概念，如字符串操作、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、遞歸、匿名函數(shù)和函數(shù)參數(shù)的變量數(shù)目。另外也會介紹排序、查找和索引。所有這些也采取了系統(tǒng)的方法，例如單元數(shù)組在應(yīng)用于文件輸入函數(shù)和作為餅圖的圖例之前介紹。
　　解決問題的工具
　　除了編程概念，解決問題的一些必要的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識也將涉及。主要包括統(tǒng)計函數(shù)、求解線性代數(shù)方程組和數(shù)據(jù)擬合曲線。另外還將介紹復(fù)數(shù)和一些計算（積分和微分）的使用。闡述基礎(chǔ)數(shù)學(xué)，描述在MATLAB中執(zhí)行這些任務(wù)的內(nèi)置函數(shù)。
　　作圖、圖像和GUI
　　本書首先介紹簡單的二維作圖（第3章），這樣作圖的例子可以貫穿全書。第11章將給出更多的作圖類型并闡述定制作圖和在MATLAB中怎樣處理圖形屬性，這一章使用字符串和單元（cell）數(shù)組來定制標(biāo)簽。在第13章中對圖像處理和理解圖形用戶界面（GUI）編程的基礎(chǔ)知識進(jìn)行介紹。
　　向量化代碼
　　MATLAB內(nèi)置操作符和函數(shù)功能的有效使用都在書中做了演示。為了強(qiáng)調(diào)有效使用MATLAB的重要性，對編寫向量化代碼所需的概念和內(nèi)置函數(shù)提前到了第2章。然后在第5章中采用一些技巧如預(yù)先分配向量和使用邏輯向量，替代向量和矩陣中的選擇語句和循環(huán)語句。同時還介紹了怎樣才能使代碼有效的方法。
　　全書布局
　　全書分為兩部分。第一部分介紹編程結(jié)構(gòu)，并闡述編程與解決問題的內(nèi)置函數(shù)的有效使用。第二部分講述應(yīng)用，包括作圖、圖像處理和解決基礎(chǔ)問題所需要的數(shù)學(xué)知識。前6章包括MATLAB中和編程中非常


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