隨著云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的不斷突破和廣泛應(yīng)用，數(shù)字經(jīng)濟已成為第四次工業(yè)革命最重要的特征之一，是引領(lǐng)全球經(jīng)濟增長的重要引擎，被稱為打開第四次工業(yè)革命之門的鑰匙。計算力作為數(shù)字經(jīng)濟時代的核心生產(chǎn)力，是支持數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的堅實基礎(chǔ)，對推動科技進步、促進行業(yè)數(shù)字化以及支撐經(jīng)濟社會發(fā)展發(fā)揮著重要的作用。新工科建設(shè)是我國高等工程教育領(lǐng)域主動應(yīng)對數(shù)字經(jīng)濟科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略行動，要求樹立全新的工程教育理念，著重強化多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才的培養(yǎng)方式，尤其強化計算思維與計算技術(shù)運用能力的綜合培養(yǎng)。
中國航天之父錢學森說：每一個技術(shù)科學的工作者首先必須掌握數(shù)學分析和計算的方法。Matlab 是一款國際上非常流行的工程計算及數(shù)值分析軟件，其界面友好、語言簡潔、庫函數(shù)豐富、編程效率高，具有科學計算、數(shù)據(jù)可視化、建模仿真、數(shù)據(jù)分析、算法開發(fā)等強大功能，是工程領(lǐng)域技術(shù)人才的首選軟件、科創(chuàng)競賽的主流平臺和科研攻關(guān)的助力工具。本書立足于數(shù)字經(jīng)濟時代的新工科建設(shè)大背景，本著全面、簡練、實用的編寫原則，聚焦計算思維能力與實踐應(yīng)用能力的綜合培養(yǎng)目標，旨在強化創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力及解決復(fù)雜工程問題能力，全面推進數(shù)字化復(fù)合型人才建設(shè)。
全書共包含10 章，具體內(nèi)容如下。
第1 章，Matlab 入門知識。本章主要介紹了Matlab 工作界面，變量定義和賦值，常用的數(shù)學函數(shù)，常用的標點符號和操作命令，算術(shù)運算符、關(guān)系運算符與邏輯運算符，及數(shù)組、矩陣、字符串、元胞數(shù)組和結(jié)構(gòu)數(shù)組等基本對象。
第2 章，Matlab 程序設(shè)計基礎(chǔ)。本章主要介紹了命令文件和函數(shù)文件，主函數(shù)、子函數(shù)、嵌套函數(shù)、匿名函數(shù)和內(nèi)聯(lián)函數(shù)，順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、條件結(jié)構(gòu)、開關(guān)結(jié)構(gòu)和試探結(jié)構(gòu)，常用交互式命令，及二進制文件、txt 文件和excel 文件的導(dǎo)入與導(dǎo)出。
第3 章，Matlab 圖形繪制。本章主要介紹了二維基本圖形繪制，二維統(tǒng)計圖、二維矢量圖和特殊坐標系下的二維圖形等二維特殊圖形繪制，Matlab 常用繪圖命令，三維曲線圖和三維曲面圖，及三維統(tǒng)計圖、三維箭頭圖、柱坐標圖、等高線圖和立體切片圖等三維特殊圖形繪制。
第4 章，Matlab 符號運算。本章主要介紹了符號變量、符號表達式、符號矩陣和符號方程等符號對象，極限運算，一般函數(shù)、參數(shù)方程和隱函數(shù)的導(dǎo)數(shù)運算，不定積分和定積分運算，泰勒級數(shù)、傅里葉級數(shù)和級數(shù)求和運算，及傅里葉變換、傅里葉逆變換、拉普拉斯變換和拉普拉斯逆變換等積分變換。
第5 章，Matlab 線性代數(shù)運算。本章主要介紹了多項式的表達和多項式的運算，矩陣的基本運算，求逆法和初等變換法求解線性方程組，及線性規(guī)劃問題和二次規(guī)劃問題求解。
第6 章，Matlab 數(shù)據(jù)分析。本章主要介紹了多項式擬合、線性回歸和非線性回歸，一維數(shù)據(jù)插值、二維數(shù)據(jù)插值和三維數(shù)據(jù)插值，數(shù)據(jù)的平滑處理、數(shù)據(jù)的標準化變換和數(shù)據(jù)的歸一化變換，及數(shù)據(jù)預(yù)測效果評價。
第7 章，Matlab 智能算法。本章主要介紹了BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法及示例，遺傳算法及示例，粒子群算法及示例，模糊控制算法及示例，小波分析算法及示例，及極限學習機算法及示例。
第8 章，Matlab 在建筑工程中的應(yīng)用。本章主要介紹了Matlab 在建筑工程中的10 個典型應(yīng)用案例，每個案例包含理論解析、Matlab 程序和程序運行結(jié)果。
第9 章，Matlab 在道路與橋梁工程中的應(yīng)用。本章主要介紹了Matlab 在道路與橋梁工程中的10 個典型應(yīng)用案例，每個案例包含理論解析、Matlab 程序和程序運行結(jié)果。
第10 章，Matlab 在巖土與地下工程中的應(yīng)用。本章主要介紹了Matlab 在巖土與地下工程中的10 個典型應(yīng)用案例，每個案例包含理論解析、Matlab 程序和程序運行結(jié)果。
限于篇幅，本書將多條簡短的Matlab 命令放置在同一行，建議讀者在程序設(shè)計時盡量每行編寫一條命令。
本書是河南理工大學土木工程國家級一流專業(yè)建設(shè)成果教材，內(nèi)容全面系統(tǒng)，知識點簡潔精練，實用性強；實例化演示，注重學以致用，助力初學者快速入門和掌握；學習主線精心編排，深入淺出，通俗易懂；實例豐富精辟，附源代碼，便于動手實踐和二次開發(fā)。
本書可以作為高等院校土木工程專業(yè)本科生、研究生的教材，也可以作為理工科相關(guān)專業(yè)及廣大科研人員、學者、工程技術(shù)人員的學習參考用書。
本書由河南理工大學魏海霞、趙宇和祝杰共同編著。其中，第1 章、第4 章和第6 章由趙宇編寫，第2 章、第3 章和第5 章由祝杰編寫，第7 章～第10 章由魏海霞編寫。在編寫過程中，參考了大量相關(guān)著作、文獻和素材，并基于原素材進行了整理和程序編寫，在此謹向所有的作者表示感謝。
由于編者水平有限，再加上時間倉促，書中難免存在疏漏之處，敬請讀者批評指正。另外，本書的程序編寫側(cè)重可讀性，部分程序尚存在優(yōu)化空間，讀者不妨嘗試。

編著者
2023 年1 月