前言

MATLAB是美国MathWorks公司开发的商业数学软件，它作为一款科学计算软件逐渐被广大科研人员所接受，其强大的数据计算功能、图像可视化界面及代码的可移植性受到广大高校师生的认可。

最初的MATLAB版本是1967年由Cleve Moler用FORTRAN语言编写的，新版的MATLAB是由MathWorks公司用C语言完成的，它自1984年进入市场以来，随着版本的不断升级，具有越来越强大的数值计算能力、更为卓越的数据可视化能力及良好的符号计算功能，现已成为国际上认可的最优化的科技应用软件之一。

MATLAB R2024a是2024年的MATLAB 24.1版本，它为数据分析与处理提供了强大的工具。目前，MATLAB已经在很多领域取得了成功应用。这表明，MATLAB所代表的数据分析处理手段在科学、工程等方面将发挥重要的作用。

MATLAB版本在更新的过程中，不断加入新的组件或功能，以往关于MATLAB的书均从软件组织的角度出发，向读者介绍MATLAB软件，但从使用者的知识结构看，由于编写组织分散，无统一体系，往往使用者对具体功能有所了解，但却不懂得怎样将其与自己的数学知识相结合并从整体上把握、运用该软件。编者编写本书的目的就在于全面阐述MATLAB软件的整体知识结构，从最基本的知识入手，深入讲解这一高效的应用软件，让读者循序渐进地熟悉全书，帮助使用者摆脱繁重而重复的数学计算，空出更多的时间与精力来理解所需解决的问题。

全书在第1版的基础上添加或删除相应内容，相对于第1版，本书的内容更精简、实用。全书共分为三大部分，第一部分是MATLAB的软件基础部分，主要介绍MATLAB软件及其相关基础知识。第二部分是MATLAB的应用部分，主要介绍MATLAB的相关工具箱在各领域中的应用。第三部分是MATLAB的技术扩展部分，主要介绍MATLAB自带的扩展编程工具。本书通过这三部分内容，全面、系统地向读者介绍MATLAB软件及该软件的使用，再进一步介绍它在各领域中的应用，让读者领略到MATLAB软件功能的强大，并可以得心应手地运用该软件。

本书特色

1） 深入浅出，循序渐进

本书以初、中级读者为对象，先从MATLAB的基础知识开始介绍，再辅以MATLAB在工程中的应用实例，帮助读者快速掌握MATLAB进行科学计算及工程分析的技能。

2） 内容全面，实例清晰

本书在对相关主题介绍的同时，将函数或命令中比较常用的部分进行重点分析介绍，并通过相应的实例进行典型的讲解及应用，从而帮助读者。

3） 轻松易学，内容新颖

全书结合编者多年使用MATLAB的经验和MATLAB在实际工程中的应用案例，对MATLAB的使用方法与技巧做详尽的讲解。并在讲解的过程中辅以相应的图形作说明，让读者一目了然，从而快速掌握MATLAB。

4） 版本更新，实例典型

随着MathWorks公司每年两次发行MATLAB软件的新版本，新内容不断增加到新版本中。并在新版本的基础上保持了内容的稳定性、实例的典型性，让读者既学习到新知识，又可在典型的实例中解决实际领域中的问题，做到学以致用。

本书内容

全书共分为14章。

第1章介绍MATLAB R2024a，主要包括MATLAB的发展史、MATLAB的特点及应用、MATLAB R2024a的新功能、MATLAB R2024a的工作环境、MATLAB的通用命令、MATLAB的文件管理、MATLAB的帮助系统等内容。

第2章介绍MATLAB计算基础，主要包括变量与常量、数据类型、数组运算、矩阵操作等内容。

第3章介绍MATLAB数值运算，主要包括矩阵运算、矩阵的数理分析、矩阵的分解等内容。

第4章介绍MATLAB程序控件，主要包括程序结构、控制命令、MATLAB函数等内容。

第5章介绍MATLAB可视化，主要包括图形绘制基础、二维基本绘图、函数绘图、三维基本绘图等内容。

第6章介绍MATLAB数据分析，主要包括多项式及其函数、数据插值、数值积分、多元统计分析等内容。

第7章介绍MATLAB符号运算，主要包括符号表达式、符号表达式的操作、符号函数及符号代数方程求解等内容。

第8章介绍MATLAB概率与数理统计工具箱，主要包括概率密度函数、概率分布、统计特征等内容。

第9章介绍MATLAB数字图像处理工具箱，主要包括图像处理的基础、图像的运算、图像的变换、图像的增强等内容。

第10章介绍MATLAB信号处理工具箱，主要包括信号的基本概念、连续信号的时域运算、时域分析、频域分析、谱估计等内容。

第11章介绍MATLAB小波分析工具箱，主要包括小波分析概述、小波变换在信号中的应用、小波变换在图像处理中的应用等内容。

第12章介绍MATLAB偏微分方程工具箱，主要包括偏微分方程的定解问题、偏微分方程的数值解、偏微分方程应用等内容。

第13章介绍MATLAB最优化工具箱，主要包括最优化概述、无约束最优化问题、有约束最优化问题、二次规划问题、多目标规划问题等内容。

第14章介绍Simulink仿真与应用，主要包括Simulink的基本介绍、动态系统的Simulink仿真、S函数等内容。

全书实用性强，应用范围广，可作为MATLAB初学者的学习材料，还可作为广大在校本科生和研究生的学习用书，也可作为广大科研人员、学者、工程技术人员的参考用书。

配套资源

本书提供教学课件、程序代码等配套资源，可以在清华大学出版社官方网站本书页面下载。

本书由佛山大学梁佩莹博士编写。

由于时间仓促，加之作者水平有限，所以疏漏之处在所难免。在此，诚恳地期望得到各领域的专家和广大读者的批评指正。

编者

2025年8月