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第一部分 MATLAB应用基础3

第1章 MATLAB基础知识3

1.1 基本概念3

1.1.1 数据类型概述3

1.1.2 整数类型4

1.1.3 浮点数类型6

1.1.4 常量与变量8

1.1.5 数组、矩阵、向量和标量9

1.1.6 字符型数据10

1.1.7 运算符11

1.1.8 复数14

1.1.9 无穷量和非数值量14

1.2 向量15

1.2.1 向量的生成15

1.2.2 向量的加减和数乘运算17

1.2.3 向量的点、叉积运算18

1.3 数组20

1.3.1 数组的创建和操作20

1.3.2 数组的常见运算24

1.4 矩阵29

1.4.1 矩阵生成29

1.4.2 向量的生成34

1.4.3 矩阵加减运算36

1.4.4 矩阵乘法运算37

1.4.5 矩阵的除法运算38

1.4.6 矩阵的分解运算39

1.5 字符串40

1.5.1 字符串变量与一维字符数组40

1.5.2 对字符串的多项操作41

1.5.3 二维字符数组43

1.6 符号44

1.6.1 符号表达式的生成44

1.6.2 符号矩阵45

1.6.3 常用符号运算46

1.7 关系运算和逻辑运算48

1.7.1 关系运算48

1.7.2 逻辑运算49

1.7.3 常用函数51

1.8 复数52

1.8.1 复数和复矩阵的生成53

1.8.2 复数的运算55

1.9 数据类型间的转换55

本章小结57

第2章 MATLAB编程58

2.1 MATLAB编程概述58

2.2 MATLAB编程原则60

2.3 分支结构60

2.3.1 if分支结构61

2.3.2 switch分支结构62

2.4 循环结构63

2.4.1 while循环结构63

2.4.2 for循环结构64

2.5 其他控制程序命令66

2.6 程序调试70

2.6.1 程序调试命令70

2.6.2 常见程序错误71

2.6.3 内存优化77

2.7 经典案例82

本章小结91

第3章 MATLAB绘图92

3.1 数据图像绘制简介92

3.1.1 离散数据可视化92

3.1.2 连续函数可视化95

3.2 二维绘图98

3.2.1 二维图形基本绘图命令plot98

3.2.2 二维图形的修饰100

3.2.3 子图绘制法108

3.2.4 二维绘图的经典应用111

3.3 三维绘制115

3.3.1 三维绘图基本命令116

3.3.2 网格曲面隐藏线的显示和关闭120

3.3.3 三维绘图的实际应用120

3.4 特殊图形的绘制122

3.4.1 特殊二维图形的绘制122

3.4.2 特殊三维图形123

本章小结127

第4章 GUI应用128

4.1 GUI基础概念128

4.1.1 GUI开发方法128

4.1.2 GUI基本元素129

4.1.3 GUI的层次130

4.2 菜单131

4.2.1 建立菜单和子菜单132

4.2.2 菜单对象常用属性136

4.2.3 快捷菜单137

4.3 GUIDE的使用138

4.4 使用M文件创建GUI对象139

本章小结142

第二部分 MATLAB常规优化算法145

第5章 MATLAB线性规划145

5.1 线性规划的概念145

5.2 线性规划的标准形式146

5.3 线性规划的MATLAB函数147

5.4 线性规划问题求解方法150

5.4.1 单纯形线性规划问题求解150

5.4.2 多目标线性规划问题求解153

5.5 线性规划实例157

5.5.1 生产决策问题157

5.5.2 工作人员计划安排问题158

5.5.3 投资问题160

5.5.4 工件加工任务分配问题161

5.5.5 厂址选择问题163

5.5.6 确定职工编制问题164

5.5.7 生产计划的最优化问题165

本章小结167

第6章 MATLAB非线性规划168

6.1 非线性规划基础168

6.1.1 非线性规划标准形式168

6.1.2 非线性规划MATLAB函数169

6.2 无约束非线性规划171

6.2.1 基本数学原理171

6.2.2 无约束非线性规划函数172

6.2.3 无约束非线性规划问题的应用176

6.3 求解非线性规划177

6.3.1 一维最优化方法177

6.3.2 无约束最优化方法177

6.3.3 约束最优化方法178

6.4 非线性规划实例178

6.4.1 遗传算法求解非线性规划178

6.4.2 资金调用问题186

6.4.3 经营最佳安排问题189

本章小结190

第7章 无约束一维极值191

7.1 无约束算法基础191

7.2 进退法192

7.3 黄金分割法195

7.4 斐波那契法200

7.5 牛顿型法202

7.5.1 牛顿法202

7.5.2 阻尼牛顿法204

7.6 割线法206

7.7 抛物线法208

7.8 三次插值法210

7.9 坐标轮换法212

本章小结215

第8章 无约束多维极值216

8.1 直接法216

8.1.1 模式搜索法216

8.1.2 单纯形搜索法219

8.1.3 Powell法223

8.2 使用导数计算的间接法227

8.2.1 最速下降法227

8.2.2 共轭梯度法229

8.3 拟牛顿法232

本章小结234

第9章 约束优化方法236

9.1 约束优化方法简介236

9.2 随机方向法237

9.3 复合形法238

9.4 可行方向法241

9.5 惩罚函数法245

本章小结247

第10章 二次规划248

10.1 基本概念248

10.2 拉格朗日法250

10.3 起作用集算法252

本章小结255

第11章 多目标函数的优化方法256

11.1 概述256

11.2 理想点法260

11.3 线性加权和法262

11.4 最大最小法264

11.5 目标规划法265

本章小结267

第三部分 MATLAB智能优化算法271

第12章 免疫优化算法及其实现271

12.1 基本概念271

12.2 人工免疫系统273

12.3 免疫遗传算法279

12.4 免疫算法MATLAB应用实例286

12.4.1 最短路径规划286

12.4.2 旅行商问题289

12.4.3 故障检测问题295

本章小结302

第13章 粒子群优化算法的实现303

13.1 算法的基本概念303

13.2 算法的MATLAB实现305

13.2.1 算法的基本程序305

13.2.2 适应度函数307

13.2.3 免疫粒子群算法的MATLAB应用311

13.3 粒子群算法的权重控制315

13.3.1 线性递减法315

13.3.2 自适应法318

13.4 混合粒子群算法321

13.4.1 模拟退火免疫算法321

13.4.2 基于杂交的算法324

本章小结327

第14章 遗传优化算法的实现328

14.1 遗传算法概述328

14.2 基本遗传算法329

14.3 MATLAB遗传算法工具箱及其应用335

14.4 自适应遗传算法340

14.5 遗传算法的典型应用345

14.5.1 求解函数极值345

14.5.2 函数优化求解350

本章小结352

第15章 小波变换的实现353

15.1 小波变换原理353

15.2 小波算法的MATLAB函数354

15.3 图像的分解和量化365

15.3.1 一维小波变换365

15.3.2 二维变换体系366

15.4 小波变换经典案例371

15.4.1 去噪371

15.4.2 压缩373

本章小结376

第16章 神经网络的实现377

16.1 人工神经网络基本概念377

16.2 MATLAB神经网络工具箱378

16.2.1 常用神经元激活函数379

16.2.2 神经网络通用函数382

16.2.3 神经网络的MATLAB实现385

16.3 神经网络的经典应用401

16.3.1 PID神经网络控制401

16.3.2 模糊神经网络在函数逼近中的应用408

本章小结417

第四部分 MATLAB综合应用421

第17章 分形维数应用与实现421

17.1 分形维数概述421

17.2 二维分形维数的MATLAB应用425

17.3 分形插值算法的MATLAB应用433

本章小结439

第18章 经济金融最优化应用440

18.1 期权定价分析440

18.2 收益、风险和有效前沿的计算445

18.3 投资组合绩效分析450

18.4 固定收益证券的久期和凸度计算455

本章小结462

附录MATLAB基本命令463

参考文献467