MATLAB科技繪圖與數據分析

目    錄

第 1 章　MATLAB的基本操作1

1.1　工作環境1

1.1.1　工作界面1

1.1.2　選項卡2

1.1.3　命令行窗口3

1.1.4　命令歷史記錄窗口4

1.1.5　當前文件夾5

1.1.6　工作區和變量編輯器5

1.2　搜索路徑7

1.2.1　路徑搜索機制7

1.2.2　設置搜索路徑8

1.3　文件操作9

1.3.1　打開文件9

1.3.2　關閉文件11

1.3.3　讀取二進制文件11

1.3.4　寫入二進制文件12

1.3.5　寫入文本文件13

1.3.6　讀取文本文件15

1.4　數據存取17

1.4.1　使用向導導入數據17

1.4.2　使用函數存取數據18

1.5　幫助系統20

1.5.1　文本幫助20

1.5.2　演示幫助22

1.5.3　幫助導航窗口23

1.6　本章小結23

第 2 章　數據類型與基本運算24

2.1　數據類型24

2.1.1　數值類型25

2.1.2　字符類型29

2.1.3　結構體30

2.1.4　元胞數組33

2.1.5　函數句柄36

2.1.6　映射容器38

2.2　運算符與運算42

2.2.1　算術運算符42

2.2.2　關系運算符43

2.2.3　邏輯運算符44

2.2.4　運算優先級46

2.3　矩陣基礎46

2.3.1　矩陣與數組46

2.3.2　創建矩陣47

2.3.3　改變矩陣結構49

2.3.4　矩陣元素索引50

2.3.5　矩陣信息53

2.4　本章小結56

第 3 章　程序設計57

3.1　變量與語句57

3.1.1　變量命名57

3.1.2　變量類型58

3.1.3　特殊變量58

3.1.4　關鍵字59

3.1.5　語句構成60

3.2　程序控制60

3.2.1　順序結構60

3.2.2　分支結構61

3.2.3　循環結構67

3.2.4　其他常用控制命令70

3.3　M文件73

3.3.1　M文件編輯器73

3.3.2　函數式M文件75

3.3.3　腳本式M文件76

3.4　本章小結77

第4章　圖窗信息78

4.1　圖窗窗口78

4.1.1　創建圖窗78

4.1.2　獲取當前坐標區或圖79

4.1.3　創建笛卡兒坐標區80

4.1.4　清除坐標區81

4.1.5　清空圖窗82

4.2　分塊圖佈局83

4.2.1　分塊圖佈局函數83

4.2.2　創建佈局84

4.2.3　指定流式圖塊排列85

4.2.4　創建佈局標題和軸標簽86

4.2.5　創建占據多行和多列的坐標區87

4.2.6　從特定編號的圖塊開始放置坐標區對象89

4.2.7　替換圖塊的內容91

4.3　子圖佈局92

4.3.1　劃分子圖函數92

4.3.2　創建子圖93

4.3.3　繪制大小不同的子圖94

4.3.4　自定義子圖位置95

4.3.5　創建包含極坐標區的子圖96

4.3.6　將子圖置為當前坐標區97

4.3.7　將現有坐標區轉換為子圖97

4.3.8　將不同圖窗中的坐標區轉換為子圖98

4.4　坐標軸信息99

4.4.1　添加軸標簽99

4.4.2　設置坐標軸範圍100

4.4.3　設置坐標軸刻度103

4.4.4　設置坐標軸刻度標簽104

4.4.5　旋轉坐標軸刻度標簽105

4.4.6　顯示坐標區輪廓106

4.4.7　設置坐標軸範圍和縱橫比107

4.4.8　顯示或隱藏坐標區網格線110

4.4.9　創建雙Y軸圖112

4.5　添加標題與圖例114

4.5.1　添加標題114

4.5.2　添加副標題116

4.5.3　添加副標題到子圖網格118

4.5.4　添加圖例119

4.6　本章小結124

第 5 章　二維圖繪制125

5.1　基於數據繪圖125

5.1.1　圖形繪制的基本步驟125

5.1.2　基本繪圖函數127

5.1.3　工作區繪圖131

5.2　函數圖繪制131

5.2.1　泛函繪圖131

5.2.2　一元函數繪圖133

5.2.3　隱函數繪圖135

5.3　圖形修飾136

5.3.1　線型、標記和顏色136

5.3.2 “名稱-值對”參數138

5.3.3　圖案填充139

5.4　特殊坐標圖143

5.4.1　極坐標圖143

5.4.2　對數坐標圖144

5.4.3　柱坐標/球坐標圖147

5.5　本章小結148

第 6 章　三維圖繪制149

6.1　三維圖形繪制149

6.1.1　基本繪圖步驟149

6.1.2　基本繪圖函數151

6.1.3　圖形的修飾154

6.2　網格與曲面圖155

6.2.1　生成柵格數據155

6.2.2　數據生成函數156

6.2.3　繪制網格圖158

6.2.4　繪制曲面圖161

6.2.5　繪制函數圖162

6.3　三維圖形的控制164

6.3.1　設置視角164

6.3.2　設置坐標軸166

6.3.3　透視、鏤空與裁切167

6.3.4　顏色控制170

6.3.5　照明和材質處理174

6.4　本章小結175

第 7 章　專業圖繪制176

7.1　線圖176

7.1.1　創建階梯圖176

7.1.2　含誤差條的線圖177

7.1.3　面積圖179

7.1.4　堆疊線圖180

7.1.5　等高線圖181

7.2　分佈圖183

7.2.1　直方圖183

7.2.2　創建條形圖184

7.2.3　二元直方圖186

7.2.4　箱線圖187

7.2.5　分簇散點圖190

7.2.6　三維分簇散點圖193

7.2.7　氣泡圖195

7.3　散點圖和平行坐標圖197

7.3.1　散點圖197

7.3.2　三維散點圖199

7.3.3　分bin散點圖200

7.3.4　帶直方圖的散點圖201

7.3.5　散點圖矩陣203

7.3.6　平行坐標圖204

7.4　離散數據圖207

7.4.1　條形圖207

7.4.2　三維條形圖208

7.4.3　帕累托圖209

7.4.4　莖圖（離散序列數據圖）210

7.4.5　三維離散序列圖212

7.5　總體部分圖及熱圖213

7.5.1　氣泡雲圖213

7.5.2　詞雲圖214

7.5.3　餅圖215

7.5.4　三維餅圖217

7.5.5　熱圖217

7.6　本章小結219

第8章　句柄圖形對象220

8.1　句柄圖形對象體系220

8.1.1　句柄圖形組織220

8.1.2　句柄圖形對象類型簡介221

8.2　句柄圖形對象的基本操作222

8.2.1　創建對象222

8.2.2　訪問對象句柄224

8.2.3　復制和刪除對象226

8.2.4　控制圖形輸出227

8.2.5　保存句柄233

8.3　圖形對象屬性設置233

8.3.1　設置屬性233

8.3.2　設置默認屬性235

8.3.3　通用屬性237

8.4　核心句柄圖形對象238

8.4.1　Figure對象238

8.4.2　Core對象240

8.4.3　Plot對象241

8.4.4　Group對象243

8.4.5　Annotation對象245

8.5　Axes對象246

8.5.1　標簽與外觀246

8.5.2　坐標軸位置248

8.5.3　一圖多軸249

8.5.4　坐標軸控制253

8.5.5　線條顏色控制254

8.5.6　繪圖操作255

8.6　本章小結256

第 9 章　數據描述性分析257

9.1　基本統計量257

9.1.1　均值（期望）258

9.1.2　中位數259

9.1.3　方差261

9.1.4　標準差262

9.1.5　高階矩263

9.1.6　相關系數264

9.1.7　協方差265

9.1.8　互相關265

9.1.9　互協方差266

9.2　偏度與峰度267

9.2.1　偏度268

9.2.2　峰度269

9.3　統計數據可視化270

9.3.1　Andrews圖270

9.3.2　平行坐標圖271

9.3.3　雙標圖272

9.3.4　經驗累加分佈圖274

9.3.5　Q-Q圖（分位數圖）275

9.3.6　箱線圖276

9.4　本章小結278

第 10 章　插值與擬合279

10.1　數據插值279

10.1.1　一維插值279

10.1.2　二維插值282

10.1.3　三維插值284

10.1.4　多維插值285

10.1.5　三次樣條插值287

10.1.6　分段三次Hermite插值287

10.1.7　修正Akima分段三次Hermite插值288

10.2　曲線擬合289

10.2.1　多項式擬合290

10.2.2　曲線擬合工具291

10.3　本章小結294

第 11 章　回歸分析295

11.1　一元多項式回歸295

11.1.1　獲取擬合數據295

11.1.2　估值與殘差296

11.1.3　置信區間297

11.1.4　交互式操作環境299

11.2　多元線性回歸299

11.2.1　多元線性回歸建模299

11.2.2　多元回歸殘差圖302

11.3　非線性回歸303

11.3.1　回歸模型303

11.3.2　回歸預測304

11.3.3　回歸置信區間306

11.3.4　交互式操作環境307

11.3.5　曲線擬合工具308

11.4　逐步回歸309

11.4.1　逐步回歸建模309

11.4.2　交互式操作環境311

11.5　本章小結311

第 12 章　優化問題求解312

12.1　基於問題的優化312

12.1.1　創建優化變量312

12.1.2　創建方程問題313

12.1.3　創建優化問題315

12.1.4　求解優化問題或方程問題317

12.2　基於求解器的優化323

12.2.1　線性規劃324

12.2.2　有約束非線性規劃327

12.2.3　無約束非線性優化329

12.2.4　多目標規劃332

12.2.5　二次規劃337

12.3　最小二乘最優問題339

12.3.1　約束線性最小二乘339

12.3.2　非線性曲線擬合341

12.3.3　非負線性最小二乘342

12.4　本章小結343

參考文獻344