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出版者:电子工业出版社

作者:雷格雷伯

出品人:

页数:520

译者:高会生

出版时间:2002-6-1

价格:49.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787505376403

丛书系列:国外电子与通信教材系列

图书标签:

计算机技术
电路设计
国外电子与通信教材系列
微电子
半导体
semiconductor
professional
MATLAB
数值计算
工程应用
科学计算
算法
矩阵运算
信号处理
控制系统
数据分析
仿真

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具体描述

本书的主旨是让读者熟练掌握MATLAB知识，灵活运用到求解广泛的工程问题中去。书中用大量涉及面广泛的工程实例来说明MATLAB的不同用法，借其阐明重要的工程原理及相关内容。有关矩阵的表示方法在本书的开始部分介绍，贯穿于全书的程序和函数中，用以创建简洁、易读和高效的MATLAB程序，与此同时强调了计算结果的可视化。此外，原理部分涉及数据的输入与输出、程序流程控制、函数、二维图形和三维图形。在工程应用方面，书中用大量篇幅介绍了机械零件设计、动力学与振动、控制系统、流体力学、热传导、优化和工程统计等内容，并由各领域专家执笔完成。书中给出了大量的MATLAB计算实例及程序清单，每章的结尾都附有练习题，供读者练习。

本书体系完整，内容丰富，实用性强；即可作为工科院校大学生和研究生的教学用书，也可作为工程技术人员利用数值方法求解多种工程问题的参考书。

好的，这是一本名为《高级数据结构与算法分析》的图书简介，旨在深入探讨计算机科学的核心理论与实践，完全不涉及MATLAB原理与工程应用的内容：高级数据结构与算法分析：理论基础、高效实现与复杂性度量导论：计算思维的基石本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探索现代计算机科学中最为关键的两大支柱：高级数据结构与算法分析。在信息爆炸的时代，如何高效地存储、组织和检索数据，以及如何设计出能够在合理时间内完成复杂任务的计算过程，已成为软件开发、系统设计乃至人工智能领域的核心挑战。本书超越了基础课程中对数组、链表和基本排序算法的介绍，直接切入到那些支撑起高性能计算系统的复杂结构和严谨的理论分析方法。全书结构围绕“结构之美”与“效率之衡”展开，力求使读者不仅能够实现这些复杂的结构和算法，更重要的是能够理解其背后的数学原理、时间复杂度和空间复杂度，并能在实际工程问题中做出最优的技术选型。第一部分：复杂数据结构的设计与实现本部分聚焦于那些能够有效处理非线性、动态和海量数据的结构，它们是构建现代数据库、文件系统和图计算框架的基础。第一章：树结构的深度探索本章将详细剖析二叉搜索树（BST）的局限性，并引入平衡树家族。重点讲解红黑树 (Red-Black Trees) 的自平衡机制，包括插入和删除操作中的旋转与颜色翻转的严格证明，确保任何操作的时间复杂度稳定在 $O(log n)$。随后，我们将深入探讨 AVL 树的严格平衡条件，并对比其在实际应用中与红黑树的性能权衡。进阶内容涵盖B 树 (B-Trees) 和B+ 树 (B+ Trees)。我们不仅会阐述它们在磁盘I/O优化中的关键作用，还将详细分析它们如何适用于数据库索引和文件系统。通过具体的案例，读者将理解多路平衡搜索树如何最小化磁盘寻道次数，这是处理外部存储数据的核心技术。第二章：散列表与冲突解决策略散列表（哈希表）以其近乎 $O(1)$ 的平均查找时间著称，但其性能高度依赖于一个优秀的哈希函数和冲突处理机制。本章将从信息论的角度探讨完美哈希的可能性，并着重分析链式法 (Chaining) 和开放寻址法 (Open Addressing) 的优劣。特别地，我们将详细讲解线性探测 (Linear Probing)、二次探测 (Quadratic Probing) 和双重哈希 (Double Hashing)。通过对“聚集 (Clustering)”现象的数学建模分析，读者将掌握如何选择合适的探查序列以最大限度地提高负载因子下的性能。第三章：图结构的高级表示与应用图是描述复杂关系系统的最自然方式。本章将超越基础的邻接矩阵和邻接表，深入研究如何高效地表示大规模、稀疏的图结构。我们将讨论邻接表在空间效率上的优势，并探讨如何利用压缩稀疏行 (CSR) 和压缩稀疏列 (CSC) 格式来优化内存占用，这对于处理社交网络或分子结构等大数据图至关重要。第二部分：算法的效率分析与优化本部分是全书的理论核心，它将教授读者如何量化算法的性能，并介绍解决优化问题的强大范式。第四章：渐近分析与复杂度度量本章是所有算法分析的基础。我们将严格定义大 O 记号 ($O$)、大 $Omega$ 记号 ($Omega$) 和紧致 $Theta$ 记号 ($Theta$)。通过对递归树方法和主定理 (Master Theorem) 的系统推导，读者将能够准确地分析出分治算法（如快速排序和归并排序）的时间复杂度。此外，我们还将探讨最坏情况、最好情况和平均情况分析的哲学区别和实际意义。第五章：贪心算法与局部最优解的全局效益贪心算法（Greedy Algorithms）以其简单和高效著称，但其正确性并非唾手可得。本章将通过实例，如霍夫曼编码 (Huffman Coding) 和最小生成树 (Minimum Spanning Tree, MST) 的Prim/Kruskal算法，来阐述贪心选择性质和最优子结构这两个证明贪心算法正确的关键要素。对于特定问题，如活动安排问题，我们将严格证明贪心策略的正确性。第六章：动态规划：消除冗余计算动态规划 (Dynamic Programming, DP) 是解决重叠子问题和最优子结构问题的强大工具。本章将从记忆化搜索 (Memoization) 和自底向上 (Bottom-Up) 两种实现范式入手。重点案例包括背包问题 (Knapsack Problem)、最长公共子序列 (Longest Common Subsequence) 和矩阵链乘法 (Matrix Chain Multiplication)。通过分析状态转移方程的建立过程，读者将掌握如何系统地将一个复杂问题分解为可管理的子问题。第七章：高级图算法：最短路径与流网络本部分将图算法的讨论提升到更深层次。我们将详细分析迪杰斯特拉算法 (Dijkstra's Algorithm) 在非负权重图上的应用，并引入贝尔曼-福特算法 (Bellman-Ford Algorithm) 来处理含负权边的环境，同时教授如何利用该算法检测负权环。随后，我们将深入研究流网络 (Flow Networks) 理论。重点讲解最大流-最小割定理 (Max-Flow Min-Cut Theorem)，并介绍Ford-Fulkerson 方法及其在二分图匹配等领域的应用。第三部分：计算的边界与不可解性为了全面理解算法的价值，我们必须了解计算的极限。本部分将引导读者进入计算复杂性理论的殿堂。第八章：NP完备性与计算的瓶颈本章将引入可判定性 (Decidability) 的概念，并区分P类、NP类问题。我们将详细阐述归约 (Reduction) 的概念，并通过对SAT 问题的介绍，理解库克-莱文定理 (Cook-Levin Theorem) 的意义。随后，我们将探讨一系列著名的 NP-完全问题（如哈密顿回路问题、旅行商问题），并分析在面对这些问题时，近似算法和启发式方法的实际价值。第九章：近似算法与概率分析当问题无法在多项式时间内精确求解时，我们需要转向近似算法。本章将介绍设计近似比 (Approximation Ratio) 的方法，并以集合覆盖问题 (Set Cover) 为例，展示如何利用贪心策略获得合理的近似解。此外，我们还将触及概率分析，例如如何通过对随机算法的期望运行时间进行分析，来评估其实际性能。目标读者与学习成果本书专为计算机科学、软件工程、数据科学等专业的本科高年级学生、研究生以及希望夯实理论基础的专业工程师设计。读者应具备基础的离散数学和C/C++或Java等语言的编程能力。完成本书的学习后，读者将能够： 1. 熟练设计和实现高度优化的非线性数据结构，如B+树和红黑树。 2. 运用严格的数学方法分析任何算法的时间和空间复杂度，并能准确预测其在大规模数据下的表现。 3. 掌握动态规划和贪心算法的设计范式，并能解决复杂的优化问题。 4. 理解计算复杂性理论的核心概念，能够识别问题的计算难度边界，并在必要时转向近似求解策略。本书通过严谨的数学推导、详尽的伪代码描述和丰富的经典案例分析，力求将抽象的理论转化为可操作的工程智慧。

作者简介

目录信息

第1章绪论
1.1 概述
1.2 matlab的使用方法
1.3 创建变量名
1.4 变量管理
1.5 访问程序与函数文件
1.6 命令窗口管理
1.7 向命令窗口输人程序和函数
1.8 matlab的基本语法
1.9 关于如何使用matlab的一些建议
练习
附录a matlab特殊字符汇总
第2章矩阵与matlab
2.1 概述
2.2 矩阵和向量
2.2.1 方阵
2.2.2 对角阵
2.2.3 列矩阵和行矩阵(向量)
2.2.4 矩阵和向量的转置
2.3 向量的创建
.2.4 矩阵的创建
2.5 点运算
2.6 矩阵的数学运算
2.6.1 加法和减法
2.6.2 乘法
2.6.3 矩阵的逆
2.6.4 行列式
2.6.5 方程组求解
练习
第3章数据的输入与输出
3.1 字符串(文字)和注释的输出
3.2 用input函数输入数据
3.2.1 标量的输入
3.2.2 字符串的输入
3.2.3 向量的输入
3.2.4　矩阵的输入
3.3 数据文件的输入与输出
练习
第4章程序流程控制
4.1 概述
4.2　程序流程控制
4.2.1 while循环
4.2.2 if语句
4.2.3 for循环
4.2.4 for循环或while循环的提前终止
4.2.5 switch语句
4.3 程序控制结构的两项应用
4.3.1 产生2k的析因表
4.3.2 用区域对分法求多个根
练习
第5章函数
5.1 概述
5.1.1 为什么使用函数
5.1.2 函数的命名
5.1.3 函数的长度
5.1.4 函数的调试
5.2 函数文件
5.2.1 形式并1：输入参数单独标识和单个输出变量
5.2.2 形式并2：多个参数作为一个向量输入和单个输出变量
5.2.3 形式并3：多个参数作为一个向量输入和多个输出变量
5.2.4　两种特殊情况
5.3 inline
5.4 使用feval(函数的函数)创建的函数
5.5 使用feval的matlab函数
5.5.1 零点函数--fzero和roots／poly
5.5.2 数值积分函数--quad8、trapz和polyarea
5.5.3 求局部极小值的函数--fminbnd
5.5.4 常微分方程的数值求解函数--ode45
5.5.5 非线性方程的数值求解函数--fsolve
5.6 其他matlab函数示例
5.6.1 多项式拟合--polyfit／polyval
5.6.2 插值--interpl
5.6.3 用spline实现数据拟合
5.6.4数字信号处理--fft和ifft
练习
第6章二维图形
6.1 概述
6.2 基本二维绘图命令
6.2.1 画点
6.2.2 画线
6.2.3 画圆
6.2.4 函数相对另一函数的图形绘制
6.2.5 曲线族的绘制
6.2.6 在一个图形界面中绘制多个函数图形
6.3 图形注释和可视化提高
6.3.1 坐标轴和曲线的标注、图形标题、图注、文本和其他属性
6.3.2 重复曲线：在0≤x≤mπ范围内绘制cot(x)曲线
6.3.3 极坐标图形：声源的远域辐射模式
6.3.4 多个图形的绘制：周期脉冲序列和单脉冲的频谱图
6.3.5 多条曲线的绘制：钢的槽口敏感性
6.3.6 不同y轴的多曲线绘制：plotyy
6.3.7 从图形读取数值:ginput
6.3.8 使用随机数填充区域
练习
第7章三维图形
7.1 三维线
7.2 曲面
练习
第8章机械零件设计
8.1 向量、受力和刚体平衡
8.2 梁、压杆、轴的应力和偏差
8.2.1 静定梁
8.2.2 外伸梁
8.2.3 柱的屈曲
8.2.4 受交变载荷作用的轴
8.3 直齿圆柱齿轮的应力
8.4 四连杆机构的运动学
8.4.1 连杆的位置和速度
8.4.2 四连杆机构的综合
8.5 凸轮轮廓及其综合
8.5.1 凸轮位移
8.5.2 表面盘形从动件
8.5.3 偏轴滚子从动件
8.5.4 凸轮的曲率半径
8.6 滑动轴承
8.7 pde工具箱和薄板凹槽处的应力集中系数
练习
参考文献
第9章动力学与振动
9.1 轨迹
9.2 单自由度系统
9.2.1 概述
9.2.2 线性系统的自由振动
9.2.3 非线性系统的自由振动
9.2.4 线性系统与非线性系统的强迫振动
9.2.5 频率响应、阶跃响应及脉冲响应
9.3 多自由度系统
9.3.1 自由振动
9.3.2 强迫振动及减振器
9.4 细梁的振动
9.4.1 等截面梁
9.4.2 变截面梁
9.4.3 有附加集中质量的梁
练习
参考文献
附录b 第9.4节用到的beam函数
第10章控制系统
10.1 控制系统设计概述
10.1.1　控制器设计方法
10.1.2　命名和文件约定
10.2　matlab中系统的描述
10.2.1 状态空间模型
10.2.2　传递函数描述
10.2.3　离散时间模型
10.2.4 方框图和仿真工具simulik
10.2.5 描述方法的转换
10.3 系统响应
10.3.1 仿真
10.3.2 根据零极点估计系统响应
10.4　设计工具
10.4.1 设计准则
10.4.2　设计方法
10.5 设计实例
10.5.1 弹性指针的超前-滞后控制
10.5.2 磁悬浮系统的hd控制
10.5.3　倒置摆的超前控制
10.5.4　磁悬浮飞轮的控制
练习
参考文献
第11章流体力学
11.1 流体静力学
11.1.1 标准大气压下的压强分布
11.1.2 平面闸门的作用力
11.2 内部粘性流动
11.2.1 不同截面水平管道的层流
11.2.2 垂直管道中向下的流动
11.2.3　三水库问题
11.3 外部流动
11.3.1 无限平面上的边界层由静止突然启动
11.3.2　勃拉休斯边界层
11.3.3 势流
练习
参考文献
第12章　热传导
12.1 导热
12.1.1 具有表面对流的半无限大平板的瞬态导热
12.1.2 具有对流的无限长圆柱体的瞬态导热
12.1.3 有热源的一维瞬态导热
12.2　壳管式热交换器的外形设计
12.3 对流传热
12.3.1 平板热边界层--相似解
12.3.2 自然对流相似解
12.3.3 印刷电路板的温度分布
12.4 辐射传热
12.4.1 辐射角系数--平行平面上的面积微元到任意矩形
12.4.2 平行平面上两个矩形间的角系数
12.4.3 具有漫射、灰体壁面的包壳辐射
12.4.4 炉内热平板的瞬态热辐射
练习
参考文献
第13章优化
13.1 定义、公式及图解
13.1.1 概述
13.1.2 图解法
13.2 线性规划
13.3　非线性规划
13.3.1　无约束优化
13.3.2 曲线拟合
13.3.3 最小二乘法
13.4　单目标约束优化
13.4.1　单变量约束优化
13.4.2　多变量约束优化
13.4.3 二次规划
13.4.4　半无穷约束优化
13.5 多目标优化
练习
参考文献
第14章　工程统计
14.1　统计量描述
14.2 概率分布
14.2.1 离散分布
14.2.2 连续分布
14.3 置信区间
14.4 假设检验
14.5 线性回归
14.5.1　一元线性回归
14.5.2　多元线性回归
14.6　试验设计
14.6.1 单因素实验：方差分析
14.6.2　多因素实验
练习
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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对于我这样希望将理论知识转化为实际解决能力的人来说，《MATLAB原理与工程应用》是一个非常理想的学习伙伴。《MATLAB原理与工程应用》不仅仅是传授MATLAB的语法和函数，更重要的是它在引导读者如何运用MATLAB去思考和解决工程问题。书中涉及的许多案例，都源自真实的工程场景，作者在分析这些问题时，会先阐述问题的背景和挑战，然后一步步展示如何运用MATLAB的各种工具和技术来找到解决方案。这种“授之以渔”的教学方式，让我不仅学会了如何使用MATLAB，更重要的是理解了在不同工程领域中，MATLAB可以扮演怎样的角色，以及如何根据具体需求来灵活运用它。

评分☆☆☆☆☆

在算法实现和优化方面，《MATLAB原理与工程应用》也给予了我很多启发。在我的研究工作中，经常需要实现各种数学算法，然后通过MATLAB进行验证和优化。《MATLAB原理与工程应用》书中不仅讲解了如何利用MATLAB实现数值积分、微分方程求解、优化算法等，还深入探讨了如何提高代码的执行效率。例如，书中介绍了一些向量化编程的技巧，以及如何利用MATLAB的内置函数来替代循环，这对于处理大规模数据和复杂的计算任务时，能够显著缩短计算时间。我还学到了如何使用MATLAB的性能分析工具来找出代码中的瓶颈，并针对性地进行优化，这对我日后独立完成高效的算法开发非常有价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格也很平实易懂，即使是对MATLAB初学者来说，也能够轻松上手。作者在解释复杂的算法或者概念时，往往会使用类比或者图示，化繁为简。我是一名刚刚接触MATLAB的在校学生，之前对编程语言的了解不多，但这本书让我感觉学习MATLAB并没有想象中那么困难。它从最基本的变量声明、数据类型开始讲起，循序渐进，逐步深入到函数定义、程序控制、文件I/O等核心内容。让我印象深刻的是，书中并没有跳过一些细节，而是花了相当的篇幅来解释为什么某个函数是这样设计的，或者某个语法结构是如何工作的。这种细致的讲解，帮助我建立起了扎实的MATLAB编程基础，而不是仅仅记住一些命令。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，《MATLAB原理与工程应用》是一本兼具理论深度和实践广度的优秀教材。它不仅能够帮助读者掌握MATLAB的基础操作和高级技巧，更能引导读者将这些技能应用于解决实际的工程问题。《MATLAB原理与工程应用》书中涵盖的内容广泛，从数据处理到系统仿真，从算法实现到可视化展示，几乎覆盖了工程应用中的方方面面。我推荐这本书给所有希望提升自己在MATLAB应用能力的学生、研究人员和工程师。它是一本值得反复研读的宝藏，每次翻阅都能从中获得新的知识和启发。这本书的质量和价值，远超其价格。

评分☆☆☆☆☆

《MATLAB原理与工程应用》在数据可视化方面也提供了丰富的指导。在工程项目中，清晰有效地展示数据是至关重要的。《MATLAB原理与工程应用》书中详细介绍了MATLAB强大的绘图功能，从基本的二维、三维图形绘制，到如何定制图形的各个元素，如坐标轴标签、图例、标题，再到更高级的图形输出和交互式图形制作。我尤其喜欢书中关于如何利用MATLAB来展示仿真结果的部分，通过不同的绘图类型（如折线图、散点图、柱状图、表面图等）和颜色、线型、标记的搭配，能够非常直观地反映出实验数据的变化趋势和规律。书中还提供了一些美化图形的技巧，这对于我撰写学术论文或者技术报告时，提高报告的专业性和可读性非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

让我惊喜的是，这本书对MATLAB各个工具箱的介绍也相当到位。《MATLAB原理与工程应用》并没有泛泛而谈，而是选取了几个在工程领域应用最广泛的工具箱，进行了深入的剖析。我特别关注了Simulink部分，因为在我的工作中，需要进行复杂的系统建模和仿真，而Simulink是实现这一目标的关键。书中对Simulink的建模思想、各种模块的详细功能以及如何构建大型仿真系统的流程都有非常清晰的讲解。我跟着书中的例子，尝试搭建了一个简单的控制系统模型，从模块的选择、连接到参数设置，再到仿真运行和结果分析，每一步都得到了详尽的指导。更重要的是，它还讨论了如何将Simulink模型与MATLAB代码结合，实现更加灵活的仿真和优化，这对于我理解如何将理论知识转化为实际的工程解决方案非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书的工程应用案例 selection也非常贴近实际需求。我作为一名从事机械设计的工程师，对书中关于结构分析和振动分析的章节特别感兴趣。《MATLAB原理与工程应用》书中引入了一些实际工程问题，比如如何利用MATLAB进行有限元分析的基础操作，或者如何通过MATLAB来分析一个机械结构的固有频率和模态。这些案例不仅演示了MATLAB在解决实际工程问题中的强大能力，也为我提供了一个学习和实践的直接路径。通过书中提供的代码示例，我可以快速地运行和修改，从而理解其中的原理和实现过程。这种“带着问题学，边学边练”的方式，极大地提升了我的学习效率和解决实际工程问题的信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节组织逻辑清晰，层次分明，使得整个学习过程更加顺畅。《MATLAB原理与工程应用》从最基础的MATLAB环境介绍开始，逐步深入到程序设计、数据处理、算法实现，再到高级应用。每个章节都承接前一章节的内容，并且在讲解过程中，总是会将理论知识与实际操作相结合。这让我感觉学习过程非常连贯，不会出现知识断层或者理解困难的情况。例如，在讲解文件操作时，它会先介绍不同文件格式的特点，然后展示如何在MATLAB中读写这些文件，并给出实际应用场景，如读取实验数据或保存仿真结果。这种结构化的讲解方式，让我在学习时能够建立起完整的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

《MATLAB原理与工程应用》在处理信号和图像数据方面的内容也相当丰富。我所在的团队经常需要对采集到的传感器数据进行分析，这些数据往往是时域或频域的信号。《MATLAB原理与工程应用》书中详细介绍了MATLAB在信号处理和图像处理方面的强大功能，包括傅里叶变换、滤波器设计、卷积、特征提取等。书中提供的案例，如如何对音频信号进行频谱分析，或者如何对图像进行去噪和边缘检测，都非常生动且具有实际意义。我跟着书中的代码，尝试对一些实验数据进行了初步的分析，并且通过书中的指导，学会了如何根据分析需求来选择合适的信号处理方法，这大大提升了我处理和理解数据的能力。

评分☆☆☆☆☆

最近入手了《MATLAB原理与工程应用》，这本书的封面设计就透着一股专业和严谨，让我对它充满了期待。翻开扉页，首先映入眼帘的是清晰的目录结构，脉络分明，从基础概念到高级技巧，再到具体的工程案例，内容覆盖非常全面。我一直想深入学习MATLAB，但市面上很多书籍要么过于理论化，要么案例不够贴合实际，总感觉学完之后还是摸不着门道。这本书在这一点上做得很好，它并没有一味地堆砌枯燥的公式和理论，而是将原理与实际应用紧密结合。例如，在讲解矩阵运算时，作者不仅解释了其数学基础，还立刻通过一个数据处理的实际场景来展示MATLAB如何高效地完成这些操作，比如在信号处理中，如何利用矩阵运算来滤波、降噪。这种“理论+实践”的模式，让我感觉学习过程更加连贯和有成就感。

评分☆☆☆☆☆