二级教程基础知识和FORTRAN程序设计(第二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:南开大学出版社

作者:李英慧

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-02-01

价格:29.0

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isbn号码:9787310015870

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• FORTRAN
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图书简介：数字信号处理基础与MATLAB实现 本书旨在为读者提供一个全面而深入的数字信号处理（DSP）理论基础，并重点介绍如何利用MATLAB这一强大的工具进行理论的验证与实际的工程应用。本书内容覆盖了从离散时间信号与系统、Z变换、数字滤波器设计到快速傅里叶变换（FFT）和非平稳信号分析等核心主题，特别注重理论与实践的紧密结合。 --- 第一部分：离散时间信号与系统基础 本部分内容是深入理解数字信号处理的基石。我们将从连续时间信号（CT）与离散时间信号（DT）的本质区别入手，明确采样定理在理论和实践中的重要性。 1. 离散时间信号的表示与基本操作： 详细阐述了离散时间信号的数学模型，包括序列的表示法、基本操作如移位、翻转、尺度变换等。着重分析了周期序列、偶序列和奇序列的性质及其在信号分解中的应用。对复指数序列进行了深入探讨，这是理解傅里叶分析的先导。 2. 离散时间系统与线性时不变（LTI）系统： 系统是处理信号的载体。本书系统地介绍了系统的基本性质，如因果性、稳定性、线性、时不变性。特别强调了线性时不变（LTI）系统的核心概念——卷积。我们通过对脉冲响应和输入信号的卷积积分（或求和）来完全表征LTI系统的行为，并详细推导了利用MATLAB进行卷积计算的有效方法，包括`conv`函数的使用及其背后的原理。 3. 离散时间系统的描述与分析工具： 系统的差分方程是描述离散时间系统的基本方式。本书深入分析了如何利用差分方程来分析系统的时域特性，并引出了系统函数（Transfer Function）的概念。系统函数是连接时域分析与频域分析的桥梁。 --- 第二部分：Z变换及其在系统分析中的应用 Z变换是分析离散时间系统和序列的强大数学工具，它将时域的卷积运算转化为频域的乘法运算，极大地简化了分析过程。 1. 单边与双边Z变换： 详细定义了单边和双边Z变换，并推导了常见信号的Z变换对。重点讨论了收敛域（ROC）的概念及其对信号唯一性识别的重要性。通过分析ROC，读者可以准确判断系统的因果性、稳定性和奈奎斯特稳定性。 2. Z变换的性质： 系统性地介绍了Z变换的线性性、时移性、微分性（时域乘法）等关键性质。这些性质在求解差分方程和分析系统响应时具有不可替代的作用。 3. 利用Z变换分析LTI系统： 本书将重点演示如何利用Z变换将差分方程转换为系统函数 $H(z)$。随后，通过分析 $H(z)$ 的零点和极点的位置，可以直观地判断系统的稳定性（极点位于单位圆内）和因果性。我们提供了多个MATLAB实例，展示如何使用`roots`和`freqz`函数来确定和可视化系统的零、极点图和频率响应。 --- 第三部分：傅里叶分析与频谱特性 傅里叶分析是DSP的核心，用于将信号从时域转换到频域，揭示信号的频率内容。 1. 离散时间傅里叶变换（DTFT）： 详细推导了DTFT的定义，并阐述了其与Z变换的关系（即单位圆上的Z变换）。重点讨论了信号频谱的周期性和频谱泄漏现象。 2. 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： DFT是DTFT在计算机实现的必要形式。本书系统介绍了DFT的推导过程、性质以及与线性卷积的关系（圆卷积）。随后，深入讲解了FFT算法的原理，特别是经典的基2（Radix-2）算法思想，如蝶形运算和数据重排，使读者不仅知其应用，更知其所以然。 3. FFT的实际应用与误差分析： 利用MATLAB的`fft`函数，本书提供了大量的实例，演示如何进行频谱分析、信号调制解调的初步观察。同时，强调了在有限长数据序列上进行DFT计算时，必须面对的窗函数选择和频谱泄漏的处理方法。 --- 第四部分：数字滤波器设计 数字滤波器是信号处理中最常见的应用之一。本部分将全面介绍IIR和FIR滤波器的设计理论与方法。 1. 滤波器性能指标： 首先定义了理想滤波器的特性，并引入了实际滤波器设计中常用的性能指标，如通带边缘频率、阻带衰减、过渡带宽和群延迟等。 2. IIR（无限脉冲响应）滤波器设计： 讲解了IIR滤波器的优势（阶数低、过渡带陡峭）和潜在的非线性相位问题。重点介绍了经典的模拟滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫）到数字滤波器的双线性变换法，详细分析了预畸变（Pre-warping）的必要性。 3. FIR（有限脉冲响应）滤波器设计： 阐述了FIR滤波器的固有优势——线性相位特性。重点介绍了窗函数法，详细对比了矩形窗、汉宁窗、汉明窗等不同窗函数对滤波器频率响应的影响。此外，也介绍了更先进的频率采样法和等波纹法（Parks-McClellan算法）的设计思想。 4. 利用MATLAB进行滤波器设计与验证： 本书提供了大量的MATLAB代码示例，使用`buttord`, `butter`, `firwin`, `freqz`等函数，指导读者如何根据给定的技术指标，快速设计出满足要求的IIR和FIR滤波器，并直观地观察其幅频特性和相频特性。 --- 第五部分：先进主题与工程实践 本部分将涉及DSP领域的进阶话题，拓宽读者的知识视野。 1. 采样率的选择与多相结构： 探讨了欠采样和过采样的概念，以及它们在实际系统中的应用。引入了抽取（Downsampling）和插值（Upsampling）的概念，这些是率变换滤波器的基础。 2. 随机信号处理基础： 介绍了随机过程的基本概念，如均值、自相关函数和功率谱密度（PSD）。利用维纳-辛钦定理，将信号的自相关函数与功率谱密度联系起来，并展示了如何利用EMT（极大熵谱估计）等方法在MATLAB中估计非平稳信号的功率谱。 3. 适应性滤波简介： 简要介绍了自适应滤波器的基本结构（如LMS算法），及其在噪声消除、均衡和回声消除中的应用潜力。 --- 总结： 本书的结构清晰，逻辑严密，理论阐述详尽，并通过大量的MATLAB实例贯穿始终。它不仅是学习数字信号处理理论的优秀教材，更是指导工程师和研究人员将理论知识转化为实际工程解决方案的实用参考手册。读者在掌握了本书内容后，将具备扎实的DSP功底，能够熟练运用现代工具解决复杂的信号处理问题。

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总的来说，**《二级教程基础知识和FORTRAN程序设计(第二版)》**是一部内容扎实、体系完备的教材。它并没有试图去追逐时下最热门的编程语言潮流，而是坚守了其作为**基础知识和经典语言教程**的定位。我从中学到的不仅仅是FORTRAN的语法，更重要的是如何以一种结构化的、系统化的思维去解决计算问题。书中对**函数和子程序**的模块化设计原则的强调，对现代软件工程理念也有潜移默化的影响。如果你正在寻找一本能够让你真正沉下心来，深入理解计算科学的基石，而不是只想快速学会一门语言皮毛的读物，这本书绝对值得推荐。它的第二版相比前一版，在保持核心内容稳定的同时，显然也吸收了时代对编程规范的一些新要求，使得它在兼顾历史传承的同时，也具备了相当的实用价值，是硬核学习者的优质选择。

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我用这本书自学了一段时间后，感觉它最大的价值在于它搭建了一个**完整的知识体系框架**，而不是零散的知识点堆砌。特别是书中关于**编译和链接过程**的介绍，用了一个非常形象的比喻来解释高级语言如何转化为机器可执行文件的过程，这在很多现代语言的入门教材中往往被一笔带过，但这本书却将其作为基础知识的重要组成部分来讲解。这让我明白了，如果我们真的想写出高效、可维护的代码，理解底层的工作原理是不可或缺的。此外，书中对**输入输出（I/O）操作**的讲解也极其细致，特别是对**格式化输入输出（FORMAT语句）**的讲解，几乎穷尽了所有可能的格式描述符，从`I`到`E`再到复杂的`TRIM`操作，都解释得清清楚楚。这种对细节的执着，让我在后续处理大型数据文件时，能够游刃有余地控制数据的读取和写入格式，极大地提高了数据处理的准确性。可以说，这本书培养的不是“码农”，而是对计算流程有深刻理解的工程师思维。

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这本书的深度，说实话，让我有些吃惊，它绝非那种浅尝辄止的“速成宝典”。我特别关注了关于**FORTRAN程序设计**那几章的阐述。作者对于**数组操作**和**动态内存分配**的讲解，简直是教科书级别的精准和全面。我记得有一段落，详细对比了不同FORTRAN版本在`COMMON`块处理上的细微差别，这种细节的把握，绝对不是一个初级教程会去深入挖掘的。这让我意识到，这本书的目标用户群体可能更偏向于需要进行科学计算或者工程应用的学习者，而非仅仅是想写个“Hello World”的编程小白。书中大量的**实例代码**，几乎每一个关键知识点后面都紧跟着一段编译通过且有详细注释的程序片段，这对于我们动手实践帮助极大。我尝试着敲了几个涉及到复杂循环和嵌套IF语句的例子，发现遵循书中的逻辑结构，代码的鲁棒性确实很高。不过，也正因为这种详尽和严谨，对于完全没有接触过任何编程语言的读者来说，初期的阅读体验可能会有些挑战性，需要打起十二分的精神去消化那些符号和规则，它要求读者必须主动思考，而不是被动接受。

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阅读体验方面，这本书的风格是那种**“老派的学术严谨”**，优点是内容可靠，但缺点也随之而来，那就是行文风格略显枯燥。它更像是一份精确的工程手册，而不是一本引人入胜的故事书。作者的叙述方式倾向于陈述事实和定义规则，很少使用幽默或轻松的语言来缓和气氛。这对于我这种需要长时间面对技术文档的人来说尚能接受，因为我知道我需要的是准确性而非娱乐性。然而，对于那些习惯了网络上碎片化、快速消费的学习材料的读者，可能会觉得阅读过程需要持续的意志力。特别是涉及到一些**算法描述**的部分，如果能增加一些流程图或者更现代的可视化辅助说明，可能会对理解复杂流程大有裨益。尽管如此，这本书的价值在于它的**权威性**，每一个定义和公式的推导都显得小心翼翼，确保了学习者不会因为吸收了错误的入门知识而走弯路。它是一本值得放在书架上，需要时随时查阅的工具书。

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拿到这本书的时候，心里其实是有些忐忑的。毕竟，书名听起来就透着一股子硬核技术味儿，**《二级教程基础知识和FORTRAN程序设计(第二版)》**，这个名字本身就带着历史的厚重感。我当时是想找一本能帮我夯实计算机基础，同时对经典的FORTRAN语言有个系统了解的入门读物。这本书的封面设计相当朴实，没有太多花哨的图形，直接明了地展示了它的核心内容，这一点我倒是挺欣赏的，感觉就像是那种扎扎实实、不玩虚头的技术书籍。初翻开目录，章节划分清晰，从最基础的二进制、逻辑运算开始讲起，逐步过渡到FORTRAN的语法结构、流程控制，再到子程序和文件操作，逻辑性非常强。尤其是对于**“基础知识”**这部分，作者的处理相当到位，没有把这些概念讲得高深莫测，而是用了很多贴近生活的例子来解释抽象的计算机原理，比如用自来水管的开关类比逻辑门，这种方式一下子就拉近了我们与这些冰冷概念的距离。不过，说实话，第一印象是它的排版略显传统，字体和行距可能不如现代出版的那些“网红”教材那样让人眼前一亮，但内容上的严谨性，这一点从第一章的布局上就能看出来，它显然是经过多次修订和打磨的，不是那种仓促上阵的“快餐书”。

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