高職高專MATLAB數(shù)學(xué)建模

第一篇 基礎(chǔ)篇
第1章 緒 論 3
1.1 MATLAB在數(shù)學(xué)建模中的地位 3
1.2 正確且高效的MATLAB編程理念 4
1.3 數(shù)學(xué)建模對(duì)MATLAB水平的要求 4
1.4 如何提高M(jìn)ATLAB建模水平 5
1.5 小 結(jié) 6
參考文獻(xiàn) 6
第2章 MATLAB數(shù)學(xué)建?？焖偃腴T 7
2.1 MATLAB快速入門 7
2.1.1 MATLAB概要 7
2.1.2 MATLAB的功能 8
2.1.3 快速入門案例 8
2.1.4 入門后的提高 15
2.2 MATLAB常用技巧 16
2.2.1 常用標(biāo)點(diǎn)的功能 16
2.2.2 常用操作指令 16
2.2.3 指令編輯操作鍵 16
2.3 MATLAB數(shù)據(jù)類型 16
2.3.1 數(shù)值類型 17
2.3.2 字符類型 20
2.3.3 日期和時(shí)間 22
2.3.4 元胞數(shù)組 23
2.3.5 表 格 25
2.4 程序結(jié)構(gòu) 26
2.4.1 標(biāo)識(shí)命令 26
2.4.2 條件語(yǔ)句 27
2.4.3 循環(huán)語(yǔ)句 28
2.5 MATLAB開(kāi)發(fā)模式 29
2.5.1 命令行模式 29
2.5.2 腳本模式 29
2.5.3 面向?qū)ο竽Ｊ?29
2.5.4 三種模式的配合 30
2.6 小 結(jié) 30
參考文獻(xiàn) 30
第二篇 技術(shù)篇
第3章 數(shù)據(jù)建模基礎(chǔ) 33
3.1 數(shù)據(jù)的獲取 33
3.1.1 從Excel中讀取數(shù)據(jù) 33
3.1.2 從TXT中讀取數(shù)據(jù) 33
3.1.3 讀取圖片 36
3.1.4 讀取視頻 36
3.2 數(shù)據(jù)的預(yù)處理 37
3.2.1 缺失值處理 38
3.2.2 噪聲過(guò)濾 39
3.2.3 數(shù)據(jù)集成 41
3.2.4 數(shù)據(jù)歸約 42
3.2.5 數(shù)據(jù)變換 42
3.3 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì) 44
3.3.1 基本描述性統(tǒng)計(jì) 44
3.3.2 分布描述性統(tǒng)計(jì) 45
3.4 數(shù)據(jù)可視化 45
3.4.1 基本可視化 46
3.4.2 數(shù)據(jù)分布形狀可視化 47
3.4.3 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)可視化 48
3.4.4 數(shù)據(jù)分組可視化 50
3.5 數(shù)據(jù)降維 51
3.5.1 主成分分析(PCA)基本原理 51
3.5.2 PCA 應(yīng)用案例:企業(yè)綜合實(shí)力排序 53
3.5.3 相關(guān)系數(shù)降維 56
3.6 小 結(jié) 56
參考文獻(xiàn) 57
第4章 數(shù)據(jù)的擬合和回歸 58
4.1 一元回歸 58
4.1.1 一元線性回歸 58
4.1.2 一元非線性回歸 60
4.2 多元回歸 62
4.3 逐步回歸 64
4.4 Logistic回歸 65
4.5 小 結(jié) 67
參考文獻(xiàn) 67
第5章 MATLAB機(jī)器學(xué)習(xí)方法 68
5.1 MATLAB機(jī)器學(xué)習(xí)概況 68
5.2 分類方法 69
5.2.1 K 近鄰分類 69
5.2.2 貝葉斯分類 73
5.2.3 支持向量機(jī)分類 76
5.3 聚類方法 80
5.3.1 K-means聚類 80
5.3.2 層次聚類 85
5.3.3 模糊C 均值聚類 90
5.4 深度學(xué)習(xí) 92
5.4.1 深度學(xué)習(xí)的崛起 92
5.4.2 深度學(xué)習(xí)的原理 92
5.4.3 深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練過(guò)程 93
5.4.4 MATLAB深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練過(guò)程 94
5.5 小 結(jié) 96
參考文獻(xiàn) 96
第6章 其他數(shù)據(jù)建模方法 97
6.1 灰色預(yù)測(cè)方法 97
6.1.1 灰色預(yù)測(cè)概述 97
6.1.2 灰色模型的預(yù)測(cè)步驟 97
6.1.3 灰色預(yù)測(cè)典型MATLAB程序
結(jié)構(gòu) 99
6.1.4 應(yīng)用實(shí)例:與會(huì)代表人數(shù)(CUMCM 2009D) 100
6.1.5 灰色預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)小結(jié) 101
6.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 102
6.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理 102
6.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)例 103
6.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) 104
6.3 小波分析 104
6.3.1 小波分析概述 104
6.3.2 常見(jiàn)的小波分析方法 105
6.3.3 小波分析應(yīng)用實(shí)例 108
6.4 小 結(jié) 110
參考文獻(xiàn) 110
第7章 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃模型的MATLAB求解 111
7.1 線性規(guī)劃 111
7.1.1 線性規(guī)劃的實(shí)例與定義 111
7.1.2 線性規(guī)劃的MATLAB標(biāo)準(zhǔn)形式 112
7.1.3 線性規(guī)劃問(wèn)題的解的概念 112
7.1.4 線性規(guī)劃的MATLAB解法 113
7.2 非線性規(guī)劃 116
7.2.1 非線性規(guī)劃的實(shí)例與定義 116
7.2.2 非線性規(guī)劃的MATLAB解法 117
7.2.3 二次規(guī)劃 118
7.3 整數(shù)規(guī)劃 120
7.3.1 整數(shù)規(guī)劃的定義 120
7.3.2 0 1整數(shù)規(guī)劃 120
7.4 小 結(jié) 121
參考文獻(xiàn) 121
第8章 MATLAB全局優(yōu)化算法 122
8.1 MATLAB全局優(yōu)化概況 122
8.2 遺傳算法 122
8.2.1 遺傳算法的原理 122
8.2.2 遺傳算法的步驟 123
8.2.3 遺傳算法的實(shí)例 129
8.3 模擬退火算法 131
8.3.1 模擬退火算法的原理 131
8.3.2 模擬退火算法的步驟 133
8.3.3 模擬退火算法的實(shí)例 134
8.4 全局優(yōu)化求解器匯總 141
8.5 延伸閱讀 141
8.6 小 結(jié) 142
參考文獻(xiàn) 142
第9章 MATLAB連續(xù)模型求解方法 143
9.1 MATLAB常規(guī)微分方程的求解 143
9.1.1 MATLAB常微分方程的表達(dá)方法 143
9.1.2 常規(guī)微分方程的求解實(shí)例 144
9.2 ODE家族求解器 144
9.2.1 ODE求解器的分類 144
9.2.2 ODE求解器的應(yīng)用實(shí)例 145
9.3 專用求解器 146
9.4 小 結(jié) 149
參考文獻(xiàn) 149
第10章 MATLAB評(píng)價(jià)型模型求解方法 150
10.1 線性加權(quán)法 150
10.2 層次分析法(AHP) 153
10.3 小 結(jié) 154
參考文獻(xiàn) 154
第11章 MATLAB機(jī)理建模方法 155
11.1 機(jī)理建模概述 155
11.2 推導(dǎo)法機(jī)理建模 155
11.2.1 問(wèn)題描述 155
11.2.2 假設(shè)和符號(hào)說(shuō)明 155
11.2.3 模型的建立 156
11.2.4 模型中參數(shù)的求解 156
11.3 元胞自動(dòng)機(jī)仿真法機(jī)理建模 158
11.3.1 元胞自動(dòng)機(jī)的定義 158
11.3.2 元胞自動(dòng)機(jī)的MATLAB實(shí)現(xiàn) 158
11.4 小 結(jié) 160
參考文獻(xiàn) 160
第三篇 實(shí)踐篇
第12章 眾籌筑屋規(guī)劃方案設(shè)計(jì)模型(CUMCM 2015D) 163
12.0 摘 要 163
12.1 模型背景與問(wèn)題的重述 163
12.1.1 模型的背景 163
12.1.2 問(wèn)題重述 164
12.2 問(wèn)題分析和基本思路 164
12.2.1 問(wèn)題分析 164
12.2.2 建模思路與思路流程圖 165
12.3 基本符號(hào)說(shuō)明與基本假設(shè) 165
12.3.1 基本符號(hào)說(shuō)明 165
12.3.2 基本假設(shè) 166
12.4 模型的建立和求解 167
12.4.1 問(wèn)題一 167
12.4.2 問(wèn)題二 171
12.4.3 問(wèn)題三 173
12.5 模型的檢驗(yàn)及進(jìn)一步討論 174
12.5.1 問(wèn)題一 174
12.5.2 問(wèn)題二 175
12.5.3 問(wèn)題三 175
12.6 模型的改進(jìn)方向 175
12.7 模型的優(yōu)缺點(diǎn)分析 176
12.7.1 模型的優(yōu)點(diǎn)分析 176
12.7.2 模型的缺點(diǎn)分析 176
12.8 模型的推廣 176
12.9 小 結(jié) 176
參考文獻(xiàn) 177
第13章 風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行狀況分析及優(yōu)化研究(CUMCM 2016D) 178
13.0 摘 要 178
13.1 問(wèn)題的提出 179
13.1.1 問(wèn)題背景 179
13.1.2 問(wèn)題重述 179
13.2 問(wèn)題的分析 179
13.2.1 預(yù)備知識(shí) 179
13.2.2 問(wèn)題的分析 180
13.3 模型的假設(shè)與符號(hào)說(shuō)明 180
13.3.1 模型的假設(shè) 180
13.3.2 符號(hào)說(shuō)明 180
13.4 模型的建立與求解 181
13.4.1 問(wèn)題一 181
13.4.2 問(wèn)題二 185
13.4.3 問(wèn)題三 189
13.5 誤差的分析與改善 193
13.5.1 誤差的分析 193
13.5.2 誤差的改善 193
13.6 模型的評(píng)價(jià)與推廣 193
13.6.1 模型的評(píng)價(jià) 193
13.6.3 模型的推廣 193
13.7 小 結(jié) 193
參考文獻(xiàn) 194
第四篇 賽后重研究篇
第14章 MATLAB基于模型的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程 197
14.1 Simulink簡(jiǎn)介 197
14.2 Simulink建模實(shí)例 198
14.2.1 Simulink建模方法 198
14.2.2 鋰電池建模的實(shí)現(xiàn) 199
14.3 在Simulink中使用MATLAB數(shù)據(jù)和算法 203
14.4 基于模型設(shè)計(jì)的思想 204
14.5 小 結(jié) 205
第五篇 經(jīng)驗(yàn)篇
第15章 數(shù)學(xué)建模參賽經(jīng)驗(yàn) 209
15.1 如何準(zhǔn)備數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽 209
15.2 數(shù)學(xué)建模隊(duì)員應(yīng)該如何學(xué)習(xí)MATLAB 210
15.3 如何才能在數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中取得好成績(jī) 211
15.4 數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中的項(xiàng)目管理和時(shí)間管理 213
15.5 一種非常實(shí)用的數(shù)學(xué)建模方法:目標(biāo)建模法 215
15.6 延伸閱讀:MATLAB在高校的授權(quán)模式 215
附件 實(shí)踐篇競(jìng)賽原題 217
附件A 2015年全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽D題 217
眾籌筑屋規(guī)劃方案設(shè)計(jì) 217
附件B 2016年全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽D題 217
電場(chǎng)運(yùn)行狀況分析及優(yōu)化 217