前言
第1章 MATLAB繫統概述
1.1 MATLAB簡介
1.1.1 MATLAB繫統的產生與發展
1.1.2 MATLAB的特點
1.2 MATLAB繫統界面
1.2.1 MATLAB功能區
1.2.2 命令行窗口
1.2.3 歷史窗口
1.2.4 當前目錄窗口
1.2.5 工作空間管理窗口
1.3 MATLAB內容及查找
1.3.1 MATLAB的搜索路徑
1.3.2 擴展MATLAB的搜索路徑

第2章 MATLAB的基本功能
2.1 數值計算功能
2.1.1 創建數值矩陣
2.1.2 矩陣運算
2.1.3 稀疏矩陣
2.2 符號運算功能
2.2.1 符號表達式的生成
2.2.2 創建符號矩陣
2.2.3 高等數學中的符號計算
2.2.4 圖示化符號函數計算器

第3章 程序設計
3.1 M文件
3.1.1 命令式文件
3.1.2 函數式文件
3.2 控制語句
3.2.1 表達式、表達式語句與賦值語句
3.2.2 程序流程控制語句
3.2.3 程序流程控制指令
3.2.4 人機交互語句
3.2.5 MATLAB程序的調試命令
3.3 函數變量及其作用域
3.4 子函數與私有函數
3.5 程序設計的輔助函數
3.6 程序設計優化
3.7 文件調用記錄
3.7.1 profile函數
3.7.2 調用記錄結果的顯示

第4章 化理論概述
4.1 化理論及其應用
4.1.1 化理論發展概述
4.1.2 化問題基本模型
4.1.3 化問題舉例
4.2 化問題的實現
4.2.1 古老實現方法
4.2.2 計算機實現方法
4.3 優化算法介紹
4.3.1 參數優化問題
4.3.2 無約束優化問題
4.3.3 擬牛頓法實現
4.3.4 小二乘優化
4.3.5 非線性小二乘實現
4.3.6 約束優化
4.3.7 SQP實現

第5章 MATLAB優化工具箱簡介
5.1 MATLAB中的工具箱
5.1.1 MATLAB中常用的工具箱
5.1.2 工具箱和工具箱函數的查詢
5.2 優化工具箱中的函數
5.3 優化函數的變量
5.4 參數設置
5.4.1 參數值
5.4.2 optimset函數
5.4.3 optimget函數
5.5 模型輸入時需要注意的問題
5.6 @函數
5.7 實例分析

第6章 無約束優化問題
6.1 一維優化問題
6.1.1 數學原理及模型
6.1.2 MATLAB工具箱中的基本函數
6.1.3 應用實例分析
6.2 無約束非線性規劃問題
6.2.1 數學原理及模型
6.2.2 MATLAB工具箱中的基本函數
6.2.3 應用實例分析
6.3 小二乘優化問題
6.3.1 數學原理及模型
6.3.2 MATLAB工具箱中的函數介紹
6.3.3 應用實例分析

第7章 約束優化問題
7.1 線性規劃問題
7.1.1 數學原理及模型
7.1.2 算法介紹
7.1.3 MATLAB工具箱中的基本函數
7.1.4 應用實例分析
7.2 二次規劃問題
7.2.1 數學原理及模型
7.2.2 MATLAB工具箱中的基本函數
7.2.3 應用實例分析
7.3 帶約束線性小二乘問題
7.3.1 數學原理及模型
7.3.2 MATLAB工具箱中的基本函數
7.3.3 應用實例分析
7.4 擬合問題
7.4.1 數學原理及模型
7.4.2 MATLAB工具箱中的基本函數
7.4.3 應用實例分析
7.5 一般的約束非線性化問題
7.5.1 數學原理及模型
7.5.2 MATLAB工具箱中的基本函數
7.5.3 應用實例分析

第8章 多目標規劃
8.1 線性規劃
8.1.1 數學原理及模型
8.1.2 MATLAB工具箱中的基本函數
8.1.3 應用實例分析
8.2 粒子群法
8.2.1 數學原理及模型
8.2.2 MATLAB工具箱中的基本函數
8.2.3 應用實例分析

第9章 小值和值
9.1 逐次二次規劃
9.1.1 數學原理及模型
9.1.2 MATLAB工具箱中的基本函數
9.1.3 應用實例分析
9.2 整數規劃
9.2.1 混合整數規劃
9.2.2 數學原理及模型
9.2.3 MATLAB工具箱中的函數介紹
9.2.4 應用實例分析
9.3 半無限問題
9.3.1 數學原理及模型
9.3.2 MATLAB工具箱中的基本函數
9.3.3 應用實例分析

第10章 方程求解
10.1 線性方程組求解
10.1.1 數學原理及模型
10.1.2 MATLAB解法
10.1.3 應用實例分析
10.2 非線性方程的優化解
10.2.1 數學原理
10.2.2 MATLAB工具箱中的基本函數
10.2.3 應用實例分析
10.3 非線性方程組的優化解
10.3.1 數學原理
10.3.2 MATLAB工具箱中的基本函數
10.3.3 應用實例分析

第11章 大規模優化問題
11.1 大規模問題簡介
11.1.1 可以用大規模優化算法解決的問題
11.1.2 大規模問題的模型
11.2 帶雅可比矩陣的非線性方程組
11.3 給定雅可比矩陣稀疏性結構的非線性方程組
11.4 帶有完全稀疏樣式雅可比矩陣的小二乘問題
11.5 帶有梯度和黑塞矩陣的非線性優化問題
11.6 帶有梯度和黑塞矩陣稀疏樣式的非線性優化問題
11.7 帶有邊界約束和初始條件的非線性優化問題
11.8 帶有等式約束的非線性優化問題
11.9 帶稠密但是有固定結構黑塞矩陣和等式約束的優化問題
11.10 有邊界約束的二次規劃問題
11.11 帶稠密但是有固定結構黑塞矩陣的二次規劃問題
11.12 有邊界約束的線性小二乘問題
11.13 有等式和不等式約束的線性規劃問題
11.14 在等式約束中有稠密列的線性規劃問題

MATLAB是美國MathWorks公司出品的一款優秀的數學計算軟件，其強大的數值計算能力和數據可視化能力令人震撼。經過多年的發展，MATLAB的功能日趨完善，已經成為多種學科必不可少的計算工具，是自動控制、應用數學、信息與計算科學等專業本科生與研究生必須掌握的基本技能。
在生活和工作中，人們對於同一個問題往往會提出多個解決方案，並通過各方面的論證從中提取方案。化方法就是專門研究如何從多個方案中科學合理地提取方案的學科。由於優化問題無所不在，目前化方法的應用和研究已經深入到生產和科研的各個領域，如土木工程、機械工程、化學工程、運輸調度、生產控制、經濟規劃和經濟管理等，並取得了顯著的經濟效益和社會效益。
化方法的發展很快，現在已經包含多個分支，如線性規劃、整數規劃、非線性規劃、動態規劃和多目標規劃等。
MATLAB總是根據時代的需求增加各種實用的新功能。MATLAB的優化工具箱為用戶解決上述問題提供了非常方便的工具，並且，工具箱函數隨著優化理論的發展不斷改進，極大地滿足了各行業用戶的需求。
利用MATLAB的優化工具箱，可以求解線性規劃、非線性規劃和多目標規劃等問題。具體而言，包括線性、非線性小化，小化，二次規劃，半無限問題，線性、非線性方程（組）的求解，線性、非線性的小二乘問題以及整數規劃等問題的求解。另外，該工具箱還提供了線性、非線性小化，方程求解，曲線擬合，二次規劃等問題中大型課題的求解方法，為優化方法在工程中的實際應用提供了更方便快捷的途徑。
與此同時，MATLAB軟件本身提供的高級程序設計語言和應用程序接口為MATLAB在優化問題中的應用提供了更廣闊的空間。

一、本書特色

《MATLAB 2020優化設計從入門到精通》具有以下五大特色。
1.作者權威
本書由著名CAD/CAM/CAE圖書出版專家胡仁喜博士指導，大學資深教授執筆編寫。本書是作者總結多年設計經驗以及教學的心得體會，力求全面細致地展現MATLAB在優化設計應用領域的各種功能和使用方法。
2.實例專業
書中的很多實例本身就是MATLAB優化設計工程項目案例，經過作者精心提煉和改編，不僅保證了讀者能夠學好知識點，還能幫助讀者掌握實際的操作技能。
3.提升技能
本書從全面提升MATLAB優化設計能力的角度出發，結合大量的案例來講解如何利用MATLAB進行優化設計，幫助讀者掌握計算機輔助優化設計的方法和技巧。
4.內容全面
本書共11章，分別介紹了MATLAB繫統概述、MATLAB的基本功能、程序設計、化理論概述、MATLAB優化工具箱簡介、無約束優化問題、約束優化問題、 多目標規劃、小值和值、方程求解以及大規模化問題。
5.知行合一
本書提供了使用MATLAB解決優化設計問題的實踐性指導，它基於MATLAB R2020a版，內容由淺入深。對每一條命令的使用格式都做了詳細而又規範的說明，為用戶提供了大量的例題進一步說明其用法，因此，對於初學者自學是很有幫助的。同時，本書也可作為科技工作者的優化設計工具書。

二、電子資料使用說明

《MATLAB 2020優化設計從入門到精通》隨書配有電子資料包，其中含有全書講解實例和練習實例的源文件素材，以及全程實例動畫同步AVI文件。為了增強教學的效果，更進一步方便讀者的學習，作者提供了教學視頻，讀者可以直接掃描案例旁邊的二維碼進行觀看，也可以掃描關注封底微信公眾號——IT有得聊下載觀看（詳細方法見封底）。

三、致謝
《MATLAB 2020優化設計從入門到精通》由昆明理工大學國土資源學院的葉國華副教授編著。在編寫的過程中得到了胡仁喜、闫聰聰等老師的大力支持，在此向他們表示感謝。
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作者