由于网络上流传的“标准答案”版本不一,且可能存在错误,最可靠的学习方式是理解解题思路,并自己动手实践,下面我将为你提供:

- 如何寻找和使用现有答案资源。
- 更重要的:针对经典习题的详细解题思路和代码示例。
- 高效学习MATLAB的建议。
如何寻找现有答案资源
你可以通过以下途径找到一些网友分享的答案或学习笔记,但请注意甄别其正确性。
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CSDN (中国开发者网络):
- 这是最主要的资源聚集地,直接在CSDN搜索“张志涌 MATLAB 精通 课后答案”、“MATLAB张志涌课后习题解答”等关键词。
- 优点:资源多,通常有完整的代码和文字解释。
- 缺点:质量参差不齐,部分答案可能存在错误或只是简单给出结果,你需要仔细阅读代码,理解其逻辑。
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博客园 (iteye.cn):
- 一些技术博主会分享他们学习张志涌教程的笔记和习题解答。
- 搜索关键词:同上。
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GitHub:
(图片来源网络,侵删)- 搜索“Zhiyong Zhang MATLAB Solutions”或相关关键词。
- 优点:代码质量通常较高,有版本控制,可以看到修改历史。
- 缺点:专门针对这本书的完整仓库较少,可能需要自己筛选。
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百度文库/豆丁网等文档分享平台:
- 这些平台上有完整的《MATLAB答案解析》PDF文档。
- 优点:方便下载和阅读。
- 缺点:很多需要付费,且质量同样需要仔细甄别。
⚠️ 重要提醒:直接抄答案对你的学习毫无帮助,正确的做法是:先自己尝试解题,遇到困难时,参考答案的思路和实现方法,然后自己重新完整地写一遍,确保完全理解。
经典习题解题思路与代码示例
张志涌书中的习题非常经典,很多是MATLAB核心概念的体现,下面我挑选几个有代表性的章节和习题,为你提供详细的思路解析和代码。
示例1:第二章:数值数组及其运算 (数组操作)
原题类型:创建一个5x5的矩阵,要求其对角线元素为1,其余元素为0。

解题思路:
- 创建全零矩阵:使用
zeros(5, 5)创建一个5x5的全零矩阵。 - 设置对角线元素:对角线元素是行号和列号相等的元素,在MATLAB中,可以使用线性索引或逻辑索引来高效地找到这些元素。
- 方法一(线性索引):一个
m x n的矩阵,其第k个对角线元素的线性索引为k*(n+1),但对于这种简单情况,有更直接的方法。 - 方法二(利用矩阵标识):
eye(5)可以直接创建一个单位矩阵,但这道题要求我们通过操作来实现,以练习矩阵操作。 - 方法三(逻辑索引 - 推荐方法):创建一个与矩阵同样大小的逻辑矩阵,其条件是
行索引 == 列索引。A(1:5, 1:5)是索引,A(1:5 == 1:5)会生成一个逻辑向量,我们可以用它来赋值。
- 方法一(线性索引):一个
代码实现:
% 方法一:使用 eye 函数 (最直接,但可能不符合题目考察意图)
A1 = eye(5);
disp('方法一结果:');
disp(A1);
% 方法二:使用 diag 函数 (创建对角线矩阵)
A2 = diag(ones(1, 5)); % 创建一个对角线为1的5x5矩阵
disp('方法二结果:');
disp(A2);
% 方法三:通过索引操作 (最能体现MATLAB数组操作精髓)
A3 = zeros(5, 5); % 1. 创建全零矩阵
% 2. 找到对角线元素的位置并赋值为1
% 使用 find 函数可以找到满足条件的索引
[rows, cols] = find(eye(5)); % eye(5)产生逻辑矩阵,find返回其非零元素的行列索引
A3(sub2ind(size(A3), rows, cols)) = 1; % 将线性索引位置赋值为1
disp('方法三结果:');
disp(A3);
% 方法四:更简洁的逻辑索引
A4 = zeros(5, 5);
A4(logical(eye(5))) = 1; % eye(5)产生逻辑矩阵,直接用于索引
disp('方法四结果:');
disp(A4);
示例2:第四章:数值计算 (矩阵分析)
原题类型:求解方程组 Ax = b,A 是一个奇异矩阵(不可逆),b 是一个列向量,并讨论解的情况。
解题思路:
- 创建矩阵和向量:根据题目要求创建一个奇异的矩阵
A(行列式为0的矩阵)和向量b。 - 尝试直接求解:使用
x = A \ b或x = inv(A) * b,对于奇异矩阵,inv(A)会直接报错。A \ b是MATLAB推荐的方法,它会尝试找到一个解。 - 分析解的情况:
- 如果方程组无解,
A \ b会返回一个最小二乘解(残差范数最小的解),并给出一个警告。 - 如果方程组有无穷多解,
A \ b会返回一个具有最多零元素的解(基本解),并给出一个警告。 - 要判断解的性质,可以使用
rank函数,比较A的秩和[A, b]的增广矩阵的秩。rank(A) == rank([A, b]) < n(n是未知数个数),则有无穷多解。rank(A) ~= rank([A, b]),则无解。
- 如果方程组无解,
代码实现:
% 1. 创建一个奇异矩阵 A 和向量 b
% A 的第二行是第一行的2倍,所以是奇异的
A = [1, 2, 3;
2, 4, 6;
7, 8, 9];
b = [6; 12; 24]; % b 的第二行是第一行的2倍,所以方程组有解
disp('矩阵 A:');
disp(A);
disp('向量 b:');
disp(b);
% 检查矩阵是否奇异
if det(A) == 0
disp('矩阵 A 是奇异的。');
end
% 2. 使用反斜杠算符求解
try
x = A \ b;
disp('使用 A\\b 求得的解 x:');
disp(x);
catch
disp('inv(A) * b 会报错,因为 A 不可逆。');
end
% 3. 分析解的情况
rank_A = rank(A);
rank_Ab = rank([A, b]);
n = size(A, 2); % 未知数个数
fprintf('矩阵 A 的秩: %d\n', rank_A);
fprintf('增广矩阵 [A,b] 的秩: %d\n', rank_Ab);
if rank_A == rank_Ab
if rank_A == n
disp('方程组有唯一解。');
else
disp('方程组有无穷多解。');
% 可以求出通解,x = x_particular + null(A)
x_particular = A \ b; % 一个特解
null_space = null(A); % 零空间的基础解系
disp('一个特解:');
disp(x_particular);
disp('零空间的基础解系:');
disp(null_space);
end
else
disp('方程组无解。');
% 可以求最小二乘解
x_ls = A \ b;
disp('最小二乘解 (使 ||Ax-b|| 最小的解):');
disp(x_ls);
disp('残差范数 norm(A*x_ls - b):');
disp(norm(A*x_ls - b));
end
示例3:第七章:M文件函数 (自定义函数)
原题类型:编写一个M函数文件,计算一个数的阶乘,并处理输入参数不合法(如负数或非整数)的情况。
解题思路:
- 函数结构:创建一个
.m文件,my_factorial.m。 - 输入参数检查:在函数开始时,使用
if语句检查输入n是否为非负整数,如果不是,使用error函数抛出错误,终止函数执行。 - 递归或迭代实现:
- 递归:阶乘的数学定义是
n! = n * (n-1)!,且0! = 1,这非常适合用递归函数实现,代码简洁。 - 迭代:使用
for循环,从1乘到n,这种方法效率更高,不会出现递归深度过大的问题。
- 递归:阶乘的数学定义是
- 返回值:将计算结果赋值给输出变量。
代码实现:
文件名:my_factorial.m
function result = my_factorial(n)
% MY_FACTORIAL 计算一个非负整数的阶乘
% result = my_factorial(n) 返回 n 的阶乘。
% n 不是非负整数,则报错。
% 1. 输入参数检查
if ~isnumeric(n) || ~isscalar(n) || n < 0 || n ~= floor(n)
error('输入必须是一个非负整数标量。');
end
% 2. 处理边界情况 0! = 1
if n == 0
result = 1;
return;
end
% 3. 迭代计算阶乘
result = 1;
for i = 1:n
result = result * i;
end
% --- 递归实现方法 (可以选一种) ---
% if n == 0
% result = 1;
% else
% result = n * my_factorial(n-1);
% end
end
在命令行窗口调用:
>> my_factorial(5)
ans =
120
>> my_factorial(0)
ans =
1
>> my_factorial(-3)
错误使用 my_factorial (line 6)
输入必须是一个非负整数标量。
>> my_factorial(3.5)
错误使用 my_factorial (line 6)
输入必须是一个非负整数标量。
高效学习MATLAB的建议
- 动手实践,而非看书:MATLAB是一门实践性极强的语言,看10遍书,不如自己亲手敲一遍代码,把书上的每个例子都运行一遍,然后尝试修改参数,观察结果变化。
- 善用
help和doc命令:这是MATLAB最强大的内置帮助系统,遇到任何函数或命令,在命令行窗口输入help 函数名或doc 函数名。doc会打开更详细的帮助文档,包含示例。 - 从脚本开始:对于复杂问题,先在脚本文件(
.m文件)中编写代码,这样可以方便地修改、调试和保存工作。 - 掌握核心概念:
- 数组/矩阵思维:MATLAB的一切都是矩阵,尽量使用向量化操作(如
A .* B而不是for循环逐个元素相乘),这会让你的代码更简洁、运行更快。 - 索引:熟练掌握圆括号 用于寻址,花括号 用于单元数组,点号 用于结构体,逻辑索引是进阶必备技能。
- 绘图:
plot,surf,histogram等命令是数据可视化的基础。
- 数组/矩阵思维:MATLAB的一切都是矩阵,尽量使用向量化操作(如
- 学会调试:使用 MATLAB 的编辑器/调试器,可以设置断点、单步执行、查看变量值,这是排查错误的利器。
希望这份详细的指南能帮助你更好地学习张志涌教授的MATLAB教程,祝你学习顺利!
