MATLAB數據分析與可視化實踐（視頻教學版）——

"劉清，井岡山大學研究生院院長，碩導，博士，副教授，中共中央組織部“西部之光”訪問學者，教育部鄉村振興與教育扶貧專家庫入庫專家。主要從事信號與信息處理、遙感圖像處理、模式識別、人工智能等領域的研究。發表SCl論文10余篇，主持或參與國家自然科學基金、省級基金等科研項目10余項，擔任系統工程人-機-環境交互專委會委員、省電子學會理事、省學位與研究生教育學會理事等。呂敬祥，井岡山大學研究生院碩導，博士，副教授。主要從事通信與網絡、智能信息處理、智慧農業等方面的研究與教學工作。主持國家自然科學基金項目1項，參與國家自然科學基金項目4項；主持省部級課題3項，參與省部級課題8項；以第一作者身份公開發表學術論文15篇，其中SCI、El收錄4篇；作為第一著作權人，獲得發明專利2項、實用新型專利5項以及計算機軟件著作權等知識產權6項。"

目    錄

 

第1章  數據分析與可視化入門 1

1.1  數據分析概述 3

1.1.1  數據分析的4種類型 3

1.1.2  數據分析的基本流程 3

1.1.3  數據分析中的常用方法 6

1.2  數據可視化概述 7

1.2.1  數據可視化的功能 8

1.2.2  數據可視化的分類 8

1.2.3  數據可視化的原則 10

1.2.4  數據可視化與數據分析的關系 12

1.3  MATLAB數據分析與可視化功能概覽 12

1.3.1  MATLAB的數據分析功能 13

1.3.2  MATLAB的數據可視化功能 14

第2章  MATLAB基礎知識 16

2.1  MATLAB的工作環境 18

2.1.1  在Windows操作系統中啟動MATLAB 18

2.1.2  MATLAB 2025的用戶界面 19

2.1.3  如何獲得幫助 23

2.2  MATLAB語言基礎知識 26

2.2.1  MATLAB語句的組成 26

2.2.2  MATLAB的數據類型 27

2.2.3  變量與常量 29

2.2.4  矩陣和數組 31

2.2.5  運算符與特殊字符 42

第3章  MATLAB程序設計 49

3.1  程序文件 50

3.1.1  腳本文件 52

3.1.2  函數文件 53

3.1.3  函數類型 55

3.2  程序結構 56

3.2.1  順序結構 56

3.2.2  循環結構 56

3.2.3  分支結構 59

第4章  數據導入與導出 62

4.1  MAT文件的保存與讀取 63

4.1.1  MAT文件的保存 65

4.1.2  MAT文件的讀取 66

4.2  文本文件的導入與導出 68

4.2.1  導入文本文件的數據 68

4.2.2  將數據導出到文本文件 74

4.3  電子表格文件的導入與導出 76

4.3.1  電子表格文件的導入 77

4.3.2  電子表格文件的導出 78

4.4  其他格式文件的導入與導出 80

4.4.1  科學數據文件 80

4.4.2  XML文件 81

4.4.3  JSON文件 82

4.5  數據導入與導出的高級方式 83

4.5.1  硬件和網絡通信 84

4.5.2  Web服務或FTP文件操作 86

第5章  數據預處理 88

5.1  在數據清洗器中進行數據預處理 90

5.1.1  數據清洗器界面概覽 90

5.1.2  數據清洗與預處理方法 92

5.2  在實時腳本中進行數據預處理 101

5.2.1  實時腳本與實時編輯器 101

5.2.2  實時編輯器的數據預處理任務 103

5.3  直接調用函數進行數據預處理 113

5.3.1  數據缺失值處理函數 113

5.3.2  數據離群值處理函數 115

5.3.3  數據平滑與趨勢分析函數 117

5.3.4  數據歸一化與標準化函數 119

第6章  MATLAB可視化基礎 122

6.1  MATLAB圖形系統的結構與組成 124

6.1.1  圖窗管理與FIG文件 124

6.1.2  坐標區與分塊圖布局 131

6.1.3  圖形對象的層次結構 138

6.2  坐標區的外觀設置 140

6.2.1  坐標軸的刻度範圍與縱橫比 141

6.2.2  坐標軸的刻度值與刻度標簽 146

6.2.3  設置網格線 149

6.3  添加註釋 151

6.3.1  添加標題 151

6.3.2  添加圖例 153

6.3.3  添加其他註釋 154

6.4  圖窗的導出與打印 160

6.4.1  圖窗的導出 160

6.4.2  圖窗的打印 162

第7章  二維圖形繪制 165

7.1  折線類圖形 167

7.1.1  折線圖 167

7.1.2  面積圖 170

7.1.3  階梯圖 172

7.1.4  帶誤差條的折線圖 173

7.2  散點類圖形 175

7.2.1  散點圖 175

7.2.2  氣泡圖 177

7.2.3  群散點圖 179

7.3  離散類圖形 180

7.3.1  柱形圖 180

7.3.2  條形圖 183

7.3.3  針狀圖 185

7.4  統計類圖形 187

7.4.1  直方圖 187

7.4.2  箱線圖 190

7.4.3  餅圖 192

7.4.4  圓環圖 194

7.4.5  熱力圖 196

7.4.6  詞雲圖 198

7.5  多變量與復合圖形 200

7.5.1  平行坐標圖 200

7.5.2  帕累托圖 204

7.5.3  帶直方圖的散點圖 206

7.5.4  散點矩陣圖 208

7.5.5  氣泡雲圖 210

第8章  三維圖形繪制 213

8.1  三維折線類圖形 214

8.1.1  三維折線圖 214

8.1.2  三維條帶圖 216

8.2  三維曲面類圖形 219

8.2.1  三維網格圖 219

8.2.2  三維曲面圖 221

8.3  三維散點類圖形 223

8.3.1  三維散點圖 223

8.3.2  三維氣泡圖 225

8.3.3  三維群散點圖 227

8.4  三維離散類圖形 228

8.4.1  三維柱形圖 229

8.4.2  三維條形圖 231

8.4.3  三維針狀圖 233

8.5  三維統計類圖形 234

8.5.1  二元直方圖 234

8.5.2  三維餅圖 236

第9章  描述性分析 239

9.1  基本統計量 240

9.1.1  數據規模與求和 241

9.1.2  最大值與最小值 244

9.2  集中趨勢分析 247

9.2.1  均值 247

9.2.2  中位數 250

9.2.3  眾數 252

9.3  離散程度分析 253

9.3.1  方差、標準差與均方根 253

9.3.2  極差與四分位距 257

9.3.3  變異系數 259

9.4  分布形態分析 261

9.4.1  偏度 261

9.4.2  峰度 263

9.5  相關性分析 265

9.5.1  協方差 265

9.5.2  相關系數 268

第10章  回歸分析 271

10.1  回歸分析基礎 272

10.1.1  回歸分析概述 272

10.1.2  MATLAB中常用的回歸工具概覽 274

10.2  交互式回歸分析工具 275

10.2.1  圖窗中的基本擬合工具 275

10.2.2  曲線擬合器APP 281

10.3  一元多項式回歸分析 292

10.3.1  一元多項式回歸建模方法 292

10.3.2  模型預測與置信區間分析 293

10.3.3  多項式回歸的交互式擬合 295

10.4  多元線性回歸分析 298

10.4.1  構建線性回歸模型 299

10.4.2  模型對象與通用後處理函數 299

10.5  非線性回歸分析 304

10.5.1  構建非線性模型 305

10.5.2  非線性回歸的交互式擬合 309

第11章  假設檢驗 314

11.1  假設檢驗基礎 315

11.1.1  假設檢驗的核心思想與流程 316

11.1.2  解讀MATLAB檢驗結果 318

11.2  數據分布檢驗 319

11.2.1  正態性檢驗 319

11.2.2  方差齊性檢驗 322

11.3  均值檢驗 324

11.3.1  單樣本與配對樣本檢驗 325

11.3.2  獨立雙樣本檢驗 328

11.4  方差比較 330

11.4.1  單樣本方差檢驗 330

11.4.2  雙樣本方差檢驗 331

11.4.3  多樣本方差檢驗 333

11.5  非參數檢驗 336

11.5.1  Wilcoxon檢驗 336

11.5.2  多組數據比較 339

11.6  分類數據分析 341

11.6.1  擬合優度卡方檢驗 341

11.6.2  交叉表獨立性檢驗 343

第12章  方差分析 345

12.1  方差分析基礎 346

12.1.1  方差分析核心思想 346

12.1.2  方差分析的假設與前提條件 347

12.2  單因素方差分析 347

12.2.1  單因素方差分析的應用 347

12.2.2  事後多重比較 350

12.3  多因素方差分析 352

12.3.1  雙因素方差分析的應用 352

12.3.2  多因素方差分析的應用 354

12.3.3  交互作用的可視化 356

12.4  協方差分析 359

12.4.1  協方差分析的概念與應用 359

12.4.2  交互式協方差分析工具 360

第13章  相關性推斷與列聯分析 364

13.1  線性相關分析 365

13.2  非參數與等級相關分析 367

13.3  偏相關分析 370

13.4  分類變量關聯分析 372

第14章  主成分分析與因子分析 376

14.1  主成分分析 377

14.2  主成分分析結果可視化 380

14.3  因子分析 382

第15章  聚類分析 387

15.1  聚類分析基礎 388

15.1.1  數據預處理 388

15.1.2  距離度量 391

15.2  層次聚類 393

15.2.1  創建與可視化聚類樹 393

15.2.2  劃分聚類結果 396

15.3  劃分與密度聚類算法 399

15.3.1  K-Means聚類 399

15.3.2  最佳聚類數K的確定 401

15.3.3  基於密度的聚類 404

15.4  聚類效果評估與輪廓系數分析 406