本書較第2版的主要變化
在《MATLAB在數(shù)學建模中的應用》第2版出版2年后,也就是2016年,跟北京航空航天大學出版社陳守平老師討論再版的規(guī)劃,當時就感覺受到書名的限制,有些內容不容易展開。有幾位從事數(shù)學建模教育工作的讀者也曾發(fā)郵件反饋內容的設置問題,其中一點就是能不能調整書名。所以本書的一個主要變化是調整了書名,使其外延更廣闊,而且部分院校在選用作為教材時可以避免書名局限的問題;還有一個最重要的原因,經(jīng)歷兩版后,由于數(shù)學建模和MATLAB的發(fā)展都很快,內容上也希望有個全新的變化。
本書的第二大主要變化就是內容,絕大多數(shù)的篇章不同于以前的版本。本書將內容分為5個部分,思路是按照基礎、技術、實踐、內容重研究、經(jīng)驗展開的;主題的技術部分是按照數(shù)學建模的類型展開的,將數(shù)學模型分為數(shù)據(jù)、優(yōu)化、連續(xù)、評價、機理建模5個類型。MATLAB技術的介紹也是按照這5類展開,介紹的技術正好是5類問題需要的建模方法以及這些方法的MATLAB實現(xiàn)。此安排更便于讀者準備競賽,有利于快速對數(shù)學建模有個全面的認識,也有利于快速建立對數(shù)學建模的興趣和信心。
“賽后重研究篇”是新加的內容,其想法與競賽組委會設立賽后重研究的初衷一致,數(shù)學建模是非常有用的技術,不能止步于競賽,而是應該讓數(shù)學建模在科研和產(chǎn)業(yè)界發(fā)揮更大、更實質性的作用。MATLAB作為主要的數(shù)學建模實現(xiàn)工具,大家往往更關心其科學計算本身,而并沒有注意它還有系統(tǒng)設計、系統(tǒng)仿真、代碼生成等產(chǎn)品開發(fā)功能,只要將數(shù)學模型遷移到Simulink中,借助基于模型的設計理念,就可以很快將數(shù)學模型轉化成產(chǎn)品,所以在“賽后重
研究篇”,重點介紹如何借助MATLAB實現(xiàn)從數(shù)學模型向產(chǎn)品的轉化,F(xiàn)在的讀者思路更開闊,而且有豐富的智能硬件可以應用,如何將模型、工具與智能經(jīng)驗結合起來,從而真正地進行創(chuàng)新、產(chǎn)品研發(fā),對于很多讀者來說,是非常有意義的事。
本書特色
縱觀全書,可發(fā)現(xiàn)本書的特點鮮明,主要表現(xiàn)在:
(1) 方法務實,學以致用。本書介紹的方法都是數(shù)學建模中的主流方法,都經(jīng)過實踐的檢驗,具有較強的實踐性。對于每種方法,本書基本都給出了完整、詳細的源代碼,這對于讀者來說,具有非常大的參考價值,很多程序可供讀者直接套用并加以學習。
(2) 知識系統(tǒng),結構合理。本書的內容編排從基本概念與技術,到真題實踐,再到重研究和競賽經(jīng)驗,使得概念、技術、實踐、經(jīng)驗四位一體,自然形成全書的知識體系。而對于具體的技術,也是脈絡清晰、循序漸進,按照數(shù)據(jù)建模、優(yōu)化、連續(xù)、評價、機理建模展開,內容上整體是從基礎技術入手,再到融會貫通。正因為有完整的知識體系,讀者讀起來才有很好的完整感,從而更利于理解數(shù)學建模的知識體系,這對于學習是非常有幫助的。
(3) 案例實用,易于借鑒。本書選擇的案例都是來自數(shù)學建模中的經(jīng)典案例和真實競賽題,并且?guī)в袛?shù)據(jù)和程序,所以很容易讓讀者對案例產(chǎn)生共鳴,同時可以利用案例的程序進行模仿式學習,所帶的程序也有助于提高讀者的學習效率。
(4) 理論與實踐相得益彰。本書的每個方法,除了理論講解,都配有一個典型的應用案例,讀者可以通過案例加深對理論的理解,同時理論也讓案例的應用更有說服力。技術的介紹都以實現(xiàn)實例為目的,同時提供大量技術實現(xiàn)的源程序,方便讀者學習。本書注重實踐和應用,秉承務實、貼近讀者的寫作風格。
(5)內容獨特,趣味橫生,文字簡潔,易于閱讀。很多方法和內容都是同類書籍中所沒有的,這無疑增加了本書的新穎性和趣味性。另外,在保證描述精準的前提下,我們摒棄了那些刻板、索然無味的文字,讓文字既有活力,又更易于閱讀。
如何閱讀本書
全書內容分為五個部分,故成五篇。
第一篇(基礎篇)主要介紹一些基本概念和知識,包括MATLAB在數(shù)學建模中的地位、數(shù)學模型的分類及各類需要用到的MATLAB技術,以及MATLAB編程入門。
第二篇(技術篇)是技術的主體部分,系統(tǒng)介紹了MATLAB建模的主流技術。這個部分又按照數(shù)學建模的類型分為五個方面:
(1) 第3~6章主要講數(shù)據(jù)建模技術,包括數(shù)據(jù)的準備、常用的數(shù)學建模方法、機器學習、灰色預測、神經(jīng)網(wǎng)絡以及小波分析。
(2) 第7~9章主要介紹優(yōu)化技術,包括標準規(guī)劃模型的求解、MATLAB全局優(yōu)化技術,由于蟻群算法也是比較經(jīng)典的全局優(yōu)化算法,但不包含在全局優(yōu)化工具箱中,所以單獨介紹了這個算法。
(3) 第10章介紹了連續(xù)模型的MATLAB求解方法。
(4) 第11章介紹的是評價型模型的求解方法。
(5) 第12章介紹的是機理建模的MATLAB實現(xiàn)方法。
第三篇(實踐篇),以歷年全國大學生數(shù)學建模競賽的經(jīng)典賽題為例,介紹MATLAB在其中的實際應用過程,包括詳細的建模過程、求解過程以及原汁原味的競賽論文,不僅讓讀者體會MATLAB的實戰(zhàn)技能,也能增強讀者的建模實戰(zhàn)水平。
第四篇(賽后重研究篇),主要介紹如何借助MATLAB的工程應用功能,將模型轉化成產(chǎn)品,并通過在轉化過程中強化反饋,倒逼模型和算法的提升。因為有很多模型不通過產(chǎn)品化,是很難發(fā)現(xiàn)其中缺陷的。
第五篇(經(jīng)驗篇),主要介紹數(shù)學建模的參賽經(jīng)驗、心得、技巧,以及MATLAB的學習經(jīng)驗,這些經(jīng)驗有助于競賽的準備和競賽成績的提升,至少讓讀者更從容地參與數(shù)學建模活動。
其中,前三篇為本書的重點內容,建議重點研讀;第四篇為選讀內容,適合賽后對研究或模型產(chǎn)品化感興趣的讀者;第五篇可以了解一下,在實際準備數(shù)學建模的過程中,如果遇到問題,可以再重新閱讀此篇。
讀者對象
數(shù)學建模參賽者; 數(shù)學、數(shù)學建模等學科的教師和學生;
從事數(shù)學建模相關工作的專業(yè)人士;
需要用到數(shù)學建模技術的各領域的科研工作者;
希望學習MATLAB的工程師或科研工作者,因為本書的代碼都是用MATLAB編寫的,所以對于希望學習MATLAB的讀者來說,也是一本很好的參考書;
其他對數(shù)學建模和MATLAB感興趣的人士。
致讀者
致教師
本書系統(tǒng)地介紹了MATLAB數(shù)學建模技術,可以作為數(shù)學、數(shù)學建模、統(tǒng)計、金融等專業(yè)本科生或研究生的教材。書中的內容雖然系統(tǒng),但也相對獨立,教師可以根據(jù)課程的學時和專業(yè)方向,選擇合適的內容進行課堂教學,其他內容則可以作為參考。授課部分,一般會包含第一篇、第二篇,如果課時較多,則可以增加其他章節(jié)中一些項目案例的學習。
在進行課程備課的過程中,如果您需要書中一些電子資料作為課件或授課支撐材料,可以直接給筆者發(fā)郵件(70263215@qq.com)說明您需要的材料和用途,筆者會根據(jù)具體情況,為您提供力所能及的幫助。
致學生
作為21世紀的大學生,數(shù)學建模是一項基本技能,尤其是對以后有志于做科研工作的學生來說更應掌握。數(shù)學建模競賽是非常好的競賽,不僅可以學習數(shù)學建模這一技能,而且還可以認識很多優(yōu)秀的小伙伴,跟這些小伙伴們一起備戰(zhàn)建模,相信也會感受到別樣且有意義的大學生活。
致專業(yè)人士
對于從事數(shù)學建模的專業(yè)人士,盡可以關注整個數(shù)學建模技術體系,因為本書的知識體系是當前數(shù)學建模書籍中體系相對完善的。此外,書中的算法案例和項目案例,也算是本書的特色,值得借鑒。
配套資源
配套程序和數(shù)據(jù)
為了方便讀者學習,作者將提供書中使用的程序和數(shù)據(jù),下載地址為:
http://www.ilovematlab.cn/thread-550185-1-1.html
如下載遇到問題,也可以直接發(fā)郵件至70263215@qq.com 與作者聯(lián)系。
配套教學課件
為了方便教師授課,我們也開發(fā)了本書配套的教學課件,如有需要,可以與作者聯(lián)系。
勘誤和支持
由于編寫時間倉促,加之作者水平有限,所以書中錯誤和疏漏之處在所難免。在此,誠懇地期待廣大讀者批評指正。如果您有什么建議,也可以直接將建議發(fā)送至以上郵箱。在技術之路上如能與大家互勉共進,我們也倍感榮幸! 對于書中出現(xiàn)的問題,將在論壇的勘誤部分進行修正, 勘誤地址為:
http://www.ilovematlab.cn/thread-550189-1-1.html
致 謝
感謝MathWorks官方文檔提供了最全面、最深入、最準確的參考材料,強大的官方文檔支持也是其他資料所無法企及的,同時感謝MATLAB中文論壇為本書提供的交流討論專區(qū)。感謝北京航空航天大學出版社陳守平老師一直以來的支持和鼓勵,使我們順利完成全部書稿。書中可能還存在值得商榷甚至錯漏之處,我們一定會用心改進。在此,誠懇地期待并感謝廣大讀者繼續(xù)批評指正。
作 者
2018年1月