MATLAB数学建模方法与实践（第4版）_卓金武萨和雅王鸿钧_9787512439955

本书从数学建模的角度介绍了MATLAB的应用，涵盖了绝大部分数学建模问题的MATLAB求解方法。全书共5篇。第一篇是基础篇，主要介绍一些基本概念和知识，包括MATLAB在数学建模中的地位、数学模型的分类及各类需要用的MATLAB技术，以及MATLAB编程入门；第二篇是技术篇，系统介绍MATLAB建模的主流技术，包括数据建模技术(数据的准备、常用的数学建模方法、机器学习方法、灰色预测方法、神经网络方法以及小波分析方法)、优化技术(标准规划问题的求解、遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法等全局优化算法)、连续模型、评价模型以及机理建模的MATLAB实现方法；第三篇是实践篇，以历年中国大学生数学建模竞赛(CUMCM)的经典赛题为例，介绍MATLAB在其中的实际应用过程，包括详细的建模过程、求解过程以及原汁原味的竞赛论文；第四篇是赛后重研究篇，主要介绍如何借助MATLAB的工程应用功能将模型转化成产品；第五篇是经验篇，主要介绍数学建模的参赛经验、心得、技巧，以及MATLAB的学习经验，这些经验会有助于竞赛的准备和竞赛成绩的提升，至少让参赛者能够更从容地参与数学建模活动。

本书特别适合作为数学建模竞赛的培训教材或参考用书，也可作为大学数学实验、数学建模以及数据挖掘课程的参考用书，还可供广大科研人员、学者、工程技术人员参考。

一、内容的主要变化

在《MATLAB在数学建模中的应用》第2版出版两年后，也就是2016年，跟北京航空航天大学出版社陈守平老师讨论第3版的规划，当时就感觉受到书名的限制，有些内容不容易展开。有几位从事数学建模教育工作的读者也曾发邮件反馈内容的设置问题，其中一点就是能不能调整书名。所以第2版之后，便调整了书名，原因有三：一是新书名的外延更广阔些；二是部分院校在选用作为教材时避免书名局限的问题；三是，也是最重要的原因，经历了两版以后，数学建模和MATLAB发展了，书中的内容也应该有相应的变化。

从第3版开始，书名变更为《MATLAB数学建模方法与实践》。除了书名外，全书的布局和内容也有较大的变化，内容上更适合数学建模竞赛的训练，包括基础、技术、实践、赛后重研究和经验五个部分，由浅入深，层层递进。作为主体的技术部分，是按照数学建模赛题的类型展开的，并且将数学模型分为数据、优化、连续、评价、机理建模五个类型。MATLAB技术的介绍也是按照这五类展开，正好对应这五个类型问题需要的建模方法以及这些方法的MATLAB实现。这样安排更便于参赛者准备竞赛，有利于快速对数学建模有全面的认识，快速激发对数学建模的兴趣，建立信心。

增加赛后重研究篇，想法与组委会设立赛后重研究的初衷一致。数学建模是非常有用的技术，不能止步于竞赛，而是应该让它在科研和产业界发挥更大、更实质性的作用。MATLAB作为主要的数学建模实现工具，大家往往更关心的是科学计算本身，而没有注意它还有系统设计、系统仿真、代码生成等产品开发功能，只要将数学模型迁移到Simulink中，借助基于模型的设计理念，就可以很快地将数学模型转化成产品。所以，赛后重研究篇重点介绍如何借助MATLAB实现从数学模型到产品的转化。现在的读者思路更开阔，又有丰富的智能硬件可供应用，因此，如何将模型、工具与智能经验结合起来，用于真正的创新和产品研发，这对于很多读者来说，也是建模之后感觉非常酷且有意义的事情。

经过修订，第4版主要有三个变化：

(1) 实践篇增加了从近年真题中甄选的两个新的案例高温作业服的优化设计(CUMCM2018A)和炉温曲线的机理建模与优化（CUMCM2020A），替换了两个案例（其中一个案例融合到技术篇中）。

(2) 在技术篇的第7章中，增加了规划模型的MATLAB求解模式和应用实例：彩票中的数学（CUMCM2002B），前者可帮助读者更高效地求解规划模型，后者是一个规划模型的求解实例。

(3) 对部分内容进行了更新和完善，主要是因MATLAB版本升级或技术进步而需要更新的内容，以及根据部分读者的反馈，对不足或缺陷进行了完善和更正。

二、本书特色

纵观全书，可以发现本书的特点鲜明，主要表现在：

（1）方法务实，学以致用。本书介绍的方法都是数学建模中的主流方法，都经过实践的检验，具有较强的实践性。对于每种方法，本书基本都给出了完整、详细的源代码，这对于读者来说，具有非常大的参考价值，很多程序可供读者直接套用并加以学习。

（2）知识系统，结构合理。本书的内容编排从基本概念与技术，到真题实践，再到重研究和竞赛经验，使得概念、技术、实践、经验四位一体，自然形成全书的知识体系。而对于具体的技术，也是脉络清晰、循序渐进，按照数据建模、优化、连续、评价、机理建模展开，内容上整体是从基础技术入手，再到融会贯通。正因为有完整的知识体系，从而更有利于理解数学建模的知识体系，这对于读者学习是非常有帮助的。

（3）案例实用，易于借鉴。本书选择的案例都是来自数学建模中的经典案例和真实赛题，并且带有数据和程序，所以很容易让读者对案例产生共鸣，同时可以利用案例的程序进行模仿式学习，所带的程序也有利于提高读者的学习效率。

（4）理论与实践相得益彰。对于本书的每种方法，除了理论讲解外，都配有一个典型的应用案例，读者可以通过案例加深对理论的理解，同时理论也让案例更有信服力。技术方面，以实现实例为目的，并且提供了大量技术实现的源程序，方便读者学习。本书注重实践和应用，作者秉持务实、贴近读者的写作风格。

（5）内容独特，趣味横生，文字简洁，易于阅读。很多方法和内容都是同类书籍中鲜有的，这无疑增加了本书的新颖性和趣味性。另外，本书编写过程中，以保证描述精准为前提，摒弃了那些刻板、索然无味的文字，让文字既有活力，又更易于阅读。

三、如何阅读本书

全书内容分为五个部分，即五篇。

第一部分是基础篇，主要介绍一些基本概念和知识，包括MATLAB在数学建模中的地位、数学模型的分类及各类需要用到的MATLAB技术，以及MATLAB编程入门。

第二部分是技术篇，是技术的主体部分，系统介绍MATLAB建模的主流技术。这一部分按照数学建模的类型分为五个方面：

（1）第3~6章主要介绍数据建模技术，包括数据的准备、常用的数据建模方法、机器学习方法、灰色预测方法、神经网络方法以及小波分析方法。

（2）第7~9章主要介绍优化技术，包括标准规划模型的求解、MATLAB全局优化算法。虽然蚁群算法也是比较经典的全局优化算法，但不包含在全局优化工具箱中，所以用单独一章介绍这个算法。

（3）第10章介绍连续模型的MATLAB求解方法。

（4）第11章介绍评价型模型的MATLAB求解方法。

(5) 第12章介绍机理建模的MATLAB实现方法。

第三部分是实践篇，以历年中国大学生数学建模竞赛(CUMCM)的经典赛题为例，介绍MATLAB在其中的实际应用过程，包括详细的建模过程、求解过程以及原汁原味的竞赛论文，不仅有助于读者提高MATLAB的实战技能，而且能增强读者的建模实战水平。

第四部分是赛后重研究篇，主要介绍如何借助MATLAB的工程应用功能，将模型转化成产品，并在转化过程中强化反馈，倒逼模型和算法的提升。因为很多模型若不通过产品化，则很难发现其缺陷。

第五部分是经验篇，主要介绍数学建模竞赛的参赛经验、心得、技巧以及MATLAB的学习经验。这些经验有助于您为竞赛做准备和提升竞赛成绩，至少也能让您参与数学建模活动更有信心。

其中，前三篇为本书的重点内容，建议重点研读；第四篇为选读内容，适合对赛后重研究或模型产品化感兴趣的读者阅读；第五篇可以了解一下，在实际准备数学建模的过程中，当遇到问题而感到茫然时，可以再重新阅读此篇。

四、读者对象

数学建模参赛者；

数学、数学建模等学科的教师和学生；

从事数学建模相关工作的专业人士；

需要用到数学建模技术的各领域的科研工作者；

希望学习MATLAB的工程师或科研工作者(因为本书的代码都是用MATLAB编写的，所以对于希望学习MATLAB的读者来说，也是一本很好的参考书)；

其他对数学建模和MATLAB感兴趣的人士。

五、致读者

致教师

本书系统地介绍了MATLAB数学建模技术，可以作为数学、数学建模、统计、金融等专业本科或研究生的教材。书中的内容虽然系统，但也相对独立，教师可以根据课程的学时安排和专业方向的侧重，选择合适的内容进行课堂教学，其他内容则可以作为参考。授课部分，一般会包含第一篇和第二篇，而如果课时较多，则可以增加其他章节中的一些项目案例进行教学。

在备课的过程中，如果您需要书中的一些电子资料作为课件或授课支撑材料，可以直接给作者发邮件（70263215@qq.com）说明您需要的材料和用途，作者会根据具体情况，为您提供力所能及的帮助。

致学生

作为21世纪的大学生，数学建模是一项基本技能，尤其是对以后有志于成为科研工作者、工程师、设计师等的学生来说更应掌握。数学建模竞赛是非常好的竞赛，不仅可以学习数学建模这一技能，而且可以认识很多优秀的小伙伴，跟这些小伙伴一起备战建模，相信您会感受到别样且有意义的大学生活。

致专业人士

对于从事数学建模的专业人士来说，可以关注整个数学建模技术体系，因为本书应该算是在当前数学建模书籍中知识体系相对比较完善的。此外，书中的算法案例和项目案例是本书的特色，值得推荐。

六、配套资源

配套程序和数据

(1) MATLAB中文论坛下载

为了方便读者学习，书中使用的程序和数据可以通过以下网址下载：

https://www.ilovematlab.cn/thread-550185-1-1.html

(2) 北京航空航天大学出版社下载

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