MATLAB 활용

문제 해결을 위한 실제적인 입문서

Stormy Attaway 지음 | 여영구 , 조병완 , 문승재 옮김

아진 2015년 09월 17일 출간 종이책 : 2012년 03월 20일 출간

작품소개

책소개

『MATLAB 활용』은 프로그래밍 개념들과 MATLABⓡ 내장함수들의 사용법을 병행하여 소개한다. 변수, 할당, 입력/출력, 선택, 그리고 루프문들과 같은 기본적인 프로그래밍 개념들로부터 시작하며 이 책의 나머지 부분 모두에 걸쳐 문제가 제시되고 '프로그래밍 개념'과 '효율적인 방법'을 이용한 풀이를 수록하였다.

목차

PART 1 MATLABⓡ을 이용한 프로그래밍 입문
CHAPTER 1 MATLABⓡ 입문 3
1.1 MATLABⓡ 들어가기 4
1.2 MATLABⓡ 데스크탑 환경 5
1.3 변수와 할당문 6
1.4 표현 10
1.5 문자와 암호화 20
1.6 벡터와 행렬 23

CHAPTER 2 MATLABⓡ 프로그래밍 입문 49
2.1 알고리듬 50
2.2 MATLABⓡ 스크립트 51
2.3 입력과 출력 54
2.4 입력과 출력이 있는 스크립트 62
2.5 간단한 그래프를 생성하고 조정하는 스크립트 63
2.6 파일 입력/출력 입문(저장과 불러오기) 72
2.7 단일값을 반환하는 사용자 정의함수 78

CHAPTER 3 선택문 97
3.1 관계표현 98
3.2 If 문 101
3.3 If-Else 문 106
3.4 중첩된 If-Else 문 108
3.5 Switch 문 113
3.6 Menu 함수 116
3.7 MATLABⓡ의 "IS" 함수 118

CHAPTER 4 루프 133
4.1 For 루프 134
4.2 중첩된 For 루프 147
4.3 While 루프 158

CHAPTER 5 벡터화 코드 177
5.1 벡터와 행렬을 이용한 루프 178
5.2 벡터와 행렬에 대한 연산 179
5.3 함수 인수로서의 벡터와 행렬 181
5.4 논리벡터 183
5.5 코드의 벡터화 190
5.6 타이밍 194

CHAPTER 6 MATLABⓡ 프로그램 203
6.1 사용자 정의 함수들의 형태 204
6.2 MATLAB 프로그램 구조 213
6.3 적용: 메뉴구동 모듈형 프로그램 218
6.4 변수의 범위 225
6.5 디버깅 기법 230

CHAPTER 7 문자열의 처리 245
7.1 문자열 변수의 생성 246
7.2 문자열에 대한 연산 249
7.3 문자열에 대한 "Is" 함수 265
7.4 문자열과 숫자 형태 사이의 전환 266

CHAPTER 8 데이터 구조 : 셀 배열과 구조체 277
8.1 셀 배열 278
8.2 구조체 284
CHAPTER 9 고급 파일 입력과 출력 311
9.1 저급 파일 I/O 함수 312
9.2 스프레드쉬트 파일의 기록과 읽기 326
9.3 변수에 대한 MAT-파일의 사용 327

CHAPTER 10 고급 함수들 339
10.1 익명함수 340
10.2 함수 핸들의 사용 341
10.3 가변적 인수들의 수 345
10.4 중첩함수 351
10.5 되부름 함수 353

PART 2 MATLABⓡ을 이용한 문제풀이의 고급 주제들
CHAPTER 11 고급 그래프 기법 367
11.1 그래프 함수 368
11.2 동영상화 376
11.3 3차원 그래프 377
11.4 그래프의 조정 382
11.5 핸들 그래픽스와 그래프 속성 384
11.6 그래프 응용 397

CHAPTER 12 선형대수방정식의 행렬표현 417
12.1 행렬의 정의 418
12.2 선형 대수방정식 시스템에 대한 행렬풀이 430

CHAPTER 13 기본적인 통계, 탐색, 그리고 고르기 453
13.1 통계함수 454
13.2 집합연산 461
13.3 정렬 465
13.4 지수벡터 473
13.5 탐색 476

CHAPTER 14 시각과 사운드 489
14.1 사운드 파일 490
14.2 이미지 처리 492
14.3 그래픽 사용자 접속기 입문 502

CHAPTER 15 고급 수학 533
15.1 데이터에 대한 곡선접합 534
15.2 복소수 544
15.3 심볼 수학 551
15.4 미적분학: 적분과 미분 558

찾아보기 577

책 속으로

제 1장 : MATLABⓡ 입문은 표현방법, 연산자, 문자, 변수, 그리고 할당문들을 다루고 있다. 스칼라, 벡터, 그리고 행렬들과 이들을 처리하는 많은 내장함수들이 소개된다.

제 2장 : MATLABⓡ 프로그래밍 입문은 알고리듬과 스크립트의 개념을 소개한다. 여기에는 간단한 입출력과 코멘트가 포함된다. 스크립트를 이용하여 간단한 그래프를 생성하며 파일의 입출력을 수행한다. 마지막으로 하나의 값을 계산하여 반환하는 함수 형태를 이용하여 사용자 정의 함수의 개념이 소개된다.

제 3장 : 선택문은 관계표현 및 else와 elseif 절을 수반하는 if문에서의 이 표현의 사용을 다룬다. 메뉴로부터 선택하는 개념으로서 switch 문이 예시된다. 아울러 논리 참이나 거짓을 반환하는 함수가 소개된다.

제 4장 : 루프는 헤아리기(for)와 조건 루프(while)의 개념을 소개한다. 합산 및 헤아림과 같은 많은 일반적인 활용들이 다루어지고 있다. 아울러 중첩루프들이 소개된다. 또한 오류조사, 결합루프 및 선택문들과 같은 루프들의 보다 정교한 사용들이 다루어지고 있다.

제 5장 : 벡터화 코드는 벡터화 코드에 대한 개념을 소개하는데 이는 사실상 루프를 이용하여 코드를 재작성함으로써 내장함수들을 더욱 효율적으로 이용함을 의미함은 물론 MATLABⓡ에서는 연산들이 벡터와 행렬들을 통하여 수행될 수 있다는 사실을 의미한다. 코드의 벡터화에 유용한 함수들이 이 장에서 강조되고 있다. 코드의 속도를 파악하는 함수들도 소개된다.

이 책의 나머지 부분 전체에서는 처음 5개의 장들에서 제시되는 개념들을 바탕으로 하고 있다.

제 6장 : MATLABⓡ 프로그램은 스크립트와 사용자 정의 함수들에 대하여 좀 더 자세히 다루고 있다. 하나 이상의 값들을 반환하는 사용자 정의 함수들 및 아무것도 반환하지 않는 함수들이 소개된다. 사용자 정의 함수들을 호출하는 스크립트로 이루어지는 MATLAB 프로그램의 개념이 보기들과 함께 다루어진다. 보다 긴 메뉴구동 프로그램이 참조로 제시되지만 이는 생략될 수 있다. 부함수들과 변수들의 범위가 소개되며 아울러 약간의 디버깅 기법들이 소개된다.
이러한 프로그램 개념은 이 책의 나머지 부분 전체에서 이용되고 있다.

제 7장 : 문자열 처리는 많은 내장 문자열 처리함수들은 물론 문자열과 숫자 형태들 사이의 전환을 다루고 있다. 그래프 라벨과 입력 프롬프트에서 문자열을 사용하는 것을 포함하는 몇 가지 보기들이 제시된다.

제 8장 : 데이터 구조: 셀 배열과 구조체는 셀 배열과 구조체의 두 가지 주요 데이터 구조들을 소개한다. 일단 기본적인 구조를 다룬 후에 중첩구조와 구조들의 벡터와 같은 보다 복잡한 데이터 구조들이 소개된다. 셀 배열은 이후의 장들에서, 이를테면 9장에서의 파일 입력, 10장에서의 함수 입력인수의 변수 수, 그리고 11장에서의 그래프 라벨과 같은 몇 가지 응용들에서 이용되므로 중요한 것으로 간주되어 먼저 다루어지고 있다. 구조체에 관한 이 장의 나머지 부분은 생략할 수 있다.

제 9장 : 고급 입출력 파일은 파일의 열림과 닫힘을 필요로 하는 저급 파일 입출력 문들을 다룬다. 한 번에 전체 파일을 읽을 수 있는 함수들 및 한 번에 한 줄씩만을 읽는 것을 필요로 하는 함수들이 소개되며 그들의 사용에 있어서의 차이점들을 보여주는 보기들이 제시된다. 나아가 스프레드 파일들로부터 읽거나 이 파일에 기록하기 및 MATLABⓡ 변수들을 저장하는 .mat 파일들이 소개된다. 이 장에서는 셀 배열과 문자열 함수들이 광범위하게 사용된다.

제 10장 : 고급함수는 익명함수, 중첩함수, 그리고 되부름 함수들과 같은 함수들의 형태와 고급 속성들을 다룬다. 함수 핸들 및 익명함수와 함수-함수에서의 이의 활용이 소개된다. 함수에 대한 입력 및 출력인수에서 변수 번호를 부여하는 개념이 소개된다. 이는 셀 배열을 이용하여 수행된다. 이 장의 몇 가지 보기들에서 문자열 함수들이 사용되고 있다. 되부름 함수에 관한 부분은 이 장의 말미에 있으며 생략할 수 있다.

출판사 서평

이 책의 주요 내용
이 책의 주요내용은 다음과 같다:
■ 벡터화된 코드는 MATLABⓡ의 효율적 사용에 대한 중요성을 강조하기 위해 분리된 별도의 장으로 구성하였다.
■ 다음 내용들에 대한 보기들이 보완되었다:
- 저급 파일 입력 함수
- 그래프
- 그래프 사용자 접속기
- 함수 diff, meshgrid, tic, 그리고 ⓡ를 포함하는 벡터화된 코드
■ MATLABⓡ R2011a 버전의 사용
■ 3차원 행렬 및 부호없는 정수들과 같은 이미지 처리에서 이용되는 개념들을 제 1장에서 미리 소개
■ 핸들 그래픽스 입문은 고급 그래픽 기법들에 관한 제 11장으로 이동
■ 각 장 말미 연습문제들을 수정 보완
■ 심볼 수학에 대한 논의는 고급 수학을 다루는 제 15장으로 이동
■ 그래프의 라벨 붙이기를 개정
■ 변수 이름과 설명에 대한 향상된 기준을 제시
■ 모든 함수들의 말미에 end를 추가

주요 특징들
프로그래밍 개념과 내장함수를 나란히 소개
이 책의 가장 중요하고도 독특한 특징은 프로그래밍 개념들과 MATLABⓡ 내장함수들의 사용법을 병행하여 소개하고 있다는 점이다. 이 책은 변수, 할당, 입력/출력, 선택, 그리고 루프문들과 같은 기본적인 프로그래밍 개념들로부터 시작하며 이 책의 나머지 부분 모두에 걸쳐 문제가 제시되고 '프로그래밍 개념'과 '효율적인 방법'을 이용한 풀이가 소개되고 있다. 이는 모든 경우들에 있어서 지겨워질 때까지 소개되는 것은 아니고 개념을 얻기에 충분할 정도까지만 소개될 것이다.

조직적인 접근
이 책의 다른 핵심적인 특징은 개념들을 구축함에 있어서 매우 조직적이면서 병행적인 접근방법을 취하고 있다는 점이다. MATLABⓡ 책에서는 “나중에 이를 다룰 것이다”라는 문구와 함께 미리 내장함수나 속성들을 보여주고자 하는 경향이 있으나 이 책은 그러한 방법을 취하지 않는다. 모든 함수들은 보기들에서 사용되기 전에 다루어진다. 나아가 기본적인 프로그래밍 개념들이 조직적으로 주의깊게 설명될 것이다. 합을 계산하기 위한 루프, 조건 루프에서의 셈, 그리고 오류조사와 같은 매우 기본적인 개념들은 많은 책들에서는 찾아볼 수 없지만 이 책에서는 다루어질 것이다.

파일의 입력/출력
공학과 과학에서의 많은 응용들은 외부 파일에 저장된 대규모의 데이터 집합에 대한 처리를 수반한다. 대부분의 MATLABⓡ 책들은 적어도 save와 load 함수들은 다루고 있으며 어떤 경우에는 저급의 파일 입력/출력 함수들도 다루고 있다. 파일 입력과 출력은 많은 응용들에 있어서 너무나 기본적인 것이므로 이 책은 몇 가지의 저급 파일 입력/출력 함수들은 물론 스프래드쉬트 파일로부터의 읽기와 이 파일로의 저장을 다루고 있다. 나중의 장들은 또한 오디오 및 이미지 파일들을 다루고 있다. 이러한 파일 입력/출력 개념들은 점진적으로 소개되고 있다. 즉 먼저 제 2장에서 load와 save, 다음에 제 9장에서 저급 함수들이 소개되며 마지막으로 제 14장에서 사운드와 이미지가 소개되고 있다.

사용자 정의함수
사용자 정의함수들은 매우 중요한 프로그래밍 개념이지만 많은 경우 함수들의 형태들 및 함수 헤더에 대한 함수 호출과 같은 개념들 간의 차이들과 미묘한 점들이 초보자들을 매우 혼란스럽게 할 수 있다. 따라서 이 개념들은 점진적으로 소개되고 있다. 먼저 이해가 가장 쉬운 형태의 함수로서 하나의 값을 계산하여 반환하는 함수가 제 2장에 예시되어 있다. 이후에 값의 반환이 없는 함수 및 여러 개의 값들을 반환하는 함수들이 제 6장에서 소개되고 있다. 마지막으로 제 10장에서 고급 함수 특성들이 제시되고 있다.

고급 프로그래밍 개념들
기본적인 개념들 외에 문자열 처리, (구조체 및 셀 배열 등과 같은) 데이터 구조, 되부름, 익명함수, 그리고 함수에 대한 인수변수들의 수와 같은 일부 고급 프로그래밍 개념들을 다루고 있다. 정렬, 탐색, 그리고 인수화에 대해서도 언급되고 있다. 이들 모두 역시 조직적으로 접근되고 있는데 예를 들어 셀 배열은 이들이 파이 도표의 라벨 및 파일 입력함수에 이용되기 전에 다루어지고 있다.

문제풀이 도구
프로그래밍 개념들 이외에 많은 문제들의 풀이에 필요한 일부 기본적인 수학들이 소개될 것이다. 이에는 통계함수, 선형 대수방정식의 풀이, 그리고 데이터 곡선접합들이 포함된다. 복소수 및 일부 미적분(미분과 적분)의 사용에 대해서도 소개될 것이다. 기본적인 수학이 소개되고 작업수행을 위한 MATLABⓡ 내장함수들이 언급될 것이다.

그래프, 이미지, GUI
이 책의 앞부분(제 2장)에서 간단한 2차원 그래프를 소개함으로써 이 책 전체에 걸쳐 그래프 보기들을 이용할 수 있도록 하였다. 제 11장은 더욱 많은 그래프 형태와 맞춤형 그래프의 작성을 보여주며 그래픽 속성들이 MATLAB에서 어떻게 다루어지는가를 보여준다. 이 장은 문

작가정보

저자(글) Stormy Attaway

번역 여영구

번역 조병완

번역 문승재