基本信息

书名:北航 MATLAB面向对象编程：从入门到设计模式（第2版）

定价：69元

作者:徐潇 李远

出版社：北京航空航天大学出版社

出版日期：2017-10-01

ISBN：9787512424029

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版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

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内容提要

本书分为4 部分： 部分是面向对象编程初级篇，主要介绍MATLAB 面向对象编程的基础知识和语法；第2 部分是面向对象编程中级篇，主要介绍面向对象编程的中概念，方便读者在编程中遇到问题时查询；第3 部分是设计模式篇，把面向对象的编程方法应用到实际问题中，并从实际问题中抽象出一般的解决方法，即设计模式；第4 部分是框架篇，主要介绍构建在面向对象和设计模式基础之上的MATLAB测试框架，括单元测试框架和性能测试框架。

本书既可作为高等院校MATLAB 课程的辅助读物，也可作为从事科学计算、程序设计等工作的科研人员的参考用书。

作者介绍

徐潇：MathWorks开发部MATLAB架构C 软件工程师。计算物理学博士，研究方向为电子结构计算、密度泛函算法开发；计算机硕士，研究方向为图像处理。2004年，开始使用MATLAB，在科研编程中遇到了开发程序难以维护的困难，花了很多时间用于改进程序但效果总不尽如人意。2009年，开始使用MATLAB面向对象编程，发现工程进度被迅速加快，于是萌生了写一本介绍MATLAB 面向对象编程书的念头。2011年，在美国取得博士学位之后入职MathWorks，从理科科研工作者和多年的MATLAB爱好者，成为一名MATLAB语言的设计开发和实现的软件工程师。2016年，作者在MATLAB中文论坛开辟了技术专栏（http://www.ilovematlab.cn/forum-219-1.html），和大家分享的行业应用技术和MATLAB编程理念，旨在推动软件工程中的现代手段在MATLAB科学工程计算项目中的使用，帮助科学家和工程师们更有效地解决复杂的科研问题。本书凝结了作者多年的科研和工作经验以及对MATLAB语言的理解，希望能对各种规模的科学工程计算项目的MATLAB使用者有所启发。

李远：本、硕毕业于北方交通大学，在美国的维克弗斯特大学取得物理学博士学位。2014年回国创建北醒（北京）光子科技有限公，专注于固态激光雷达的研发和生产，产品应用于无人驾驶、无人机和机器人等领域。希望这本《MATLAB面向对象编程——从入门到设计模式（第2版）》能够给工程科学领域的工作者带来方便，尤其对于一些需要长期使用而且不断更新的程序。

目录

部分面向对象编程初级篇

章面向过程编程和面向对象编程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1什么是面向过程编程. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 3

1.2什么是面向对象编程. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 4

1.2.1什么是对象. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 4

1.2.2什么是类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 4

1.2.3什么是统一建模语言. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 6

1.3面向过程编程有哪些局限性. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 9

1.4面向对象编程有哪些优点. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 13

第2 章MATLAB 面向对象编程入门. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 16

2.1如何定义一个类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 16

2.2如何创建一个对象. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 17

2.3类的属性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.3.1如何访问对象的属性. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 19

2.3.2什么是属性的默认值. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 19

2.3.3什么是常量属性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 21

2.3.4什么是独立属性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 21

2.3.5什么是隐藏属性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 25

2.4类的方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.4.1如何定义类的方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 26

2.4.2如何调用类的方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 27

2.4.3点调用和函数调用类方法的区别. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 29

2.4.4什么是方法的签名. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 29

2.4.5类、对象、属性和方法之间的关系. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 32

2.4.6如何用disp 方法定制对象的显示. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.5类的构造函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 35

2.5.1什么是构造函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 35

2.5.2如何在构造函数中给属性赋值. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 36

2.5.3如何让构造函数接受不同数目的参数. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 36

2.5.4什么是默认构造函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 37

2.5.5用户要定义构造函数吗. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 38

2.6类的继承. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 39

2.6.1什么是继承. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 39

2.6.2为什么子类构造函数需要先调用父类构造函数. . . . . . . . . . . . . .. . . . 43

2.6.3在子类方法中如何调用父类同名方法. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 45

2.6.4什么是多态. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 46

2.7类之间的基本关系：继承、组合和聚集. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 47

2.7.1如何判断B 能否继承A . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

2.7.2企鹅和鸟之间是不是继承关系. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 48

2.7.3如何把类组合起来. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 49

2.7.4什么是组合聚集关系. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 51

2.8Handle 类的set 和get 方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

2.8.1什么是set 方法. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

2.8.2什么是get 方法. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

2.9类的属性和方法的访问权限. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 56

2.9.1什么是public、protected 和private 权限. . . . . . . . . . . . . . . . .. . 56

2.9.2如何设置类的属性和方法的访问权限. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 59

2.9.3如何更细粒度地控制访问权限. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 60

2.9.4MATLAB 对属性访问的控制与C 和Java 有什么不同. . . . . . . . . . . . 62

2.10clear classes 到底清除了什么. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 63

2.11对象根据类定义的改变而自动更新. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 64

第3 章MATLAB 的句柄类和实体值类. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 66

3.1引子：参数是如何传递到函数空间中去的. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 66

3.2MATLAB 的Value 类和Handle 类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

3.2.1什么是Value 类和Handle 类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

3.2.2Value 类对象和Handle 类对象复制有什么区别.. . . . . . . . . . . . . . . . 72

3.2.3Value 类对象和Handle 类对象赋值有什么区别.. . . . . . . . . . . . . . . . 73

3.2.4Value 类对象和Handle 类对象当作函数参数有什么区别. . . . . . . . . . . . . 76

3.2.5Value 类对象和Handle 类对象作为默认值有什么区别. . . . . . . . . . . . . . 77

3.2.6什么情况下使用Value 类或Handle 类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

3.3类的析构函数（Destructor） . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

3.3.1什么是对象的生存周期. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 83

3.3.2什么是析构函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 84

3.3.3对Object 使用clear 会发生什么. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

3.3.4对Object 使用delete 会发生什么. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

3.3.5什么情况下delete 方法会被自动调用. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

3.3.6出现异常时delete 函数如何被调用. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

3.3.7什么情况下用户需要自己定义一个delete 方法. . . . . . . . . . . . . . . . . 92

第4 章事件和响应. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95

4.1事件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 95

4.1.1什么是事件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 95

4.1.2如何定义事件和监听事件. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 96

4.1.3为什么需要事件机制. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 97

4.2发布者通知观察者，但不传递消息. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 98

4.3发布者通知观察者，并且传递消息. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 100

4.4删除listener . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

第5 章MATLAB 类文件的组织结构. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 104

5.1如何使用其他文件夹中类的定义. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 104

5.2如何把类的定义和成员方法的定义分开. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 105

5.3如何定义类的局部函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 106

5.4如何使用Package 文件夹管理类. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

5.4.1Package 中的类是如何组织的. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 108

5.4.2如何使用Package 中的某个类. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

5.4.3如何导入Package 中的所有类. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

5.5函数和类方法重名到底调用谁. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 109

5.6Package 中的函数和当前路径上的同名函数谁有优先级. . . . . . . . . . . . 110

第6 章MATLAB 对象的保存和载入. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 112

6.1save 和load 命令. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

6.1.1对象的save 和load 操作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

6.1.2MAT 文件中保存了对象中的哪些内容. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 112

6.1.3如果类的定义在save 操作之后发生了变化.. . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

6.2saveobj 和loadobj 方法. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

6.2.1如何定义saveobj 方法. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

6.2.2如何定义loadobj 方法. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

6.3继承情况下的saveobj 和loadobj 方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

6.3.1存在继承时如何设计saveobj 方法. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

6.3.2存在继承时如何设计loadobj 方法. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

6.4什么是瞬态属性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 123

6.5什么是装载时构造（ConstructOnLoad） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

第7 章面向对象的GUI 编程：分离用户界面和模型. . . . . . . . . . . . . .. . 127

7.1如何用GUIDE 进行GUI 编程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

7.2如何用面向过程的方式进行GUI 编程. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

7.3如何用面向对象的方式进行GUI 编程. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

4MATLAB 面向对象编程——从入门到设计模式（第2 版）

7.4模型类中应该括什么. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 134

7.5视图类中应该括什么. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 135

7.6控制器类中应该括什么. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 138

7.7如何把Model、View 和Controller 结合起来. . . . . . . . . . . . . . .. . . 139

7.8如何测试MVC 的GUI 程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

7.9如何设计多视图的GUI 以及共享数据. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

7.10如何设计GUI 逻辑架构. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

7.11如何使用GUI Layout Toolbox 对界面自动布局. . . . . . . . . . . . . . . . 151

7.11.1为什么需要布局管理器. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 151

7.11.2纵向布局器VBox 类. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

7.11.3横向布局器HBox 类. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

7.11.4选项卡布局器TabPanel 类. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

7.11.5网格布局器Grid 类. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

7.11.6GUI Layout 的复合布局. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 157

7.11.7把GUI Layout Toolbox 和MVC模式结合起来. . . . . . . . . . . . . . . . 158

7.11.8GUI Layout Toolbox 两个版本的说明. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 160

第2 部分面向对象编程中级篇

第8 章类的继承进阶. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .163

8.1继承结构下的构造函数和析构函数. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 163

8.1.1什么情况需要手动调用基类的构造函数. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 163

8.1.2什么情况可以让MATLAB 自动调用基类的构造函数. . . . . . . . . . . . . . 164

8.1.3常见错误：没有提供默认构造函数. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 166

8.1.4在构造函数中调用哪个成员方法. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 167

8.1.5析构函数被调用的顺序是什么. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 168

8.2MATLAB 的多重继承. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 169

8.2.1什么情况下需要多重继承. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 169

8.2.2什么是多重继承. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 170

8.2.3构造函数被调用的顺序是什么. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 172

8.2.4多重继承如何处理属性重名. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 172

8.2.5多重继承如何处理方法重名. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 174

8.2.6什么是钻石继承. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 175

8.2.7如何同时继承Value 类和Handle 类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

8.3如何禁止类被继承. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 180

第9 章类的成员方法进阶. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

9.1Derived 类和Base 类同名方法之间有哪几种关系. .. . . . . . . . . . . . . . 182

9.1.1Derived 类的方法覆盖Base 类的方法. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 182

9.1.2Derived 类的方法可以扩充Base 类的同名方法. .. . . . . . . . . . . . . . . 183

9.1.3Base 类的方法可以禁止被Derived 类重写. .. . . . . . . . . . . . . . . . . 184

9.2什么是静态方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 184

9.3同一个类的各个对象如何共享变量. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 186

9.3.1什么情况下各个对象需要共享变量. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 186

9.3.2如何共享Constant 属性. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

9.3.3如何共享变量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 187

0 章抽象类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 189

10.1什么是抽象类和抽象方法. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 189

10.2为什么需要抽象类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 190

10.3如何使用抽象类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 191

10.3.1抽象类不能直接用来声明对象. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 191

10.3.2子类要实现所有的抽象方法. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 192

1 章对象数组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 195

11.1如何把对象串接成数组. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 195

11.2如何直接声明对象数组. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 196

11.3如何使用findobj 函数寻找特定的对象.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

11.4如何利用元胞数组把不同类的对象组合到一起. . . . . . . . . . . . . .. . . 201

11.5什么是转换函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 203

11.6如何利用转换函数把不同类的对象组合到一起. . . . . . . . . . . . . .. . . 204

11.7如何用同类（Heterogeneous）数组盛放不同类对象. . . . . . . . . . . . . 205

11.7.1为什么需要同类数组. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 205

11.7.2含有不同类对象的数组类型. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 207

11.7.3使用同类要避免哪些情况. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 209

11.7.4如何向量化遍历数组中对象的属性. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 209

11.7.5如何设计成员方法使其支持向量化遍历. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 211

2 章类的运算符重载. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

12.1理解MATLAB 的subsref 和subsasgn 函数. . . . . . . . . . . . . . . . .. 213

12.1.1MATLAB 如何处理形如a(1,:) 的表达式. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 213

12.1.2MATLAB 如何处理形如a1,:} 的表达式. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 214

12.1.3MATLAB 如何处理形如s.f 的表达式. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 215

12.2如何重载subsref 函数. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

6MATLAB 面向对象编程——从入门到设计模式（第2 版）

12.3如何重载subsasgn 函数. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

12.4什么情况下重载下标运算符. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 218

12.5如何重载plus 函数. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

12.6MATLAB 的Dispatching 规则是什么. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220

12.7如何判断两个对象是否相同. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 221

12.8如何让一个对象在行为上像一个函数. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 223

12.9MATLAB 中哪些运算符允许重载. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 226

12.10实例：运算符重载和量纲分析. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 227

12.10.1如何表示量纲. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 227

12.10.2需求和设计：加法和法. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 229

12.10.3需求和设计：乘法和除法. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 232

3 章枚举类型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 237

13.1为什么需要枚举类型(Enumeration) . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 237

13.2什么是枚举类型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 241

13.3枚举类型应用实例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 243

13.3.1枚举类型的属性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 243

13.3.2枚举类型的方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 244

13.3.3枚举类型对象数组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 246

13.3.4从基本数据类型中派生枚举类型. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 247

4 章超类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 249

14.1什么是超类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 249

14.2如何获得一个类的meta.class 对象.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

14.3meta.class 对象中有些什么内容. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 252

14.4如何手动克隆一个对象. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 253

14.5如何使用matlab.mixin.Copyable 自动克隆一个对象. . . . . . . . . . . . . . 259

第3 部分设计模式篇

5 章面向对象程序设计的基本思想. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

15.1单一职责原则. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 266

15.2开放与封闭原则. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 268

15.3多用组合少用继承原则. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 269

15.4面向接口编程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 271

6 章创建型模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .276

16.1工厂模式：构造不同种类的面条. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 276

16.1.1简单工厂模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 276

16.1.2工厂模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 280

16.1.3工厂模式总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 282

16.1.4如何进一步去掉switch/if 语句. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283

16.1.5抽象工厂. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 285

16.1.6抽象工厂模式总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 287

16.2单例模式：给工程计算添加一个LOG 文件. .. . . . . . . . . . . . . . . . . 288

16.2.1如何控制对象的数量. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 288

16.2.2如何删除一个Singleton 对象. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290

16.2.3应用：如何装一个对象供全局使用. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 291

16.3建造者模式：如何用MATLAB 构造一辆自行车.. . . . . . . . . . . . . . . 293

16.3.1问题的提出. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 293

16.3.2应用：建造者模式为大规模计算做准备工作. . . . . . . . . . . . . .. . . . . 297

16.3.3建造者模式总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 298

7 章装饰者模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .302

17.1装饰者模式的引入. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 302

17.2面馆菜单代码. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 304

17.3装饰者模式总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 306

8 章行为模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 308

18.1观察者模式：用MATLAB 实现观察者模式.. . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

18.1.1发布和订阅的基本模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 308

18.1.2订阅者查询发布者的状态. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 311

18.1.3把发布者和订阅者抽象出来. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 312

18.1.4观察者模式总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 313

18.2策略模式：分离图像数据和图像处理算法. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 316

18.2.1问题的提出. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 316

18.2.2应用：更复杂的分离数据和算法的例子. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 320

18.2.3策略模式总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 321

18.3遍历器模式：工程科学计算中如何遍历大量数据. . . . . . . . . . . . .. . . 323

18.3.1问题的提出. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 323

18.3.2聚集和遍历器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 324

18.3.3遍历器模式总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 328

18.4状态模式：用MATLAB 模拟自动贩卖机. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 329

18.4.1使用if 语句的自动贩卖机. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329

8MATLAB 面向对象编程——从入门到设计模式（第2 版）

18.4.2使用状态模式的自动贩卖机. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 335

18.4.3状态模式总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 340

18.5模板模式：下面条和煮水饺有什么共同之处. . . . . . . . . . . . . .. . . . . 341

18.5.1抽象下面条和煮水饺的过程. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 341

18.5.2应用：把策略和模板模式结合起来. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 346

18.5.3模板模式总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 347

18.6备忘录模式：实现GUI 的undo 功能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348

18.6.1如何记录对象的内部状态. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 348

18.6.2应用：如何利用备忘录模式实现GUI 的do 和undo 操作. . . . . . . . . . . . 351

18.6.3备忘录模式总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 356

第4 部分框架篇

9 章MATLAB 单元测试框架. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 359

19.1框架概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 359

19.2基于函数的单元测试构造. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 359

19.3getArea 函数的单元测试: 版本I . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

19.4getArea 函数的单元测试: 版本II 和版本III . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366

19.5测试的准备和清理工作: Test Fixture . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 369

19.6验证方法: Types of Qualification . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 371

19.7测试方法论和用测试驱动开发. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 375

19.7.1开发流程概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 375

19.7.2用测试驱动开发：fibonacci 例. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377

19.7.3用测试驱动开发：运算符重载和量纲分析. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 381

19.8基于类的单元测试. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 393

19.8.1getArea 函数的基于类的单元测试. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 393

19.8.2MVC GUI 的基于类的单元测试. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 395

第20 章MATLAB 性能测试框架. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 401

20.1为什么需要MATLAB 性能测试框架. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401

20.2基于类的性能测试框架. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 403

20.2.1构造测试类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 403

20.2.2测试结果解析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 405

20.3误差范围和置信区间. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 407

20.4性能测试的适用范围讨论. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 410

附录

附录A 综合实例：如何把面向过程的程序转成面向对象的程序. . . . . . . . . . . 413

附录B MATLAB 数据结构：containers.Map . . . . . . . . . . . . . . . 425

B.1containers.Map 简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 425

B.2数组、元胞数组和结构体的局限性. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 426

B.3用containers.Map 来记录号码簿. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428

B.4containers.Map 的属性和成员方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 429

B.5containers.Map 的特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 430

B.5.1containers.Map 可以不断地扩张且不需要预分配. . . . . . . . . . . . . . . .430

B.5.2containers.Map 可以作为参数在函数内部直接修改. . . . . . . . . . . . . . .431

B.5.3containers.Map 可以增强程序的可读性. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 431

B.5.4containers.Map 提供对数据的快速查找. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 431

B.6containers.Map 的使用实例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 433

B.6.1用来存放元素周期表. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 433

B.6.2用来实现快速检索. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 433

附录C MATLAB 数据结构：table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435

C.1table 简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 435

C.1.1为什么需要table 数据结构. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435

C.1.2通过导入数据构造table 对象. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

C.1.3调用table 构造函数来构造table 对象. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

C.1.4通过转换函数构造table 对象. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437

C.2访问table 中的数据. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438

C.3table 的操作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 439

C.3.1删除行列. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 439

C.3.2添加行列. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 440

C.3.3合并table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 441

C.3.4操作列数据. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 442

C.3.5排序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 444

C.3.6筛选和查找. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 445

C.3.7输出到文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 445

C.4其他数据类型之间和table 相互转换. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446

C.5table 之间的操作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 449

C.6table 的属性和支持的操作. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 452

10MATLAB 面向对象编程——从入门到设计模式（第2 版）

附录D 对函数的输入进行检查和解析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454

D.1为什么要对函数的输入进行检查. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 454

D.2validateattributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 454

D.2.1validateattributes 的基本使用. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 454

D.2.2validateattributes 的额外提示信息. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 455

D.2.3validateattributes 支持的检查类型和属性. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 457

D.3validatestring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 458

D.4inputParser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 459

D.4.1inputParser 的基本使用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 459

D.4.2inputParser 的可选参数和默认参数值设置. . . . . . . . . . . . . . . . .. . 461

D.4.3inputParser 和validateattributes 联合使用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462

D.4.4inputParser 的参数名–参数值对的设置. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 462

D.4.5inputParser 解析结构体的输入. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 465

D.5引子：为什么需要MATLAB 的单元测试系统.. . . . . . . . . . . . . . . . 466

参考文献. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468

写在后. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 469

编辑推荐

MATLAB面向对象编程—从入门到设计模式（第2版）
　　本书是市面上由MATLAB语言开发工程师撰写的MATLAB编程书籍，凝结了作者多年的科研和工作经验以及对MATLAB语言的深刻理解，旨在推动软件工程的手段在MATLAB科学工程计算项目中的应用，帮助科学家和工程师更有效地解决复杂的科研问题。
　　第2版较版增加了100多页的内容，括单元测试系统、数据结构、APPDesigner等新版本中才有的内容，更全面，更实用。
　　本书上一版部分读者评论如下：
　　MATLAB程序开发，比市面上抄Help的书强太多。这本书主要是讲设计模式的，特别适合有用户界面、存储、计算等多个复杂功能模块的程序。用MATLAB的面向对象功能，比用c++之类开发速度能快很多，还能利用积累的MATLAB代码。

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