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『매트랩 프로그래밍』은 자연과학과 공학을 전공하는 학생들이 매트랩을 이용하여 전공에서 다루어지는 다양한 과학적 또는 공학적 문제를 효율적으로 해결할 수 있는 능력을 배양하는 것을 목적으로 하여 쓰여 졌다. 저자들은 이 책의 독자층을 매트랩에 대한 초심자와 중급자로 정하고, 초심자의 입장에서는 프로그래밍에 대한 정확한 이해를 할 수 있도록 하였고 중급자 입장에서는 수치해석을 이용하여 다양한 공학적인 문제를 해결할 수 있도록 하였다. 특히 다년간의 강의를 통해 느꼈던 학생들이 어려워하는 점들을 좀 더 이해하기 쉽게 쓰려고 많은 노력을 기울였다.

스마트폰과 더불어 인공지능 기술의 발전은 우리의 일상생활에 일대 변혁을 가져왔고, 문화와 모든 서비스에서 컴퓨터 의존도를 높여, 이제는 컴퓨터가 없는 일상생활을 상상할 수 없게 되었다.
컴퓨터 기반의 서비스를 이용하는 일상과 비슷하게, 학문의 연구에 있어서도 컴퓨터의 의존도는 날로 높아져 가고 있다. 사회과학, 자연과학, 공학 등 그 어떤 분야의 학문에서도 컴퓨터를 사용하지 않고 연구하는 것을 생각할 수 없는 환경이 되었으며, 그 중에 자연과학과 공학 분야는 다른 어떤 분야보다 컴퓨터에 대한 의존도가 높다고 할 수 있다.
이런 환경 가운데 자연과학 또는 공학 분야에서 컴퓨터를 이용해서 문제를 해결하는 과정은 주어진 문제를 수학적으로 모델링하여 수치해석 기법으로 프로그래밍하고, 그 프로그램을 실행하여 결과를 구한 후, 수치적 또는 시각적으로 표시하여 분석하는 일련의 과정이라고 말할 수 있다. 이때, 결과 분석에서 시각적으로 표현한 결과는 수치적으로 표현한 것보다 훨씬 직관적으로 그 문제를 이해할 수 있게 해 준다. 매트랩은 과학적 또는 공학적인 문제를 컴퓨터를 이용하여 효율적으로 해결할 수 있도록 프로그래밍과 수치해석을 위한 다양한 기능을 제공하는 도구로서 해결한 문제의 결과를 시각적으로 표현해주는 강력한 기능을 가지고 있어 그 문제를 직관적으로 쉽게 이해할 수 있도록 도와준다. 매트랩은 문제해결의 전 과정에서 효율적으로 사용될 수 있는 매우 유용한 도구이다.

이 책의 구성과 내용

이 책은 크게 매트랩을 이용한 프로그래밍, 그래프를 이용한 주어진 데이터의 시각적 표현, 그리고 매트랩을 이용한 수치해석의 세 부분으로 구성되어 있다.

〈매트랩을 이용한 프로그래밍을 위하여〉
1장에서는 매트랩을 시작하고 종료하기와 프로그램의 기본으로서 변수 정의, 연산자, 기본 내장함수 등을 소개하였다.
2장에서는 매트랩에서 변수의 기본 자료형인 배열에 관해 상세히 다루었다.
3장에서는 매트랩에서 배열에 관한 수학적인 연산, 덧셈, 뺄셈, 곱셈과 나눗셈, 그리고 원소별 연산 등을 소개하고, 또한 프로그래밍 관점에서 중요하게 다루어질 논리 연산과 관계 연산을 다루었다.
4장에서는 앞의 1~3장에서 배운 내용을 토대로 매트랩을 이용한 프로그램, 즉 스크립트 파일을 작성하는 방법을 소개하고 다양한 문제를 가지고 스크립트 파일을 작성하는 것을 실습할 수 있도록 하였다.
5장에서는 매트랩에서 기본적으로 제공하는 내장함수 이외의 사용자의 필요에 따라 정의할 수 있는 사용자 정의 함수에 대한 기본 개념으로 시작하여 익명함수, 인라인 함수, 부함수, 중첩함수 등에 대해 소개하였다.
6장에서는 스크립트 파일이나 사용자 정의 함수 등에서 사용할 수 있는 실행 제어에 관해 소개하여 다양한 문제를 해결하는 과정에서 조건에 따른 실행과 반복적인 실행을 할 수 있도록 하였다.
7장에서는 서로 다른 자료형을 묶어 하나의 데이터로 사용할 수 있는 셀 배열과 구조체를 소개하여 공학적인 문제를 해결하는 과정에서 유연하게 데이터를 사용할 수 있도록 하였다.

〈그래프를 이용한 데이터의 시각적 표현을 위하여〉
8장에서는 2차원 그래프로 표현할 수 있는 명령어의 실행 방법을 소개하고 2차원 그래프를 그리는 실습 예제들을 실행할 수 있도록 하였다.
9장에서는 3차원 그래프에 대한 명령어와 그 실행 방법을 소개하고 실습할 수 있도록 하였다.

〈매트랩을 이용한 수치해석을 위하여〉
10장에서는 매트랩을 이용한 다항식의 표현과 계산, 일변수 방정식의 풀이, 다항식의 미분과 수치적분, 커브 피팅(Curve fitting), 그리고 보간법을 소개하여 다양한 공학적 문제를 해결할 수 있는 능력을 배양하도록 하였다.

CHAPTER 01 매트랩 시작하기
1.1 프로그램과 프로그래밍
1.1.1 상수와 변수
1.1.2 연산자와 명령어
1.2 매트랩 시작하기
1.2.1 매트랩 데스크톱의 기본 창(Window)
1.3 기타 기능
1.3.1 매트랩 종료하기
1.3.2 도움말 기능
1.3.3 편집기 창(Editor Window)과 그림 창(Graphics Window)
1.4 명령 창을 활용한 문제 해결
1.4.1 명령 창에서 작업할 때 유의할 점
1.4.2 변수 생성 규칙
1.4.3 매트랩에서 제공하는 특수 상수
1.4.4 간단한 산술 연산을 위한 연산자
1.4.5 기본 명령어(내장함수)
연습문제

CHAPTER 02 배열
2.1 벡터(1차원 배열)의 생성
2.1.1 행벡터 생성
2.1.2 열벡터 생성
2.2 벡터의 인덱싱(indexing)
2.2.1 인덱싱
2.2.2 인덱스 k의 범위
2.2.3 다양한 인덱싱
2.3 벡터의 확장과 축소
2.3.1 벡터의 원소 삽입과 크기 확장
2.3.2 벡터 원소 삭제와 크기 축소
2.4 2차원 배열의 생성
2.5 2차원 배열의 인덱싱
2.5.1 한 개의 원소 인덱싱
2.5.2 여러 개의 원소 인덱싱
2.6 2차원 배열의 확장과 축소
2.6.1 2차원 배열의 확장
2.6.2 2차원 배열의 축소
2.7 전치 연산자
2.8 다양한 배열 다루기
2.8.1 특수 배열 생성
2.8.2 배열의 크기 또는 원소의 배치를 바꾸는 명령어
2.8.3 배열의 일부를 선택해 새로운 배열을 생성하는 명령어
2.9 문자 배열
2.9.1 문자 배열 생성
2.9.2 문자 배열의 인덱싱
2.9.3 문자에 관련된 명령어
연습문제

CHAPTER 03 연산
3.1 배열의 산술 연산
3.1.1 스칼라와 스칼라의 산술 연산
3.1.2 배열과 스칼라의 산술 연산
3.1.3 배열과 배열의 연산
3.2 관계 연산
3.3 논리 연산
3.4 매트랩 내장함수를 이용한 연산
3.4.1 행렬식과 역행렬 관련 내장함수
3.4.2 통계 관련 내장함수
3.4.3 내적 및 외적 관련 내장함수
3.4.4 정렬 관련 내장함수
연습문제

CHAPTER 04 스크립트 파일과 파일 입출력
4.1 스크립트 파일 작성과 실행
4.1.1 스크립트 파일의 구성과 실행
4.1.2 스크립트 파일의 작성 및 저장
4.1.3 스크립트 파일의 실행
4.1.4 저장된 스크립트 파일 열기
4.2 데이터 입력
4.2.1 input 명령어를 이용한 스칼라와 배열의 입력
4.2.2 input 명령어를 이용한 문자열 입력
4.3 데이터 출력
4.3.1 disp 명령어
4.3.2 fprintf 명령어
4.4 작업 공간 창의 변수의 저장과 호출
4.4.1 save 명령어
4.4.2 load 명령어
연습문제

CHAPTER 05 실행 제어
5.1 선택문
5.1.1 if 문
5.1.2 switch 문
5.2 반복문
5.2.1 for 문
5.2.2 while 문
5.3 중첩 조건문과 중첩 반복문
5.4 continue와 break 명령어
5.4.1 continue
5.4.2 break
연습문제

CHAPTER 06 함수
6.1 사용자 정의 함수 파일 작성
6.2 사용자 정의 함수 파일 구조
6.2.1 함수 정의 라인
6.2.2 도움말
6.2.3 함수 몸체
6.3 익명함수와 인라인함수
6.3.1 익명함수
6.3.2 인라인함수
6.4 지역변수와 전역변수
6.4.1 지역변수
6.4.2 전역변수
6.4.3 작업 공간 창
6.5 부함수
6.6 중첩함수(nested function)
연습문제

CHAPTER 07 셀 배열과 구조체
7.1 셀 배열
7.1.1 셀 배열의 생성
7.1.2 셀 인덱싱(cell indexing)과 컨텐츠 인덱싱(content indexing)
7.1.3 셀의 내용 참조
7.1.4 중첩된 셀 배열
7.2 구조체
7.2.1 구조체 생성과 활용
7.2.2 구조체 배열
연습문제

CHAPTER 08 2차원 그래프
8.1 plot 함수를 이용한 그래프 그리기
8.1.1 plot 함수에서 그래프 형식 바꾸기
8.1.2 plot 함수에서 속성 이름과 속성값으로 그래프 형식 바꾸기
8.2 그래프에 텍스트 넣기
8.2.1 label 넣기
8.2.2 그래프 제목 넣기
8.2.3 텍스트 넣기
8.2.4 범례(legend) 넣기
8.2.5 문자열의 형식 지정하기
8.2.6 눈금선 넣기
8.3 다중 그래프
8.3.1 plot 함수 이용하기
8.3.2 plot 함수와 line 함수 이용하기
8.3.3 plot 함수와 hold on/off 기능 이용하기
8.3.4 한 그래픽 창을 여러 개의 부영역으로 나누는 다중 그래프
8.4 함수 그래프(fplot 명령어)
8.4.1 fplot 함수
8.4.2 fplot 함수에서 함수식의 형식
8.5 다양한 그래프
8.5.1 막대 그래프
8.5.2 히스토그램
8.5.3 계단형 그래프
8.5.4 줄기형 그래프
8.5.5 파이 그래프
8.5.6 로그축 그래프
8.5.7 극좌표 그래프
연습문제

CHAPTER 09 3차원 그래프
9.1 plot3를 이용한 3차원 그래프 그리기
9.2 관측점 설정하기
9.3 그물망 그래프
9.3.1 (x,y) 좌표 격자점 생성
9.3.2 각 격자점들에 대한 z 값 계산
9.3.3 mesh 함수를 이용하여 그래프 그리기
9.3.4 meshz 함수를 이용하여 그래프 그리기
9.4 표면(surface) 그래프
9.5 등고선 그래프
9.5.1 2차원 등고선 그래프
9.5.2 3차원 등고선 그래프
9.5.3 meshc 함수
9.5.4 surfc 함수
9.6 다양한 3차원 그래프
9.6.1 구(sphere) 그래프
9.6.2 실린더(cylinder) 그래프
9.6.3 3차원 줄기(stem) 그래프
9.6.4 3차원 점(scatter) 그래프
9.6.5 3차원 파이(pie) 그래프
9.6.6 3차원 막대(bar) 그래프
연습문제

CHAPTER 10 공학 응용
10.1 다항식
10.1.1 다항식 값 구하기
10.1.2 다항식의 사칙연산
10.2 방정식 해법
10.2.1 x의 다항식의 방정식 근 구하기
10.2.2 근을 이용하여 x의 다항식 구하기
10.2.3 비선형방정식의 근 구하기
10.3 미분과 적분
10.3.1 다항식의 미분
10.3.2 정적분
10.4 커브 피팅(curve fitting)
10.5 보간법(interpolation)
연습문제