作者曾给来自两个不同学院、不同学科的工程专业学生教授工程计算导论课。本书就是来自作者的实际教学经验。对于教师来说，把工程项目中用到的各种计算工具集成为一本书，肯定是一个挑战。设计计算机应用的导论课有很多目的，但通常包括以下几个方面： ● 介绍过程计算的基本原理和算法的设计思想。 ● 介绍高年级课程以及毕业后的专业实践中将用到的计算工具的基本用法。 ● 为学生提供解决实际问题所需要的设计方法。 ● 为学生提供相关的文字说明，帮助他们选择合适的计算工具以解决当前的工程问题。 ● 向学生介绍文档技术和对计算机的运算结果与实际工程问题进行验证。 ● 通过向学生介绍令人感兴趣的真实问题和实际应用，从而激发学生们学习高年级课程的兴趣。 本教程选择MATLAB和Excel计算工具包，介绍上述几个概念。之所以选择这两个软件包，原因是： ● MATLAB是许多工程问题的首选计算工具。 ● MATLAB有一个重要特性，即它既可以作为导论性的程序设计工具，也可以作为高级的计算工具。同时它既可以作为工程专业学生首次学习程序逻辑结构(循环和选择结构)的编程语言，它自带的众多数学工具和分析工具箱也可以用来解决复杂的工程问题。 ● Excel是一个被广泛使用的电子表格应用程序。几乎每个工程专业的学生在大学期间和职业生涯中都要用到Excel。Excel内置了许多功能强大的函数，这些函数可以应用于复杂的工程问题。 ● 由于电子表格的求解方法不同于用程序设计工具开发的过程求解方法(如MATLAB)，因此通过对这两种不同方法的比较和讨论，可以帮助学生根据求解方法的类型和复杂性选择合适的工具。 本教材的指导思想 编写本教材的指导思想是： ● 在工程专业学生的大学学习期间和以后的工作过程中，计算工具将会发生变化。虽然很有必要向他们介绍这些工具的使用，但是本教材的重点仅放在如何介绍工程计算的基本概念：算法的设计、计算工具的选择、求解过程的文档说明、结果验证和说明。 ● 程序设计是工程师们的一个基本思想。虽然，那种“捷径式”的求解方法(如MATLAB中的隐含循环)和“打包式”的应用软件适合于高年级的学生和见习工程师，但是我们还必须向工程专业的学生传授结构化程序设计的基本思想，如循环结构、选择结构、数组结构等。这些基本概念独立于程序设计语言之外，是程序设计的基本模块，应该尽早向学生介绍。 根据上述指导思想，我们把本教材分为两部分。第Ⅰ部分主要介绍程序设计的基本思想和电子表格的用法。具体有： ● 计算理论的简单基础。 ● 数值表示方法(标量、数组和矩阵)。 ● 程序的基本结构，包括算法设计和流程图表示。 ● MATLAB和Excel的基本用法。 ● 应用举例。这些例子包括工具选择、求解说明和结果验证。 为了指导读者使用MATLAB和Excel计算工具，上述章节提供了详细的键盘级的操作步骤。 本书的第Ⅱ部分重点放在工程计算的一些典型应用。这些应用来源于实际的工程问题，具体有： ● 方程的求根 ● 矩阵的运算 ● 方程组的求根 ● 数值积分 ● 最优化 这些例子不仅要用到工程计算工具，还要用到高年级工程课程中学到的工程基本原理。在上述章节，我们不仅详细论述了这些问题的基本原理，也详细介绍了求解步骤。 为教师提供的资源 在网站有专门为教师提供的相关资源。这些资源包括每章后面的习题的答案，以及本书PowerPoint格式的电子文档。使用本教材的教师还可以与McGraw-Hill代表联系。 电子版教材 本教材还通过CourceSmart为老师和学生提供电子版教材。CourseSmart是一个在线网站，在这个网站上学生可以付费访问本教材以及McGraw-Hill出版公司出版的其他教材的电子版。学生们只需付纸质版书籍的一半价格的费用就可以在一年内通过浏览器享用网站上的全部资源。凡是购买电子版教材的学生都可以使用CourseSmart网站提供的学习工具，这些工具包括全文搜索、笔记和重点说明，并且网站还提供了电子邮件工具，方便同学们之间共享学习笔记。要想进一步了解CourseSmart的有关内容，请与McGraw-Hill的销售代表联系，或者访问主页。 致谢 首先，我要感谢McGraw-Hill出版公司的支持和鼓励。在编写本书过程中，我们得到了本书的编辑Lora　Neyens和责任编辑Bill Stenquist的大力支持和指导。感谢Fleck’s　Communication为本书排版、Nicole Schlutt为本书润稿，此外我们还得到了MathWorks Book Program项目的合作和支持。 本人非常重视在审稿阶段得到的反馈意见，根据这些意见才得到本书的终稿。感谢以下审稿人员仔细校对了本书的初稿，他们是： ● Ali Elkamel，滑铁卢大学 ● Bill Elmore, 密西西比州立大学 ● Howard Fulmer，维拉诺瓦大学 ● Rrian Grady，俄克拉荷马州大学 ● Mark Kerstetter，西密歇根大学 ● Leo Pérez y Pérez，加利福尼亚州立大学，长滩分校 ● Michael Robinso，罗斯•霍曼理工学院 ● David Rockstraw，新墨西哥州立大学 ● Scott Short，北伊立诺斯州立大学 ● Elisa H. Barney Smith，波易斯州立大学 ● J. Steven Swinnea，德克萨斯大学，奥斯汀分校 ● Michael Weinstein，罗切斯特大学 东卡罗莱纳大学的学习“工程中的计算工具”这门课的学生测试了本书的最早版本，感谢这个班的同学向我提供的反馈意见。东卡罗莱纳大学的Scott Martin仔细阅读了本书，感谢他对很多问题的独到见解。 Joe Musto Ed Howard Rich Williams