2.2 Дәрістік сабақтардың конспектісі
1 Дәріс. Кіріспе. MatLab ортасы туралы жалпы мәліметтер
MatLab – техникалық есептеулер үшін қажетті тіл. Ол есептер мен оның шешімдерін математикаға жақын түрде өрнектеу үшін керекті тиімді ортада бағдарламалау, визуализациялау және есептеулерден тұрады.
MatLab келесі типтік түрлерде:
• математикалық есептеулерде;
• алгоритмдерді құруда;
• модельдеуде;
• визуализациялауда, зерттеулерде және мәліметтерді талдауда;
• ғылыми және инженерлік графикада;
• графикалық интерфейстерді құра отырып, қосымшаларды жасауда қолданылады.
MatLab – негізгі элементі массив болатын интерактивті жүйе. Бұл техникалық есептеулермен байланысты әртүрлі есептерді (көбінесе матрицалары мен векторлары бар ) шешуге мүмкіндік береді және Си және Pascal тілдерінде жазылған бағдарламалардан тез әрі шапшаң есептейді.
MatLab сөзі матрицалық лаборатория (matrix laboratory) деген мағынаны білдіреді.
MatLab -та toolboxes деп аталатын бағдарламаның арнайы тобы маңызды рөл атқарады. Олар MatLab-тың қолданушылары үшін өте маңызды, яғни арнайы әдістерді үйренуге және қолдануға мүмкіндік береді. Toolboxes - MatLab (М-файл) функцияларының кейбір есептерді шешуге мүмкіндік беретін жан-жақты коллекциясы. Toolboxes сигналдарды өңдеу үшін, бақылау жүйесі үшін, нейрондық желілер үшін, моделдеу үшін қолданылады.
MatLab-та теңдеулерді шешудің классикалық сандық алгоритмдері, сызықты алгебра есептері, анықталған интегралдар мәндерін табу, интерполяция, дифференциалдық теңдеулер мен жүйелердің шешімдері қарастырылады.
MatLab-та екі және үш өлшемді мәліметтерді визуализациялау мүмкіндіктері жақсы дамыған. Қарапайым бағдарламалау тілі өз алгоритмін жеңіл құруға мүмкіндік береді.
MatLab жүйесі
MatLab жүйесі бес негізгі бөліктерден тұрады:
1. MatLab тілі. Бұл объектілі-бағытталған бағдарламалау ерекшеліктерімен және енгізу-шығарумен, мәліметтер құрылымымен, функциямен басқарылатын жоғары дәрежедегі массив пен матрица тілі. Бұнда «кіші масштабтағы» бағдарламалармен қоса «үлкен масштабтағы» күрделі бағдарламалар мен қосымшаларды құруға болады.
2. MatLab ортасы. Бұл MatLab бағдарламалаушысы немесе қолданушысы жұмыс істейтін саймандар жиынтығы. Ол - MatLab-тың жұмыс ортасындағы айнымалыларын, енгізу-шығару мәндерін басқаруға, сондай-ақ М-файлдарды құруға, бақылауға және MatLab қосымшасын құруға болатын орта.
3. Басқарылатын график. Бұл графикті иллюстрациялау және анимациялау үшін, кескіндерді өңдеу үшін, екі және үш өлшемді мәндерді визуализациялау үшін қажетті жоғары деңгейдегі командалардан тұратын MatLab-тың графиктік жүйесі. Оның құрамына сондай-ақ MatLab қосымшасы үшін қажетті ГРАФИКТІК ҚОЛДАНУШЫЛЫҚ ИНТЕРФЕЙСТІ (GUI) құруға қажетті және графиктің сыртқы түрін толығымен өзгертуге мүмкіндік беретін төменгі деңгейдегі командалар да кіреді.
4. Математикалық функциялар кітапханасы. Бұл қосынды, синус, косинус, кешенді арифметика сияқты элементарлық функциялардан бастап өзіндік мәнін табу, Бессель функциясы, Фурьені тез түрлендіру сияқты күрделі функцияларға дейінгі есептеу алгоритмдерінің кең ауқымды коллекциясы.
5. Бағдарламалық интерфейс. Бұл MatLab-пен өзара әрекеттесетін Си және Фортран тілдерінде бағдарлама құруға мүмкіндік беретін кітапхана. Оның құрамына MatLab-тан бағдарламаны шақыруға (динамикалық байланыс) қажетті құрал кіреді және MatLab-ты МАТ-файл жазбаларын оқу үшін, сондай-ақ есептеу құралы үшін шақырады.
1.2 Бағдарламадағы мәтіндік түсініктемелер
MatLab айтарлықтай күрделі есептеуіштер үшін қолданылатындықтан, олардың жазылу ерекшелігі маңызды болып табылады. Ол көбінесе мәтіндік түсінік көмегімен жеткізіледі. Бағдарламадағы мәтіндік түсініктемелер % символ көмегімен енгізіледі, себебі: % It is factorial function
MatLab−тың жаңа нұсқасында кириллица символын енгізумен мәселелер жойылды. Сондықтан осындай түсініктемелер жалпы түрде қарағанда болады: % Бұл функция факториалды есептеу үшін.
1.3 Меншіктелген мәндер мен айнымалылар
Айнымалылар – әдетте мағынасы әр түрлі кейбір мәліметтерді сақтай алатын аты бар объектілер.Осы мәліметтерге байланысты айнымалылар сандық және символдық, векторлық немесе матрицалық болып бөлінеді. Айнымалылар математика мен бағдарламалауда кең тараған объект болып табылады. MatLab бағдарламалау тілінде шамасы анықталған айнымалыларды ғана беруге болады. Ол үшін меншіктеу операциясы қолданылады, ол = таңбасымен енгізіледі.
Айнымалы аты = шама
Айнымалы типтері алдын ала декларацияланады. Олардың шамасы айнымалыға меншіктеледі. Егер осы шама вектор немесе матрица болса, онда айнымалы вектор немесе матрица болады. Тек бір мәні бар айнымалы 1х1 өлшемді матрица ретінде қарастырылады.
Айнымалы атының (оның идентификаторы) қанша символдан тұратыны маңызды емес, алайда бастапқы 31 символы ғана сақталады және идентификацияланады. Кез – келген айнымалының аты басқа айнымалының, функцияның, процедуралардың атымен сәйкес келмеуі керек, яғни ерекше болуы керек. Аты әріптен басталуы керек, әріптен, саннан және асты сызылған символдан тұруы мүмкін. Айнымалы атына бос орын мен арнайы таңба қосылмайды, мысалы +, -, *, /және т. б., себебі осындай жағдайда дұрыс интерпретацияланбайды.
Мағынасы бар аттарды қолдану керек, мысалы бірінші объектінің жылдамдығын білдіретін айнымалы үшін speed_1
Айнымалылар қарапайым және индекстелген болуы мүмкін, яғни вектор немесе матрица элементтері қолданылуы мүмкін. Символдық шамалар да қолданылуы мүмкін, онымен қоса символдық шамалар апострофпен бекітіледі, мысалы s='Demo'. Айнымалы аттарын тек латын әріптерімен, санымен және әр түрлі символдарымен жазылу керек (оператор символы қолданылмайды).
Айнымалылардың анықтамасын жою
Компьютер жадысында айнымалылардың жұмыс аймағы (workspace) деп аталатын орны бар. Жұмыс аумағын тазарту үшін әр түрлі формадағы clear функциясы қолданылады, мысалы:
• clear – барлық айнымалылардың шешімін жою;
• clear x – х айнымалысының шешімін жою x;
• clear a, b, c – бірнеше айнымалылардың шешімін жою.
Жойылған (жұмыс аумағында өшірілген) айнымалы анықталмаған болып табылады. Анықталмаған айнымалыларды қолдануға болмайды.
1.5 MatLab ортасы
Енді MatLab ортасына қалай кіру керектігін көрсетейік:
Жұмыс
столынан
белгісіне
кіреміз. 1.1 суреттегідей жұмыс ортасы
(Command History) ашылады. «Вид» менюінен
«Command Window» командасын белгілейміз.
1.1 сурет. MatLab ортасы
Сол кезде 1.2 сурет ашылады, яғни жұмыс ортасының оң жағынан командалар терезесі ашылады. Ал, сол жағына бүкіл жазылған командалар қатары автоматты түрде жазылып отырады. Біз өзімізге керекті тапсырмаларды сол командалар терезесіне жазып отырамыз.
