Розділ 5. Застосування пакетів matlab у компютерній графіці

5.1. Головні відомості про matlab

Система Matlab створена як мова програмування високого рівня, що грунтується, головно на масивах даних і є особливо ефективною в технічних розрахунках. Ця система має величезні можливості: підтримує виконання операцій з векторами, матрицями і масивами даних; реалізує сингулярні й спектральні розклади; обчислює ранги і числа зумовленості матриць; підтримує роботу з алгебричними поліномами; підтримує розв'язок нелінійних рівнянь і задач оптимізації, та розв’язування диференціальних і різницевих рівнянь; передбачає побудову різноманітних видів графіки та побудову тривимірних поверхонь. У ній реалізовано зручне операційне середовище.

В системі Matlab об’єднано зручна оболонка, редактор виразів і текстових коментарів, обчислювач і графічний програмний процесор. Тут використано такі потужні типи даних як багатовимірні масиви, масиви комірок, масиви структур, масиви Java і розріджені матриці, що надає нові можливості застосування систем у разі створення і налаштуванні нових алгоритмів матричних і побудованих на них паралельних обчислень та потужних баз даних. Система є сумісною з такими мовами програмування, як C, Fortran і Java, а також оснащена надзвичайно зручним help menu.

5.1.1. Інтерфейс Matlab

Після запуску програми Matlab з’являється її головне вікно (рис. 5.1), яке містить меню, інструментальну лінійку з кнопками і клієнтську частину зі знаком запрошення ">>" Його називають командним вікном Matlab. Це найважливіше вікно Matlab . Тут можна вводити з клавіатури числа, назви змінних і знаки операцій. Назви змінних повинні починатися з букви і складатися з букв, цифр та знаків підкреслювання. Найпростішими знаками операцій є "+" і "-". Знак "=" відповідає операції присвоювання. Після натискання на клавішу Enter система обчислює вираз і виводить результат. Уся видима інформація розташована в двох принципово різних зонах: зоні перегляду і зоні редагування. Зона редагування займає, як звичайно, один останній рядок командного вікна, у якому розміщені знак запрошення ">>". Цей рядок називають рядком уведення. Його можна розширювати шляхом натискання на клавішу Enter після введення трьох або більше крапок ("…").

Рис. 5.1. Головне вікно

Другим, дуже важливим, є вікно редагування (рис. 5.2), у ньому можна записувати функції, які треба створити, оскільки в зоні перегляду нічого не можна змінити, лише виокремлювати і копіювати в буфер інформацію для подальшого її використання.

Третє вікно (рис. 5.3) - цеє вікно, призначене для презентації графіки.

Рис. 5.2. Вікно редагування Рис. 5.3. Вікно презентації

5.1.2. Програмування в Matlab

Пакет Matlab має мову високого рівня програмування. Для втілення намірів щодо отримання потрібних результатів, передбачено, що користувач має навики програмування і знає базові функції. В цьому розділі наведено лише головні команди.

Команди введення/ виведення. Для введення даних у Matlab є безліч шляхів. Найпростіший - введення потрібної інформації крок, за кроком у полі команд. Тут записують ім'я змінної, після знака" =" їй буде присвоєне деяке значення

Π.χ: >> a = 1

>> B = [1 2 3;4 5 6]

>> s = ‘good’

Зазначимо, що ім’я змінної не може починатися з цифри, а також у Matlab є різниця між великими і малими буквами. Тут змінна a - це не те ж саме, що й змінна A.

Після натискання на клавішу Enter на екрані відразу з’явиться змінна з заданим значенням.

Є ще один шлях для введення даних – команда input. Її використання дуже просте. Запишемо команду

>> Α = input (‘ Надати значення:’);

Після натискання на клавішу Enter, з’явиться повідомлення, записане між комами, і комп’ютер очікуватиме на введення значення, яке буде присвоєно змінній. Якщо виникає бажання побачити результати дій, то використовують команду disp.

>> a = 3;

>> b = 5;

>> c =a + b;

В обох командах змінним a і b присвоєно значення 3 і 5. Після цього їх підсумували і записано результат у змінну c. За потребою побачити отримане сумарне значення результат, то достатньо записати

disp ( c )

Результатом такої дії буде число 8. Якщо треба відобразити ім’я змінної, то записують:

disp (' c = ').

Для імпортування даних використовують команди мови C:fscanf, fprintf, sprintf.

Умовні оператори if - elseif – else. Команди If, elseif - else мають такий вигляд: