ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»
С. П. Соколова
Е. А. Кузьмина
Методические указания
по выполнению лабораторных работ № 1 ‑ 6
Санкт-Петербург
2007
Составители: с. П. Соколова, е. А. Кузьмина
Рецензент: доктор технических наук, профессор Заболотский В. П.
Методические указания содержат лабораторные работы, целью выполнения которых является формирование базовой основы подготовки специалистов в области использования современных интеллектуальных технологий при решении задач менеджмента с использованием инструментария универсальной математической системы MATLAB.
Предназначены для студентов очной и заочной форм обучения, изучающих дисциплину «Интеллектуальный анализ данных».
Подготовлены кафедрой информационных технологий в экономике и менеджменте и рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения.
Содержание
Лабораторная работа № 1. РАБОТА В СИСТЕМЕ MATLAB 4
Лабораторная работа № 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕЧЕТКИХ СИСТЕМ СРЕДСТВАМИ СИСТЕМЫ MATLAB 8
Лабораторная работа № 3. НЕЧЕТКАЯ МОДЕЛЬ ОЦЕНИВАНИЯ ФИНАНСОВОЙ СОСТОЯТЕЛЬНОСТИ КЛИЕНТОВ 29
Лабораторная работа № 4. НЕЧЕТКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ АНАЛИЗА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВАЛЮТНЫХ ЦЕН НА ФИНАНСОВОМ РЫНКЕ 50
Лабораторная работа № 5. РАБОТА С ТОЧЕЧНЫМИ, МНОГОМЕРНЫМИ ДАННЫМИ В СИСТЕМЕ MATLAB 60
Лабораторная работа № 6. ПОСТРОЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО МОДУЛЯ СИМУЛЯТОРА ДЛЯ АНАЛИЗА ДИНАМИКИ ФОНДОВОГО РЫНКА 69
Лабораторная работа № 1. Работа в системе matlab
Цель работы: освоение процедуры функционирования вычислительной среды MATLAB.
1. Методические указания
Универсальная математическая система (УМС) MATLAB является мощным средством решения научно-технических, инженерных и экономических задач. Инструментарий УМС MATLAB позволяет производить [1, 2]:
Математические вычисления.
Создание и исследование свойств алгоритмов.
Анализ и исследование исходных данных.
Моделирование динамических процессов.
Разработку приложений, включая создание графического интерфейса.
Структура универсальной математической системы MATLAB представлена на рис. 1.
Рисунок
1. Структура системы MATLAB.
Среда MATLAB состоит из 4 основных окон:
Command Window (выполняются команды пользователя, подлежащие немедленному исполнению, а также отображаются результаты исполняемых команд). Вызвать справку из командного окна можно при помощи следующих команд: doc (отображает подсказку в html-формате), help (отображает текст справки в командном окне), lookfor (осуществляет поиск ключевого слова во всех m-файлах).
Command History — история команд. Хранятся все команды, набираемые пользователем, не попадают сообщения системы и результаты вычислений.
Workspace — рабочее пространство. Представляет собой текущий набор переменных (имя, размер, тип).
Current Directory — текущая директория.
Справка и текущая документация. Существуют следующие способы получить информацию о функциях системы MATLAB в процессе сеанса работы:
команда help
основной и наиболее быстрый способ выяснить синтаксис и особенности применения М - функции — это использовать команду help <имя М-функции>. Соответствующая информация появляется непосредственно в командном окне. Команда help сама по себе выводит на экран список каталогов.
команда lookfor
эта команда позволяет выполнить поиск М-функции по ключевому слову.
меню Help
обращение к Web-серверу фирмы The MathWorks.
Переменные рабочего пространства. Следует иметь в виду ряд ограничений, применяемых к именам переменных:
можно использовать латинские буквы, цифры и символ подчеркивания;
большие и малые буквы в именах различаются;
имя должно начинаться с буквы;
первый 31 символ должен обеспечивать уникальность имен.
Информация о переменных рабочего пространства — вызов команд:
who имя переменной;
whos (информация о всех загруженных переменных).
Некоторые функции:
save x (x.mat) — сохранение переменной с именем x в файл с названием x.mat;
load x — загрузка переменной x в рабочее пространство;
clear, clear x — удаление переменных из рабочего пространства.
Работа с m-файлами. Построение графика функции. Главной особенностью сценариев является то, что они работают только с переменными рабочего пространства, Нет входных и выходных аргументов, которые используются для автоматизации многократно выполняемых вычислений. Оперируют данными из рабочей области и могут генерировать новые данные для последующей обработки в этом же файле. Более удобная разновидность m-файлов — функции, первой строкой которых является заголовок, использующий оператор function. Особенность функций в том, что они работают с переменными в пределах собственной рабочей области, отличной от рабочей области системы MATLAB. В отличие от сценариев, функции могут получать исходные данные в виде списка входных параметров и возвращать результаты своей работы также в виде списка выходных параметров. При написании программ-функций требуется, чтобы имя m-файла, в котором запоминается программа, обязательно совпадало с именем функции.
Существует несколько вариантов создания m-файлов:
можно использовать любой текстовый редактор с ASCII-кодами;
в специальном встроенном редакторе/отладчике. Открыть редактор: из меню File выбрать опцию New, а затем M-File, использовать команду редактирования edit.
Пример
edit poof — запускает редактор и открывает файл poof.m. Если имя файла опущено, то запускается редактор и открывается файл без имени;
what — вывести на экран имена файлов текущего каталога;
type fact — вывести на экран текст M-файла fact.m;
fact (5) — вызвать функцию fact с заданными параметрами.
Если у функции нет выходного аргумента, то результат сохраняется в переменной ans. Внутри тела функции присутствуют две величины nargin и nargout, которые выдают число входных и выходных аргументов при каждом использовании функции.
Комментарии и переносы
… три точки и более в конце строки отмечают продолжение выражения на следующей строке;
% ‑ обозначает начало комментария.
2. Порядок выполнения работы
Средствами универсальной математической системы MATLAB разработать m-файл для реализации вычислительной процедуры обучения с экспертом, решить задачу классификации заданных объектов и представить результаты решения этой задачи в трехмерном пространстве.
3. Порядок оформления отчета
Отчетом о лабораторной работе является файл с именем, совпадающим с фамилией студента, и результаты работы в папке Мои документа/номер группы.
4. Рекомендуемая литература
Кетков Ю., Кетков А., Шульц М. MATLAB 7. Программирование, численные методы. СПб.: БХВ-Петербург, 2005.
Потемкин В.Г. Вычисления в среде MATLAB. М.: Диалог-МИФИ, 2004.
Лабораторная работа № 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕЧЕТКИХ СИСТЕМ СРЕДСТВАМИ СИСТЕМЫ MATLAB
Цель работы: освоить процесс проектирования систем нечеткого вывода в Fuzzy Logic Toolbox.