1.3 Матрична лабораторія matlab
Система комп'ютерної математики MATLAB прославилася великим числом матричних функцій, високою швидкістю чисельних операцій, могутньою мовою програмування, чудовими засобами графічної візуалізації, унікальної за обсягом інформації довідковою системою, пакетом блокового моделювання систем і пристроїв Simulink і ін. Незважаючи на свою громіздкість (MATLAB при повній інсталяції займає більш 1 Гб на жорсткому диску), ця система широко використовується в наукових лабораторіях і у ведучих університетах світу.
1.3.1 Початок роботи із системою matlab
Після активізації ярлика MATLAB з'являється вікно системи (рис. 1.13). Система відразу ж готова до проведення обчислень у командному режимі. Головне вікно системи містить рядок меню і панель інструментів. Рядок меню MATLAB містить п'ять звичайних для систем комп'ютерної математики позицій: File, Edit, View, Window, Help. Приведемо призначення кнопок панелі інструментів :
New file – виведення порожнього вікна редактора;
Open file – відкриття вікна завантаження файлу;
Cut – перенесення виділеного фрагмента в буфер обміну;
Copy – копіювання виділеного фрагмента в буфер обміну;
Paste – вставлення фрагмента з буфера обміну в даний рядок уведення;
Undo – скасування попередньої операції;
Workspace Browser – виведення вікна перегляду ресурсів робочої області;
Path Browser – виведення вікна перегляду файлової структури;
New Simulink Model – відкриття вікна додатка Simulink;
Help Windows – відкриття вікна довідкової системи.
Навіть з декількох простих прикладів, показаних на рис. 1.13, можна зробити висновки:
• для вказівки місця уведення вихідних даних використовується символ “»”;
• для блокування виведення результату обчислень деякого виразу наприкінці виразу треба увести знак “;” (крапка з комою);
• якщо не зазначена змінна зі значенням результату обчислень, MATLAB призначає таку змінну, давши їй ім'я ans;
• знаком присвоювання є звичний математикам знак рівності “=”, а не комбінований знак “:=”, як у багатьох інших математичних системах;
• вбудовані функції (наприклад, sin) записуються малими літерами, і їхні аргументи вказуються в круглих дужках;
• результат обчислень виводиться в рядках виведення (без знаку “»”);
• діалог відбувається в стилі «поставив запитання – одержав відповідь».
Рисунок 1. 13 – Вікно системи MATLAB після завантаження та виконання простих обчислень
Даний приклад ілюструє виконання простих векторних операцій:
» V= [1 2 3 4]
V=
1 2 3 4
» sin(V)
ans
0.8415 0.9093 0.1411 -0.7568
» exp (V)
ans
2.7183 7.3891 20.0855 54.5982
Цей раз (і надалі) використаний запис копій екрана, отриманих у сеансі роботи. При цьому пробіли між рядками опускаються. У наведеному прикладі задається вектор V зі значеннями елементів 1, 2, 3 і 4. А далі обчислюються функції синуса й експоненти з аргументом у вигляді вектора, а не скаляра. Вектори задаються списком своїх елементів, які поділені пробілами чи комами. Список укладається в квадратні дужки. Для виділення n-го елементу вектора V використовується вираз V(n). Він задає відповідну індексовану змінну. Будучи матричною системою, MATLAB будь-яке число сприймає як матрицю розмірності 1×1, а вектор з довжиною n як матрицю розмірності n×1.
Корисно відразу засвоїти деякі команди управління вікном у режимі командного рядка:
clc – очищає екран і розміщує курсор у лівому верхньому куті порожнього екрана;
home – повертає курсор у лівий верхній кут вікна;
echo ім'я_файлу on – вмикає режим виведення на екран тексту файлу сценарію (cкрипта);
echo ім'я_файлу off – вимикає режим виведення на екран тексту файлу сценарію;
echo ім'я_файлу – змінює режим виведення файлу сценарію на протилежний;
echo on all - вмикає режим виведення на екран тексту всіх m-файлов;
wcho off all – вимикає режим виведення на екран тексту всіх m-файлов;
more on – вмикає режим посторінкового виведення (корисний при перегляді великих m-файлів);
more off – вимикає режим посторінкового виведення (у цьому випадку для перегляду великих файлів треба користуватися смугою прокручування).
Для завершення роботи із системою можна використовувати команди quit, exit або комбінацію клавіш Ctrl+Z. Якщо необхідно зберегти значення всіх змінних (векторів, матриць) системи, то перед цим варто ввести команду save потрібної форми. Команда load після завантаження системи зчитує значення цих змінних і дозволяє почати роботу із системою з того моменту, коли вона була перервана