Тема 1.3. Средства Matlab для создания и описания m-файлов

1.3.1. Основные понятия и средства программирования в MatLab

1.3.2. Описание и работа с m-сценариями

1.3.3. Описание и работа с m-функциями

1.3.4. Основные операторы m-языка и программирование в MatLab

1.3.5. Примеры решения задач средствами MatLab

1.3.6. Лабораторная работа по теме

1.3.7. Контрольные вопросы по теме

1. Основные понятия и средства программирования в MatLab

Использование системы Matlab только в режиме непосредственного расчета (в командном режиме) явно недостаточно для решения серьезных задач, поскольку, во-первых, зачастую требует выполнения сложных алгоритмических процессов, а, во-вторых, необходим механизм хранения в библиотеках команд и операторов системы Matlab. То есть необходимы средства, какие есть в языках программирования высокого уровня.

Такие средства в Matlab существуют. Они состоят из так называемых m-файлов и средств их создания и отладки – Редактора программного кода. М-файлы представляют собой текстовые файлы, которые могут храниться в файлах («библиотеках») Matlab с расширением m.

Если вспомнить технологию процедурного программирования [x], то m-файлы фактически являются процедурами системы Matlab. Эти m-файлы могут состоять из следующих элементов (средств языка программирования Matlab):

• описания данных различного типа;

• описания констант и переменных, в том числе системных;

• операции;

• системные команды и функции;

• функции пользователя;

• оператор присваивания и управляющие операторы;

• системные операторы и функции;

• средства работы с файлами данных;

• средства расширения языка.

Обратите внимание, что каждому типу данных можно соотнести некоторые характерные для него операции, называемые методами (система Matlab является объектно-ориентированной системой). А поскольку в иерархии типов данных сверху находятся данные типа Array, это значит, что все виды данных в MatLab являются массивами.

Программирование инженерных задач в среде MatLab очень напоминает программирование на универсальных языках программирования. Однако поскольку в Matlab можно использовать не только выражения над структурированными данным (например, массивами) но и системные команды и функции, то система программирования Matlab является мощной программной системой.

При создании новых m-файлов Редактор можно открыть путем активизации инструментов New Script или New (рис. 1.1.1-1), а для редактирования существующих инструментом Open или двойным щелчком мышки по имени m-файла. При этом в рРабочей среде добавляются еще три вкладки инструментальной панели: EDITOR, PUBLISH и VIEW (рис. 1.3.1-1).

 

Рис. 1.3.1-1. Рабочая среда при открытиях m-файла

При активной вкладке EDITOR инструменты инструментальной панели позволяют открывать, сохранять, редактировать, запускать и осуществлять отладку m-файлов.

Эти инструменты разбиты на следующие категории:

• FILE – категория, включающая инструменты, которые позволяют создавать новые наборы команд и программы, и сохранять их в файлах; открывать существующие наборы команд и программ и загружать их из файлов; создавать различные объекты Matlab, осуществлять поиск файлов различных типов т.д.

• EDIT – категория, включающая инструменты, которые позволяют работать с текстом m-файла в окне редактора: вставлять в текст m-файлов различные элементы; превратить в комментарий текущую строку или вернуть ее к исходному виду; уменьшить или увеличить отступы текущей строки или нескольких выделенных строк на заданное число позиций влево или вправо; выполнить интеллектуальный отступ.

• NAVIGATE – категория, включающая инструменты, которые позволяют осуществить навигацию в текущем m-файле: перейти к следующей или предыдущей строке; быстро перейти к строке с заданным номером и др. инструменты.

• BREAKPOINTS – категория, включающая инструменты, которые позволяют управлять точками останова во время отладки m-файла.

• RUN – категория, включающая инструменты, которые позволяют записать m-файл в текущий каталог и запустить его на выполнение, а также выполнять m-файл по секциями и управлять ими.

В Matlab существуют два типа m-файлов: m-сценарии и m-функции.

М-сценарий представляет собой последовательность команд и функции Matlab (без входных и выходных параметров), которые оперируют данными из Рабочей области, причем результаты выполнения m-сценария доступны Рабочей области и могут быть использованы для дальнейших вычислений. В среде Matlab m-сценарий принято также называть script-файлом или просто script, поэтому в дальнейшем мы будет использовать этот термин.

M-функции – это функции Matlab, аналогичные функциям языков программирования высокого уровня, таких как C++,C# и VB, которые могут иметь как входные, так и выходные параметры, также локальные переменные.