- •§ 2.2. Командное окно системы matlab
- •§ 2.3. Рабочее пространство системы matlab
- •§ 2.4. Скаляры и массивы. Индексированные переменные
- •§ 2.5. Форматы представления вещественных чисел
- •§ 2.6. Арифметические выражения
- •2.6.1. Некоторая специфика использования вещественных данных
- •2.6.2. Некоторая специфика использования комплексных данных
- •2.6.3. Некоторые приемы работы с матрицами и векторами
- •2.6.4. Некоторые специфика выполнения арифметических и логических операций.
- •§ 2.7. Элементарные математические функции
- •Часть 2. Визуализация результатов вычислений
- •§ 2.8. Особенности графической подсистемы matlab
- •§ 2.9. Построение графиков функций одной переменной
- •2.9.1. Простые графики в декартовой системе координат.
- •2.9.2. Визуализация нескольких графиков.
- •2.9.3. Функция fplot.
- •2.9.4. Построение графиков в логарифмическом и полулогарифмическом масштабах.
- •2.9.5. Построение графиков в полярных координатах.
- •§ 2.10. Оформление графиков и графических окон
- •2.10.1. Выбор свойств линий.
- •2.10.2. Оформление осей координат.
- •2.10.3. Добавление надписей, заголовков и координатной сетки.
- •§ 2.11. Средства управления в графическом окне
- •§ 2.12. Общее знакомство с трехмерной графикой в matlab
- •2.12.1. Общий алгоритм визуализации функций двух переменных.
- •2.12.2. Построение трехмерных линий.
- •2.12.3. Построение поверхностей.
- •2.12.4. Задание дополнительных параметров трехмерных графиков.
- •2.12.5. Построение линий уровня.
- •2.12.6. Построение траектории точки, движущейся в пространстве.
- •2.12.7. Интерактивное редактирование графиков.
- •Часть 3. Вычисления с действительными и комплексными массивами чисел
- •§ 2.13. Операции отношения и логические операции над числами
- •2.13.1. Операции отношения.
- •2.13.2. Логические операции.
- •2.13.3. Приоритет операций.
- •§ 2.14. Формирование одномерных числовых массивов
- •2.14.1. Задание одномерных массивов и доступ к их элементам.
- •2.14.2. Об ускорении операций задания массива.
- •2.14.3. Об использовании операции формирования диапазона.
- •§ 2.15. Матрицы и векторы. Двумерные массивы чисел
- •2.15.1. Создание матриц и векторов.
- •2.15.2. Доступ к отдельным фрагментам матриц.
- •2.15.3. Удаление строк и столбцов матрицы.
- •2.15.4. Использование функций перестановки частей матриц.
- •2.15.5. Определение размеров и размерностей массивов.
- •2.15.6. Использование операций индексации.
- •2.15.7. Изменение размеров массива.
- •2.15.8. Специальные функции формирования массивов.
- •§ 2.16. Вычисления с массивами
- •2.16.1. Поэлементные и групповые операции над массивами.
- •2.16.2. Решение некоторых типовых задач линейной алгебры и аналитической геометрии.
- •2.16.3. Применение операций отношения и логических операций к массивам.
- •2.16.4. Некоторые функции для работы с массивами.
- •Часть 4. Стандартные средства решения некоторых типовых задач линейной алгебры и математического анализа
- •§ 2.17. Решение систем линейных алгебраических уравнений
- •§ 2.18. Решение некоторых задач линейной алгебры. Матричные функции
- •§ 2.19. Разреженные матрицы
- •§ 2.20. Решение нелинейных уравнений
- •§ 2.21. Поиск минимального значения функции
- •§ 2.22. Численное интегрирование
- •2.22.1. Использование метода трапеций.
- •2.22.2. Использование методов Симпсона и Гаусса-Лобатто.
- •2.22.3. Вычисление двойных интегралов.
- •§ 2.23. Операции над полиномами
- •2.23.1. Вычисление значения полинома.
- •2.23.2. Вычисление корней полинома.
- •2.23.3. Умножение и деление полиномов.
- •2.23.4. Дифференцирование и интегрирование полиномов.
- •§ 2.24. Интерполяция и аппроксимация данных
- •2.24.1. Полиномиальная аппроксимация.
- •2.24.2. Интерполяция сплайнами.
- •Часть 5. Символьные вычисления
- •§ 2.25. Создание символьных переменных, выражений и матриц
- •2.25.1. Создание символьных переменных.
- •2.25.2. Создание символьных выражений.
- •2.25.3. Создание символьных матриц.
- •§ 2.26. Символьные вычисления
- •2.26.1. Символьное дифференцирование.
- •2.26.2. Вычисление пределов.
- •2.26.3. Символьное интегрирование.
- •2.26.3. Вычисление суммы ряда. Разложение функций в ряды.
- •2.26.4. Упрощение выражений. Подстановки.
- •2.26.5. Управление точностью вычислений.
- •2.26.6. Операции над векторами. Операции над матрицами. Некоторые операции линейной алгебры.
- •2.26.7. Решение уравнений и систем уравнений.
- •§ 2.27. Визуализация результатов символьных вычислений
- •2.27.1. Построение двумерных графиков.
- •2.27.2. Построение трехмерных графиков.
- •Часть 6. Основы программирования на m-языке
- •§ 2.28. Основные понятия программирования в системе matlab
- •2.28.1. Назначение языка программирования matlab.
- •2.28.2. Основные средства программирования.
- •2.28.3. Основные типы данных.
- •2.28.4. Виды программирования.
- •2.28.5. Двойственность операторов, команд и функций.
- •2.28.6. Некоторые ограничения.
- •§ 2.29. Создание и использование m-файлов
- •2.29.1. Понятие об m-файлах.
- •2.29.2. Типы m-файлов.
- •2.29.3. Создание файл-программ.
- •2.29.4. Создание файл-функций.
- •2.29.5. Глобализация переменных и функций.
- •2.29.6. Синтаксический контроль программ.
- •§ 2.30. Управляющие структуры
- •2.30.1. Понятие об управляющих структурах.
- •2.30.2. Операторы цикла.
- •2.30.3. Операторы ветвления.
- •2.30.4. Прочие операторы.
- •§ 2.31. Работа с файлами
- •2.31.1. Общие замечания.
- •2.31.2. Подготовка файла к работе.
- •2.31.3. Завершение работы с файлами.
- •2.31.4. Контроль за исчерпанием данных.
- •2.31.5. Чтение из текстового файла.
- •2.31.6. Анализ ошибок в файловых операциях.
- •§ 2.32. Форматный ввод-вывод данных
- •2.32.1. Форматные преобразования (sprintf, sscanf).
- •2.32.2. Форматные преобразования при работе с файлами (fprintf, fscanf).
- •§ 2.33. Рекурсивные файл-функции. Производительность файл-функций
- •2.33.1. Понятие о рекурсивных файл-функциях.
- •2.33.2. Оценка производительности файл-функции.
- •§ 2.34. Файл-функции с переменным числом входных параметров и выходных значений
- •§ 2.35. Диалоговые программы
- •2.35.1. Ввод числовых и символьных данных.
- •2.35.2. Вывод результатов вычислений.
- •§ 2.36. Анимационные эффекты
- •§ 2.37. Контроль входных и выходных параметров файл-функции
- •§ 2.38. Отладка программы
- •2.38.1. Понятие о способах отладки программы.
- •2.38.2. Рекомендации по созданию и отладке программ.
- •Часть 7. Создание программ с визуальным интерфейсом
- •§ 2.39. Понятие о графическом интерфейсе пользователя (gui)
- •2.39.1. Предварительные замечания.
- •2.39.2. Основные команды для создания gui.
- •§ 2.40. Общие сведения о визуальной среде guide
- •§ 2.41. Программирование событий в matlab
- •§ 2.42. Свойства основных компонентов в matlab
- •§ 2.43. Диалоговые окна в matlab
- •§ 2.44. Динамическое создание компонентов
- •§ 2.45. Создание меню
- •§ 2.46. Некоторые рекомендации по созданию приложений с графическим интерфейсом пользователя
Окно Workspace используется для отображения состояния зарезервированной области памяти компьютера, в которой хранятся переменные, используемые в данном сеансе работы.
Для управления окнами применяются стандартные средства операционной системы Microsoft Windows. Для закрытия окон, отображение которых представляется пользователю в данный момент нецелесообразным используются соответствующие команды ниспадающего меню Layout.
§ 2.2. Командное окно системы matlab
В рабочей области окна Command Window находится строка ввода команд, отмеченная знаком >> (данный знак символизирует еще и готовность к работе), в котором можно вводить числа, имена переменных и знаки операций, составляющие в совокупности выражение.
Число – простейший объект языка MATLAB, представляющий количественные данные. Числа можно считать константами.
Константа – это предварительно определенное числовое или символьное значение, представленное уникальным именем (идентификатором). Числа являются безымянными числовыми константами.
Переменные – это имеющие имена объекты, способные хранить некоторые обычно разные по значению данные. В зависимости от этих данных переменные могут быть числовыми или символьными, скалярными, векторными или матричными. На выбор имени переменных накладываются ограничения, в целом аналогичные тем, что приняты во многих языках программирования (например, в современных стандартах языка FORTRAN):
– можно использовать буквы английского алфавита, цифры и символ подчеркивания;
– большие (заглавные) и малые (строчные) буквы в именах различаются (т.е. MATLAB различает регистр символов в отличие от языка FORTRAN, но аналогично, например, языкам программирования C/C++);
– имя должно начинаться с буквы;
– длина имени может быть любой, но первый 31 символ должен обеспечивать уникальность имен.
Простейшими знаками операций являются традиционные знаки арифметических операций + и –. Знак = соответствует операции присваивания. Нажатие клавиши «Enter» является для системы MATLAB заданием выполнить введенную команду и отобразить полученный результат (рис. 2.2.1).
Приведенный на рис. 2.2.1 пример демонстрирует общее правило: если пользователь не сохраняет результат вычисления введенного выражения, то система MATLAB всегда сохраняет последнее из вычисленных значений в переменной ans (от англоязычного слова answer, переводимого «ответ»). Отметим также и то, что в MATLAB для присваивания, как и в языке программирования FORTRAN, используется привычный в математике знак равенства =, а не комбинированный знак :=, как во многих других языках программирования и математических системах.
Рис. 2.2.1. Командное окно MATLAB после выполнения вычислений.
Оператор – это специальное обозначение для определенной операции над данными – операндами. Так например, выше было правильнее говорить не о присваивании, а об операторе присваивания. Операторы являются весьма распространенными объектами математических выражений и языков программирования. Полный список операторов можно получить, используя команду help ops.
После отображения результатов вычислений в командном окне создается новая строка ввода команд, отмеченная знаком >>, а сам результат вычислений выводится в строках вывода (без знака >>).
Полезно обратить внимание на следующую особенность вывода в системе MATLAB: вывод начинается с новой строки, причем числовые данные выводятся с отступом, а текстовые без него.
Точка с запятой, завершающая набор командной строки, подавляет автоматический режим вывода результатов вычислений в командное окно.
Точка с запятой может также использоваться для задания в командной строке нескольких команд, которые будут последовательно выполнены при нажатии клавиши «Enter».
При работе с MATLAB в командном окне действует простейший строчный редактор. Его команды перечислены в таблице 2.2.1.
Таблица 2.2.1. Команды строчного редактора MATLAB.
Комбинация клавиш |
Назначение |
или Ctrl+b |
Перемещение курсора вправо на один символ |
или Ctrl+f |
Перемещение курсора влево на один символ |
Ctrl+ или Ctrl+r |
Перемещение курсора вправо на одно слово |
Ctrl+ или Ctrl+l |
Перемещение курсора влево на одно слово |
Home или Ctrl+a |
Перемещение курсора в начало строки |
End или Ctrl+e |
Перемещение курсора в конец строки |
и или Ctrl+р и Ctrl+n |
Перелистывание предыдущих команд вверх или вниз для подстановки в строку ввода |
Del или Ctrl+d |
Стирание символа справа от курсора |
или Ctrl+h |
Стирание символа слева от курсора |
Ctrl+k |
Стирание до конца строки |
Esc |
Очистка строки ввода |
Ins |
Включение/выключение режима вставки |
PgUp |
Перелистывание страниц сессии вверх |
PgDn |
Перелистывание страниц сессии вниз |
Следует обратить внимание на применение клавиш курсора «вверх» () и «вниз» (). Они используются для подстановки после маркера строки ввода >> ранее введенных строк, например с целью их исправления, дублирования или дополнения. Указанные клавиши обеспечивают перелистывание ранее введенных строк снизу вверх или сверху вниз. Такая возможность существует благодаря организации специального стека (т.е. области оперативной памяти компьютера), хранящего строки с исполненными ранее командами.
Очистка командного окна системы MATLAB осуществляется командой clc, которая, однако оставляет неизменным содержание буфера команд и рабочего пространства MATLAB.
