Лабораторная работа № 1 основные понятия, определения
Навыки работы
Цель. Изучение основных понятий, определений, особенностей команд и средств пакета программ MATLAB. Приобретение навыков работы с системой MATLAB .
1.1. Теоретические сведения и основы работы
Сеанс работы с MATLAB принято именовать сессией (Session). Он отражает работу пользователя с системой MATLAB и является текущим документом. В ней имеются строки ввода, вывода и сообщений об ошибках. Определения переменных и функций, расположенных в рабочей области памяти (но не саму сессию), можно записать на диск (файлы формата .mat), используя команду Save (Сохранить). Команда Load (Загрузить) позволяет считать с диска данные рабочей области.
Фрагменты сессии можно оформить в виде дневника с помощью команды Diary (Дневник).
Пользовательский интерфейс многооконный и имеет ряд средств прямого доступа к различным компонентам системы, например:
пункт меню Web дает прямой выход в Интернет;
в панели инструментов добавлены позиция ввода ранее отмененной операции;
меню просмотра файловой системы с кнопкой его открытия;
окна доступа к компонентам системы Launch Pad/Workspace (Панель запуска/Рабочая область);
окно Current Directory (текущей папки).
Но особой надобности в перечисленных средствах нет. Для всего этого имеется позиция View (Вид) меню и требуется исполнить команду Desktop Layout → Command Windows Only (Только командное окно) – вид окна системы займет весь экран.
Обратный ход: исполните в той же позиции меню Desktop → Layout Default (Интерфейс по умолчанию).
Полезны команды управления окном в командном режиме:
clc – очищает экран и размещает курсор в левом верхнем углу пустого экрана;
home – возвращает курсор в левый верхний угол экрана.
Команды echo on all и echo off all позволяют включать и выключать отображение текстов m-файлов при каждом обращении к ним. При больших размерах m-файлов полезно включать и выключать постраничный вывод команд more on и more off.
Система matlab как суперкалькулятор
Любые сложные вычисления можно выполнять в режиме прямых вычислений, от простых арифметических операций до операций с векторами и матрицами, комплексными числами; рядами, полиномами, вывести графики различных функций и т. д. Работа с системой в этом режиме носит диалоговый характер и происходит по правилу «задал вопрос, получил ответ». При этом надо помнить некоторые выводы:
для указания ввода исходных данных используется символ >>;
данные вводятся с помощью простейшего строчного редактора;
для блокировки вывода результата вычислений некоторого выражения после него надо установить знак «;» (точка с запятой);
если не указана переменная для значения результата вычислений, то MATLAB назначает такую переменную с именем ans;
знаком присваивания является знак равенства «=»;
результат вычислений выводится в строках вывода (без знака >>);
встроенные функции (например, sin) записываются строчными буквами, и их аргументы указываются в круглых скобках.
Теперь приведем примеры выполнения векторных операций:
>> M = [1,2;3,4]
M =
1 2
3 4
>> MX = sin(M)
MX =
0.8415 0.9093
0.1411 -0.7568
>> MX(1,1)
ans =
0.8415
>> MX(1,2)
ans =
0.9093
>> MX^2
ans =
0.8364 0.0770
0.0119 0.7011
Как видим, для разделения элементов вектора используется пробел или запятая, а для отделения одного вектора от другого – точка с запятой. Для выделения отдельного элемента матрицы M используется выражение вида M(i,j), где M – имя матрицы, i – номер строки, j – номер столбца.
Знак «>>» называется маркером ввода.
Если вводимое математическое выражение может оказаться длинным, то часть выражения можно перенести на новую строку с помощью знака «…».
Примеры простых математических выражений:
2+3
2.301*sin(x)
4+exp(3)/5
sqrt(y)/2
sin(pi/2)
123.456e-24
Заметим, что в мантиссе чисел целая часть отделяется от дробной точкой. Для отделения порядка числа от мантиссы используется символ «e». Пробелы между символами в числах не допускаются. Числа могут быть комплексными: Z = Re(x) + Im(x)*i.
Z = a + b i
Примеры записи комплексных чисел:
3i
2j
-123.456+2.7e-3i
Мнимая часть имеет множитель i или j.
Функция
real(z) возвращает действительную часть,
функция imag(z) – мнимую. Для получения
модуля комплексного числа (
)
используется функция abs(z), а для вычисления
фазы (
)
– angle(z).
>> i
ans =
0 + 1.0000i
>> z = 2+3i
z =
2.0000 + 3.0000i
>> abs(z)
ans =
3.6056
>> real(z)
ans =
2
>> imag(z)
ans =
3
>> angle(z)
ans =
0.9828
Символьная константа – это цепочка символов, заключенных в апострофы, например:
'Привет'
'2+3'
Приведем пример системной переменной:
>> pi
ans =
3.1415926
Текстовые комментарии вводятся с помощью символа %
% It is factorial function
Считается правилом хорошего тона вводить в m-файлы достаточно подробные текстовые комментарии (могут быть использованы буквы русского алфавита при условии, что установлены содержащие эти буквы наборы шрифтов).
Типы переменных определяются выражением, значение которого присваивается переменной. Недопустимо включать в имена переменных пробелы и специальные знаки, например +, -, *, /.
Желательно использовать содержательные имена для обозначений переменных.
В памяти компьютера переменные занимают определенное место, называемое рабочей областью (workspace). Для очистки рабочей области используется функция clear в разных формах, например:
clear – уничтожение определений всех переменных;
clear x – уничтожение определения переменной x.