Типы данных и встроенные функции MatLab

Лабораторная работа №1. Основы работы в системе MatLab

Цель работы: освоить принципы работы интегрированной среды MatLab.

Теоретическая часть

Интерфейс системы MatLab

На рисунке 1.1 представлен интерфейс системы MatLab. Вне зависимости от версии MatLab отображаются следующие области:

1. Workspace (рабочая область памяти – область, отражающая все созданные переменные.

2. Command Window (командное окно) - область, в которой вводятся команды и отображаются результаты их выполнения.

3. Command History (история команд) – область, отражающая историю выполнения всех команд.

4. Current Folder (текущая папка) – область, в которой отображается содержимое папки с именем, отображающемся в раскрывающемся списке.

Рис. 1.1. Интерфейс системы MatLab

 

 

Типы данных и встроенные функции MatLab

В системе MatLab тип данных определяется автоматически. Пользователю необходимо лишь объявить переменную. Таким образом, набрав некоторое математическое выражение, например, «5+7», после нажатия клавиши Enter, в окне Command Window сразу высветится результат вычисления «ans=12», где ans – служебная переменная, которую можно использовать в расчетах. В случае, когда необходимо выполнить несколько команд, описывающих сложные математические зависимости, содержащие множество переменных, необходимо прибегнуть к следующей форме записи команды «Имя переменной» = «Выражение», где «=» знак присвоения. В том случае, когда отсутствует необходимость в выводе результатов промежуточных расчетов на экран, в конце выражения ставится знак «;».

В системе MatLab основным типом данных является массив или матрица, что следует из названия системы «matrix laboratory», таким образом объявляя переменную, содержащую только число «5», под эту переменную выделяется матрица, что позволяет легко обрабатывать массивы и любой момент добавлять в переменную новые значения. Таким образом, в системе возможна работа со следующими типами данных:

- Число – вещественное числовое значение.

- Массив – это упорядоченное множество элементов одной природы.

- Матрица – двухмерный массив, доступ к элементам которого осуществляется по указанию номера строки и только потом номера столбца.

- Строка – массив, элементами которого являются символы.

- Структура – набор разнотипных полей. Поле может содержать как массив, так и число, так и строку. Одно поле содержит данные только одного типа.

Числа в MatLab могут быть в любом удобном формате с учетом следующих особенностей:

- мнимая единица кодируется с помощью двух символов: i или j;

- целая часть числа от дробной отделяется точкой;

- отделение порядка числа от мантиссы осуществляется символом е.

По умолчанию рациональные числа выводятся в нормализованной форме с четырьмя цифрами после десятичной точки и одной до нее. Для установки необходимого формата представления чисел используется команда format name, где name — имя формата. Рассмотрим некоторые форматы чисел на примере вывода числа pi:

1. format short – короткое представление числа (5 знаков - 3.1416);

2. format lonq – длинное представление числа (15 знаков – 3.141592653589793);

3. format shortE – короткое представление в экспоненциальной форме (5 знаков мантиссы – 3.1416е+00);

4. format lonqE – длинное представление в экспоненциальной форме (15 знаков мантиссы - 3.141592653589793е+00).

 

В MatLab встроены следующие элементарные функции аргумента «х»:

- abs(x) – абсолютное значение х;

- exp(x) – экспоненциальная функция е в степени х;

- log(x), log10(x), log2(x) – логарифмы чисел с основанием е, 10, 2;

- sqrt(x) – корень квадратный из х;

- sin(x), cos(x), tan(x), cot(x), sec(x), csc(x) – тригонометрические функции sin x, cos x, tg x, ctg x, sec x, cosec x;

- asin(x), acos(x), atan(x), acot(x), asec(x), acsc(x) – обратные тригонометрические функции arcsin x, arcos x, arctg x, arcctg x, arcsec x, arccosec x;

- all(х) — возвращает 1, если все элементы х отличны от нуля;

- any(х) — возвращает 1, если хотя бы один элемент х отличен от нуля;

- isequal(x, у) — возвращает 1, если значения х и у совпадают;

- isempty(x) — возвращает 1, если х является пустой матрицей (то есть имеет размер 0x0).

Со списком элементарных функций можно ознакомиться, набрав команду «help elfun». Получить информацию о конкретной функции можно воспользовавшись командой help имя_функции.

 

Сервисные функции MatLab:

1. сlc – производит очистку командного окна.

2. clear – удаляет переменные рабочей среды.

3. input – осуществляет запрос на ввод с клавиатуры. Синтаксис: x=input(‘строка подсказки’). При вводе в командную строку функция input выведет на экран сообщение, содержащееся в строке подсказке (например, «Введите число элементов массива») и будет ожидать ввода переменной «х» с клавиатуры».

4. disp – осуществляет вывод текста или значения переменной в командное окно. Синтаксис: disp(x).

 

Работа с программами в среде MatLab может быть организована двумя способами:

- в Command Window удобно в случае малого числа команд и небольшого одноразового либо тестированного решения;

- в текстовом редакторе с расширением *.m. Создается отдельный файл, в котором осуществляется отладка программы (рисунок 1.2).

Рис. 1.2. Редактор программ MatLab

 

Комментарии в MatLab оформляются при помощи знака «%».