Лабораторная работа № 1. ИЗУЧЕНИЕ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ MATLAB
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить рабочую среду MATLAB.
2 КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ
При запуске программы на экране открывается рабочая среда MATLAB, изображенная на рисунке. Основными элементами рабочей среды являются:
· меню;
· панель инструментов с кнопками и раскрывающимся списком;
· окна с вкладками Workspace и Current Directory для просмотра переменных и установки текущего каталога;
· окно Command Window, служащее для ввода команд и вывода результата;
· окно Command History, предназначенное для просмотра и повторного выполнения ранее введенных команд (окно Command History может быть не пустым, если до этого пакет MATLAB использовался);
· строка состояния с кнопкой Start.
При нажатии на кнопку Start открывается меню, приведенное на рис. 1. С его помощью обеспечивается доступ ко всем основным средствам MATLAB.
Все команды, описанные в настоящем методическом пособии, следует набирать в командной строке. Сам символ >> приглашения командной строки, приведенный в примерах, набирать не нужно. Важно запомнить, что набор любой команды или выражения должен заканчиваться нажатием на <Enter>, для того чтобы программа MATLAB выполнила эту команду или вычислила выражение.
Окно Command Window состоит из следующих элементов:
· заголовка с названием окна и двумя кнопками справа;
· рабочей области с командной строкой, в которой находится мигающий вертикальный курсор;
· полос скроллинга.
Рис. 1. Рабочая среда MATLAB
Рис. 2. Раскрывающееся меню по кнопке Start
3 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
ПРИМЕР 1 Простейшие вычисления
Наберите в командной строке 1+2 и нажмите <Enter>. В результате в командном окне MATLAB отображается следующее:
>> 1 + 2
ans =
3
>>
Пограмма MATLAB сачала вычислила сумму 1 + 2, затем записала результат в специальную переменную ans и вывела ее значение, равное 3, в командное окно. Переменная ans автоматически создается, когда вычисляемое выражение не присваивается некоторой переменной. Информация о переменной ans сразу же появилась в окне Workspace (рис. 3). В первом столбце Name записано имя переменной. Следующий столбец Value показывает значение переменной, если это возможно. Содержимое столбца Size, по существу, демонстрирует основной принцип работы MATLAB. Программа MATLAB все данные представляет в виде массивов. Переменная ans является двумерным массивом размера один на один и занимает 8 байт памяти, о чем свидетельствует столбец Bytes. Наконец, в последнем столбце Class указан тип переменной – double array, т. е. массив, состоящий из чисел двойной точности. Любой столбец можно скрыть или отобразить, если на заголовке окна щелкнуть правой кнопкой и вызвать контекстное меню.
В окне Command Window ниже ответа расположена командная строка с мигающим курсором, обозначающая, что среда MATLAB готова к дальнейшим вычислениям. Можно набирать в командной строке новые выражения и находить их значения.
Если требуется продолжить работу с предыдущим выражением, например вычислить (1+2)/4.5, то проще всего воспользоваться уже имеющимся результатом, который хранится в переменной ans. Наберите в командной строке ans/4.5 (при вводе десятичных дробей используется точка) и нажмите <Enter>, получается:
>> ans/4.5
ans =
0.6667
>>
Рис. 3. Окно Workspace с информацией об использованных переменных среды
ПРИМЕР 2 Использование элементарных функций
Предположим, что требуется вычислить значение следующего выражения:
.
Введите в командной строке это выражение в соответствии с правилами MATLAB и нажмите <Enter>.
>> exp(-2.5)*log(11.3)^0.3 - sqrt((sin(2.45*pi) + cos(3.78*pi))/tan(3.3))
Ответ выводится в командное окно:
ans =
-3.2105
При вводе выражения использованы встроенные функции MATLAB. Аргументы функций заключаются в круглые скобки, имена функций набираются строчными буквами. Для ввода числа π достаточно набрать pi в командной строке.
Арифметические операции в MATLAB выполняются в обычном порядке, свойственном большинству языков программирования:
¾ возведение в степень – ^;
¾ умножение и деление – *, /;
¾ сложение и вычитание – +, -.
Для изменения порядка выполнения арифметических операторов следует использовать круглые скобки.
При вычислениях возможны некоторые исключительные ситуации, например, деление на ноль, которые в большинстве языков программирования приводят к ошибке. При делении положительного числа на ноль в MATLAB получается inf (бесконечность), а при делении отрицательного числа на ноль получается -inf (минус бесконечность) и выдается предупреждение:
>> 1/0
Warning: Divide by zero.
ans =
Inf
При делении нуля на ноль получается NaN (не число) и также выдается предупреждение:
>> 0/0
Warning: Divide by zero.
ans =
NaN
ПРИМЕР 3 Использование переменных
Как и во всех языках программирования, в MATLAB предусмотрена возможность работы с переменными. Для того чтобы присвоить, например, переменной z значение 1.45, достаточно написать в командной строке z=1.45, при этом MATLAB сразу же выведет значение z:
>> z=1.45
z =
1.4500
Здесь знак равенства используется в качестве оператора присваивания. Часто не очень удобно после каждого присваивания получать еще и результат. Поэтому в MATLAB предусмотрена возможность завершать оператор присваивания точкой с запятой для подавления вывода результата в командное окно. Именем переменной может быть любая последовательность букв и цифр без пробела, начинающаяся с буквы. Строчные и прописные буквы различаются, например, Mz и mz являются двумя разными переменными.
В качестве упражнения на использование переменных найдем значение следующего выражения:
.
Наберите последовательность команд, приведенную ниже.
>> x = sin(1.3*pi)/log(3.4);
>> y = sqrt(tan(2.75)/tanh(2.75));
>> z = (x + y)/(x - y)
z =
0.0243 - 0.9997i
>>
Последний оператор присваивания не завершается точкой с запятой для того, чтобы сразу получить значение исходного выражения.
4 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Перечислите основные элементы рабочей среды MATLAB. Из каких элементов состоит окно Command Window?
2. Откуда берется переменная ans?
3. Какие значения принимает переменная ans при делении 1/0 и 0/0?
4. Что используется в качестве оператора присваивания в среде MATLAB?
5. Какой символ используется для подавления вывода результатов выполнения операторов?
Из каких символов может состоять имя переменной в MATLAB?
Скачано с www.znanio.ru
Материалы на данной страницы взяты из открытых источников либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.