Лабораторная работа №5. Ввод-вывод
Для облегчения работы с программой, особенно неподготовленным пользователям, программа должна иметь пользовательский интерфейс. В простейшем случае программа может иметь текстовый интерфейс пользователя. В данной лабораторной работе будут рассмотрены возможности по созданию текстовых интерфейсов пользователя в MATLAB для организации диалога с пользователем и форматированного вывода.
Основу консольного ввода-вывод в MATLAB составляют 3 функции:
• disp — вывод содержимого указанной переменной;
• input — функция ввод;
• fprintf — форматированный вывод.
Далее рассмотрим каждую функцию отдельно, однако сначала кратко рассмотрим сроки в MATLAB.
Строки
Прежде чем рассказывать о вводе-выводе в MATLAB сделаем небольшое отступление и расскажем о строках в MATLAB. Первое, что необходимо отметить, это то, что все строки в MATLAB является векторами-строками содержащие символы (тип char ), а это значит со строками в MATLAB можно работать так же как и массивами.
Строки в MATLAB заключаются в одинарные кавычки. Приведем пример создания строки:
>> str = ‘Hellow world!’
Внутри одиночных кавычек можно помещать вводить доступные символ, например буквы, цифры, символы подчеркивания, двойные кавычки и др. Однако, так как строка сама ограничивается одинарными кавычками, то для того чтобы поместить в строку одинарную кавычку, необходимо поместить в нее две следующие подряд одинаковые кавычки. Для того чтобы это было понятнее, сразу приведем пример:
После данного краткого обзора строк в MATLAB теперь непосредственно перейдем к рассмотрению функций консольного ввода-вывода в MATLAB.
Функция disp
Данная функция является простейшей для вывод в командное окно в MATLAB. Данная функция принимает единственный аргумент, который выводит в командное окно. Например:
>> disp(str); Hellow world!
Как видно вывод функции disp аналогичен тому, если ее аргумент просто ввести в
консоль без символа « ; » на конце, за исключением того, что не будет выведено имя переменной. На этом рассмотрение данной функции закончим и перейдем к рассмотрению функции input .
Функция input
Для ввода из командного окна в MATLAB предусмотрена функция input, которая может принимать только один аргумент — подсказка пользователю, и возвращающая результат вычисления выражения, введенных пользователем. Приведем пример использования данной функции:
>> a = input(‘Введите число a: ‘); Введите число a: 12.5
>> b = input(‘Введите число b: ‘); Введите число b: 2 + 5
Как видно из примера, прежде чем вернуть результат, MATLAB попытается вычислить его значение, как если бы его введи в командное окно, однако это поведения не всегда желательно, и требуется получить введенное выражение в виде строки. Для этого функции input необходимо указать второй параметр ‘s’ :
>> str1 = input(‘Введите строку: ‘,’s’); Введите строку: Hellow world!
>> str2 = input(‘Введите строку: ‘); Введите строку: Hellow world! Error: Unexpected MATLAB expression.
Введите строку: ‘Hellow world!’ >> str2
Как видно из этого примера, без указания второго параметра в input ввести строку не заключая ее в одиночные кавычки не удастся.
Теперь приведем пример организации простого диалога с пользователем. В качестве примера приведем программу, которая будет раскладывать введенное целое число на множители. Данная программа будет иметь главного меню, содержащее два пункта:
1. Разложить число на множители
Код данной программы содержится в функции simpleDialog.m:
% Пример организации простейшего диалога с пользователем
% переменная для содержащая выбор пользователя userAnswer = 0;
% цикл для организации главного меню
% вывод содержимого меню disp(‘Главное меню’);
disp(‘1. Разложить число на множители’); disp(‘2. Выход’);
% получим от пользователя номер пункта, меню которое он выбрал userAnswer = input(‘> ‘);
% хорошим томом будет проверить корректность данных введенных
% пользователем, и если они ошибочны, то вывести предупреждение
= 2 disp(‘Ошибка ввода, повторите ввод’);
elseif userAnswer == 1
% предложим пользователю ввести целое положительное число x = input(‘Введите целое положительно число: ‘);
% проверим корректность введенного числа
% функция isscalar проверят, что введенное число скаляр if
isscalar(x) || x < 0 || x
disp(‘Ошибка, введены некорректные данные’);
% в случае ошибки ввода можно либо попросить повторить
% или вернутся в главное меню. В данном случае мы
% вычисли разложение числа x на множители
% для этого воспользуемся функцией factor disp(‘Разложение введенного числа на множители’); disp(factor(x));
Matlab disp
Disp function is used in MATLAB to display the output of any code without displaying the input variables. This function can be used in cases where our code is not very long or easy to understand, and there is no need of displaying the input variables.
For example, if we use the disp function to display a string ‘MATLAB Disp function’ stored in a variable ‘A’, our output will be ‘MATLAB Disp function’. However, if we do not use the disp function, our output will be A = ‘MATLAB Disp function’.
Hadoop, Data Science, Statistics & others
Syntax of the disp function:
Description of the disp function:
disp (A) function is used to display or print the value stored in the variable ‘A’ without printing the name of the variable
Examples of Matlab disp
Let us now understand the code to use the disp function in MATLAB.
Example #1
In this example, we will use the disp function to display elements of a vector. Below are the steps to be followed:
- Initialize the input vector
- Use the disp function to display the elements of the vector
Code:
A = [3 7 1 8 10] [Initializing an input vector and storing it in a variable ‘A’] disp (A)
[Using the disp function to display the value stored in the variable ‘A’]
This is how our input and output will look like in MATLAB:
Input:
Output:
As we can see in the output, we have obtained the value (i.e. elements in our case) stored inside the variable ‘A’ by using the disp function.
If we print the output without using the disp function, this is how it will look like:
Please note that in this case, even the variable name is displayed in the output.
Example #2
In this example, we will use the disp function to display elements of a matrix. Below are the steps to be followed:
- Initialize the input matrix
- Use the disp function to display the elements of the matrix
Code:
A = [3 3 1; 8 0 4; 1 4 9] [Initializing a 3 x 3 input matrix and storing it in a variable ‘A’] disp (A)
[Using the disp function to display the value stored in the variable ‘A’]
This is how our input and output will look like in MATLAB:
Input:
Output:
As we can see in the output, we have obtained the value (i.e. elements of the matrix in this example) stored inside the variable ‘A’ by using the disp function.
If we print the output without using the disp function, this is how it will look like:
Please note that in this case, even the variable name is displayed in the output.
Example #3
In this example, we will use the disp function to display a string. Below are the steps to be followed:
- Initialize the input string
- Use the disp function to display the string
Code:
A = «Let us learn MATLAB disp function»
[Initializing a string and storing it in a variable ‘A’] disp (A)
[Using the disp function to display the value stored in the variable ‘A’]
This is how our input and output will look like in MATLAB:
Input:
Output:
As we can see in the output, we have obtained the value (i.e. a string of words in this example) stored inside the variable ‘A’ by using the disp function.
If we print the output without using the disp function, this is how it will look like:
Please note that in this case, even the variable name is displayed in the output.
Example #4
In this example, we will use the disp function to display the output of a mathematical expression. Below are the steps to be followed:
- Initialize the variables involved in the expression
- Use the disp function to display the output
Code:
X = 5
[Initializing the 1 st input variable] Y = 10
[Initializing the 2 nd input variable] Z = 25
[Initializing the 3 rd input variable] A = X * Z / Y
[Mathematical expression to be solved] disp (A)
[Using the disp function to display the value stored in the variable ‘A’]
This is how our input and output will look like in MATLAB:
Input:
Output:
As we can see in the output, we have obtained the value of our output stored inside the variable ‘A’ by using the disp function.
If we print the output without using the disp function, this is how it will look like:
Please note that in this case, even the variable name is displayed in the output.
Conclusion
- We use the disp function to display the value stored inside a variable without printing the name of the variable.
- It can be used if we want our output to look neat, without any other information except the actual output.
Recommended Articles
This is a guide to Matlab disp. Here we discuss the Examples of Matlab disp along with the code to use the disp function in MATLAB. You may also have a look at the following articles to learn more –
Disp matlab что это
MATLAB programs are stored as plain text in files having names that end with the extension «.m». These files are called, not surprisingly, m-files. Each m-file contains exactly one MATLAB function. Thus, a collection of MATLAB functions can lead to a large number of relatively small files.
One nifty difference between MATLAB and traditional high level languages is that MATLAB functions can be used interactively. In addition to providing the obvious support for interactive calculation, it also is a very convenient way to debug functions that are part of a bigger project.
MATLAB functions have two parameter lists, one for input and one for output. This supports one of the cardinal rules of MATLAB programming: don’t change the input parameters of a function . Like all cardinal rules, this one is broken at times. My free advice, however, is to stick to the rule. This will require you to make some slight adjustments in the way you program. In the end this shift will help you write better MATLAB code.
Creating function m-files with a plain text editor
When you are writing m-files you will usually want to have the text editor and MATLAB open at the same time. Since modern word-processors require lots of system RAM it may not even be possible or practical (if you are working on a stand-alone personal computer) for you to use a word-processor for m-file development. In this case a simple, text editor will be your only option.
Function Defintion
There can exactly be one MATLAB function per m-file.
Input and Output parameters
Unlike other languages, the variables in the input_parameter_list should never be altered by the statements inside the function . Expert MATLAB programmers have ways and reasons for violating that principle, but it is good practice to consider the input variables to be constants that cannot be changed. The separation of input and output variables helps to reinforce this principle.
The input and output variables can be scalars, vectors, matrices, and strings. In fact, MATLAB does not really distinguish between variables types until some calculation or operation involving the variables is performed. It is perfectly acceptable that the input to a function is a scalar during one call and a vector during another call.
To make the preceding point more concrete, consider the following statement which is a call to the built-in sine function. If x is a scalar (i.e. a matrix with one row and one column) then y will be a scalar. If x is a row vector, then y will be a row vector. If x is a matrix then y is a matrix. (You should verify these statements with some simple MATLAB calculations.)
This situation-dependence of input and output variables is a very powerful and potentially very confusing feature of MATLAB. Refer to the «addtwo.m» function below for an example.
Comment statements
The first two lines after the function definition are comment statements. Not only do these statements describe the statements in the file, their position in the file supports the on-line help facility in MATLAB. If the first line of a MATLAB function definition is immediately followed by non-blank comment statements, then those comment statements are printed to the command window when you type «help function_name». Try it with the addtwo function. MATLAB will print up until a blank line or an executable statement, whichever comes first. Refer to the Function prologues — providing help section for more information.
To test your understanding of input and output variables, pass the following definitions of x and y to the addtwo function. (To save space the x and y variables are defined on the same line. You can enter these variables on the same line, as shown, or use separate lines.)
Here is another simple function, traparea.m, with three input parameters and one output parameter. Since there is only one output parameter the square brackets may be omitted. Note that there is a blank line between the comment statements that describe the function and the single comment statement that describes the calculation of area. The comment statement beginning «Compute the area. » will not be printed if you type «help traparea». Also note that there is no «return» statement needed. (There is a MATLAB return statement, but it is not needed here.) The output variable, area , is defined in the first line of the file. The value assigned to area is returned to the calling function or the command window.
Finally, here is another simple function, cart2plr.m, with two input parameters and two output parameters. The comment statements have empty lines, but these will be printed if you type «help cart2plr».
Make sure MATLAB knows the path to your function
- use or ignore return arguments (see also nargin/nargout)
- suppress output
if constructs
- if . end
- if . else . end
- if . elseif . else . end
- no semicolon is needed to suppress output at the end of lines containing if, else, elseif or endif
- elseif has no space between «else» and «if»
- the end statement is required
- the «is equal to» operator has two equals signs (see Logical Comparisons below)
The compact if
Logical comparisons
The preceding table lists the logical comparison operators used in MATLAB. Note that these operators can be used in assignment statements, as illustrated in this example The first statement assigns the value of the logical comparison to the variable « enough ». If the comparison on the right hand side evaluates to be true, then enough is given the value 1. If the comparison evaluates to be false, then enough is given the value 0. In the subsequent if statement, enough = 1 is true, and enough = 0 is false.
Binary and unary logical operators
The && operator (read «and» operator) takes two logical expressions and returns «true» if both expressions are true, and «false» otherwise.
The || operator (read «or» operator) takes two logical expressions and returns «true» if either of the expressions are true, and «false» only if both expressions are false. The possible outcomes of && and || operations are summarized in the following truth table.
operator (read «not») takes only one logical expression and returns the opposite (negation) of that expression. Consider the following code Since a is less than b the if
asmall block is not executed because
asmall is false.
while constructs
Here is an example Executing the preceding block of code results in the following output to the command window (The output has been adjusted to take up less space. MATLAB likes to sprawl its printout over several lines.) Note that no disp or fprintf statement was needed in the preceding block because the i = i + 2 statement did not end in a semicolon.
for constructs
The for construct is used to create a loop, usually over a fixed range of steps
MATLAB – Обзор
MATLAB (матричная лаборатория) – это язык программирования высокого уровня четвертого поколения и интерактивная среда для численных расчетов, визуализации и программирования.
Это позволяет матричные манипуляции; построение графиков функций и данных; реализация алгоритмов; создание пользовательских интерфейсов; взаимодействие с программами, написанными на других языках, включая C, C ++, Java и FORTRAN; анализировать данные; разработать алгоритмы; и создавать модели и приложения.
Он имеет множество встроенных команд и математических функций, которые помогают вам в математических вычислениях, создании графиков и выполнении численных методов.
Сила вычислительной математики MATLAB
MATLAB используется во всех аспектах вычислительной математики. Ниже приведены некоторые часто используемые математические вычисления, где он используется чаще всего:
- Работа с матрицами и массивами
- 2-D и 3-D Печать и графика
- Линейная алгебра
- Алгебраические уравнения
- Нелинейные функции
- Статистика
- Анализ данных
- Исчисление и дифференциальные уравнения
- Численные расчеты
- интеграция
- Трансформации
- Кривая Фитинг
- Различные другие специальные функции
Особенности MATLAB
Ниже приведены основные характеристики MATLAB –
Это язык высокого уровня для численных расчетов, визуализации и разработки приложений.
Он также предоставляет интерактивную среду для итеративного исследования, проектирования и решения проблем.
Он предоставляет обширную библиотеку математических функций для линейной алгебры, статистики, анализа Фурье, фильтрации, оптимизации, численного интегрирования и решения обыкновенных дифференциальных уравнений.
Он предоставляет встроенную графику для визуализации данных и инструменты для создания пользовательских графиков.
Интерфейс программирования MATLAB предоставляет инструменты для разработки, позволяющие повысить качество сопровождения кода и максимально повысить производительность.
Он предоставляет инструменты для создания приложений с пользовательскими графическими интерфейсами.
Он предоставляет функции для интеграции алгоритмов на основе MATLAB с внешними приложениями и языками, такими как C, Java, .NET и Microsoft Excel.
Это язык высокого уровня для численных расчетов, визуализации и разработки приложений.
Он также предоставляет интерактивную среду для итеративного исследования, проектирования и решения проблем.
Он предоставляет обширную библиотеку математических функций для линейной алгебры, статистики, анализа Фурье, фильтрации, оптимизации, численного интегрирования и решения обыкновенных дифференциальных уравнений.
Он предоставляет встроенную графику для визуализации данных и инструменты для создания пользовательских графиков.
Интерфейс программирования MATLAB предоставляет инструменты для разработки, позволяющие повысить качество сопровождения кода и максимально повысить производительность.
Он предоставляет инструменты для создания приложений с пользовательскими графическими интерфейсами.
Он предоставляет функции для интеграции алгоритмов на основе MATLAB с внешними приложениями и языками, такими как C, Java, .NET и Microsoft Excel.
Использование MATLAB
MATLAB широко используется в качестве вычислительного инструмента в науке и технике, охватывающего области физики, химии, математики и всех технических потоков. Он используется в различных областях, в том числе –
- Обработка сигналов и связь
- Обработка изображений и видео
- Системы управления
- Тест и Измерение
- Вычислительные финансы
- Вычислительная биология
MATLAB – Настройка среды
Настройка локальной среды
Настройка среды MATLAB производится в несколько кликов. Установщик можно скачать здесь .
MathWorks предоставляет лицензионный продукт, пробную версию, а также студенческую версию. Вам необходимо зайти на сайт и немного подождать их одобрения.
После загрузки установщика программное обеспечение можно установить с помощью нескольких кликов.
Понимание среды MATLAB
Среду разработки MATLAB можно запустить из иконки, созданной на рабочем столе. Основное рабочее окно в MATLAB называется рабочим столом. Когда MATLAB запущен, рабочий стол отображается в макете по умолчанию –
Рабочий стол имеет следующие панели –
Текущая папка – эта панель позволяет получить доступ к папкам и файлам проекта.
Окно команд – это основная область, где команды можно вводить в командной строке. На это указывает командная строка (>>).
Рабочая область – Рабочая область показывает все переменные, созданные и / или импортированные из файлов.
История команд – эта панель показывает или возвращает команды, которые вводятся в командной строке.
Текущая папка – эта панель позволяет получить доступ к папкам и файлам проекта.
Окно команд – это основная область, где команды можно вводить в командной строке. На это указывает командная строка (>>).
Рабочая область – Рабочая область показывает все переменные, созданные и / или импортированные из файлов.
История команд – эта панель показывает или возвращает команды, которые вводятся в командной строке.
Настройка GNU Octave
Если вы хотите использовать Octave на своем компьютере (Linux, BSD, OS X или Windows), пожалуйста, скачайте последнюю версию с Download GNU Octave . Вы можете проверить данные инструкции по установке для вашей машины.
MATLAB – базовый синтаксис
Среда MATLAB ведет себя как сверхсложный калькулятор. Вы можете вводить команды в командной строке >>.
MATLAB – это интерпретируемая среда. Другими словами, вы даете команду, а MATLAB выполняет ее сразу.
Руки на практике
Введите правильное выражение, например,
И нажмите ENTER
Когда вы нажимаете кнопку «Выполнить» или нажимаете Ctrl + E, MATLAB выполняет его немедленно, и возвращается результат –
Давайте рассмотрим еще несколько примеров –
Когда вы нажимаете кнопку «Выполнить» или нажимаете Ctrl + E, MATLAB выполняет его немедленно, и возвращается результат –
Когда вы нажимаете кнопку «Выполнить» или нажимаете Ctrl + E, MATLAB выполняет его немедленно, и возвращается результат –
Когда вы нажимаете кнопку «Выполнить» или нажимаете Ctrl + E, MATLAB выполняет его немедленно, и возвращается результат –
Когда вы нажимаете кнопку «Выполнить» или нажимаете Ctrl + E, MATLAB выполняет его немедленно, и возвращается результат –
MATLAB предоставляет некоторые специальные выражения для некоторых математических символов, таких как pi для π, Inf для ∞, i (и j) для √-1 и т. Д. Nan означает «не число».
Использование точки с запятой (;) в MATLAB
Точка с запятой (;) указывает на конец оператора. Однако, если вы хотите подавить и скрыть вывод MATLAB для выражения, добавьте точку с запятой после выражения.
Когда вы нажимаете кнопку «Выполнить» или нажимаете Ctrl + E, MATLAB выполняет его немедленно, и возвращается результат –
Добавление комментариев
Символ процента (%) используется для обозначения строки комментария. Например,
Вы также можете написать блок комментариев, используя операторы комментариев к блоку% <и%>.
Редактор MATLAB включает в себя инструменты и элементы контекстного меню, которые помогут вам добавлять, удалять или изменять формат комментариев.
Обычно используемые операторы и специальные символы
MATLAB поддерживает следующие часто используемые операторы и специальные символы –
| оператор | Цель |
|---|---|
| + | Плюс; оператор сложения. |
| – | Минус; оператор вычитания. |
| * | Скалярный и матричный оператор умножения. |
| . * | Оператор умножения массива. |
| ^ | Скалярный и матричный оператор возведения в степень. |
| . ^ | Оператор возведения в степень массива. |
| \ | Оператор левого деления. |
| / | Оператор правого деления. |
| . \ | Массив левого делителя. |
| ./ | Массив оператора правого деления. |
| : | Двоеточие; генерирует регулярно расположенные элементы и представляет всю строку или столбец. |
| () | Скобки; заключает в себе аргументы функций и индексы массивов; переопределяет приоритет |
| [] | Скобки; элементы массива вложений. |
| , | Десятичная точка. |
| … | Многоточие; оператор продолжения строки |
| , | Comma; разделяет операторы и элементы подряд |
| ; | Точка с запятой; разделяет столбцы и подавляет отображение. |
| % | Знак процента; обозначает комментарий и задает форматирование. |
| _ | Цитировать знак и транспонировать оператора. |
| ._ | Несопряженный оператор транспонирования. |
| знак равно | Оператор присваивания. |
Специальные переменные и константы
MATLAB поддерживает следующие специальные переменные и константы –
| название | Имея в виду |
|---|---|
| анс | Самый последний ответ. |
| прибыль на акцию | Точность точности с плавающей точкой. |
| I, J | Мнимая единица √-1. |
| Inf | Бесконечность. |
| NaN | Неопределенный числовой результат (не число). |
| число Пи | Число π |
Именование переменных
Имена переменных состоят из буквы, за которой следует любое количество букв, цифр или подчеркивания.
MATLAB чувствителен к регистру .
Имена переменных могут быть любой длины, однако MATLAB использует только первые N символов, где N задается функцией namelengthmax .
Сохранение вашей работы
Команда save используется для сохранения всех переменных в рабочей области в виде файла с расширением .mat в текущем каталоге.
Вы можете перезагрузить файл в любое время позже, используя команду загрузки .
MATLAB – Переменные
В среде MATLAB каждая переменная является массивом или матрицей.
Вы можете назначить переменные простым способом. Например,
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
Он создает матрицу 1 на 1 с именем x и сохраняет значение 3 в своем элементе. Давайте посмотрим на другой пример,
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
Пожалуйста, обратите внимание, что –
Как только переменная введена в систему, вы можете обратиться к ней позже.
Переменные должны иметь значения, прежде чем они будут использованы.
Когда выражение возвращает результат, который не присвоен какой-либо переменной, система назначает его переменной с именем ans, которая может быть использована позже.
Как только переменная введена в систему, вы можете обратиться к ней позже.
Переменные должны иметь значения, прежде чем они будут использованы.
Когда выражение возвращает результат, который не присвоен какой-либо переменной, система назначает его переменной с именем ans, которая может быть использована позже.
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
Вы можете использовать эту переменную ANS –
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
Давайте посмотрим на другой пример –
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
Несколько назначений
Вы можете иметь несколько назначений на одной строке. Например,
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
Я забыл переменные!
Команда who отображает все имена переменных, которые вы использовали.
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
Команда whos показывает немного больше о переменных –
- Переменные в настоящее время в памяти
- Тип каждой переменной
- Память, выделенная для каждой переменной
- Являются ли они сложными переменными или нет
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
Команда очистки удаляет все (или указанные) переменные из памяти.
Длинные Задания
Длинные назначения могут быть расширены до другой строки с помощью эллипсов (…). Например,
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
Формат Команда
По умолчанию MATLAB отображает числа с четырьмя знаками после запятой. Это известно как короткий формат .
Однако, если вы хотите большей точности, вам нужно использовать команду форматирования .
Команда format long отображает 16 цифр после десятичной дроби.
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат:
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
Команда формата банка округляет числа до двух десятичных знаков. Например,
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
MATLAB отображает большие числа с использованием экспоненциальной записи.
Команда format short e позволяет отображать в экспоненциальной форме с четырьмя десятичными знаками плюс показатель степени.
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
Команда format long e позволяет отображать в экспоненциальной форме с четырьмя десятичными знаками плюс показатель степени. Например,
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
Команда format rat дает наиболее близкое рациональное выражение, полученное в результате вычисления. Например,
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
Создание векторов
Вектор – это одномерный массив чисел. MATLAB позволяет создавать два типа векторов –
- Векторы строк
- Векторы столбцов
Векторы строк создаются путем заключения набора элементов в квадратных скобках с использованием пробела или запятой для разделения элементов.
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
Векторы столбцов создаются заключением набора элементов в квадратные скобки с использованием точки с запятой (;) для разделения элементов.
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
Создание Матрицы
Матрица – это двумерный массив чисел.
В MATLAB матрица создается путем ввода каждой строки в виде последовательности элементов, разделенных пробелами или запятыми, и конец строки обозначается точкой с запятой. Например, давайте создадим матрицу 3 на 3 как –
MATLAB выполнит приведенный выше оператор и вернет следующий результат –
MATLAB – Команды
MATLAB – интерактивная программа для численных расчетов и визуализации данных. Вы можете ввести команду, набрав ее в командной строке MATLAB ‘>>’ в окне команд .
В этом разделе мы предоставим списки часто используемых общих команд MATLAB.
Команды для управления сеансом
MATLAB предоставляет различные команды для управления сеансом. В следующей таблице приведены все такие команды:
| команда | Цель |
|---|---|
| CLC | Очищает командное окно. |
| Чисто | Удаляет переменные из памяти. |
| существовать | Проверяет наличие файла или переменной. |
| Глобальный | Объявляет переменные глобальными. |
| Помогите | Ищет справочную тему. |
| Ищу | Поиск записей справки по ключевому слову. |
| уволиться | Останавливается MATLAB. |
| кто | Перечисляет текущие переменные. |
| Whos | Перечисляет текущие переменные (длинный дисплей). |
Команды для работы с системой
MATLAB предоставляет различные полезные команды для работы с системой, такие как сохранение текущей работы в рабочей области в виде файла и загрузка файла позже.
Он также предоставляет различные команды для других действий, связанных с системой, таких как отображение даты, отображение списка файлов в каталоге, отображение текущего каталога и т. Д.
В следующей таблице приведены некоторые часто используемые системные команды:
| команда | Цель |
|---|---|
| CD | Изменяет текущий каталог. |
| Дата | Отображает текущую дату. |
| удалять | Удаляет файл. |
| дневник | Включает / выключает запись в дневниковый файл. |
| реж | Перечисляет все файлы в текущем каталоге. |
| нагрузка | Загружает переменные рабочей области из файла. |
| дорожка | Отображает путь поиска. |
| PWD | Отображает текущий каталог. |
| спасти | Сохраняет переменные рабочей области в файл. |
| тип | Отображает содержимое файла. |
| какие | Перечисляет все файлы MATLAB в текущем каталоге. |
| wklread | Читает файл электронной таблицы .wk1. |
Команды ввода и вывода
MATLAB предоставляет следующие команды ввода и вывода –
| команда | Цель |
|---|---|
| Индик.точки | Отображает содержимое массива или строки. |
| fscanf | Чтение отформатированных данных из файла. |
| формат | Управляет форматом отображения экрана. |
| fprintf | Выполняет отформатированные записи на экран или в файл. |
| вход | Отображает подсказки и ждет ввода. |
| ; | Подавляет трафаретную печать. |
Команды fscanf и fprintf ведут себя как функции C scanf и printf. Они поддерживают следующие коды формата –
| Код формата | Цель |
|---|---|
| % s | Форматировать как строку. |
| % d | Форматировать как целое число. |
| % е | Формат как значение с плавающей запятой. |
| % е | Формат как значение с плавающей запятой в научной нотации. |
| %г | Формат в наиболее компактной форме:% f или% e. |
| \ п | Вставьте новую строку в выходную строку. |
| \ т | Вставьте вкладку в выходной строке. |
Функция форматирования имеет следующие формы, используемые для числового отображения:
| Функция формата | Отображать до |
|---|---|
| формат короткий | Четыре десятичных знака (по умолчанию). |
| форматировать долго | 16 десятичных цифр. |
| формат короткой электронной | Пять цифр плюс показатель степени. |
| формат длинная электронная | 16 цифр плюс показатели. |
| формат банка | Две десятичные цифры. |
| формат + | Положительный, отрицательный или ноль. |
| формат крыса | Рациональное приближение. |
| формат компактный | Подавляет некоторые переводы строки. |
| свободный формат | Сбрасывает в менее компактный режим отображения. |
Векторные, матричные и матричные команды
В следующей таблице показаны различные команды, используемые для работы с массивами, матрицами и векторами.
| команда | Цель |
|---|---|
| кошка | Объединяет массивы. |
| находить | Находит индексы ненулевых элементов. |
| длина | Вычисляет количество элементов. |
| LINSPACE | Создает равномерно расположенный вектор. |
| logspace | Создает логарифмически разнесенный вектор. |
| Максимум | Возвращает самый большой элемент. |
| мин | Возвращает наименьший элемент. |
| тычок | Продукт каждого столбца. |
| перекроить | Изменяет размер. |
| размер | Вычисляет размер массива. |
| Сортировать | Сортирует каждый столбец. |
| сумма | Суммирует каждый столбец. |
| глаз | Создает идентичную матрицу. |
| те, | Создает массив из них. |
| нули | Создает массив нулей. |
| пересекать | Вычисляет матричные перекрестные произведения. |
| точка | Вычисляет матричные точечные произведения. |
| йе | Вычисляет определитель массива. |
| фактура | Вычисляет обратную матрицу. |
| pinv | Вычисляет псевдообратную матрицу. |
| ранг | Вычисляет ранг матрицы. |
| RREF | Вычисляет приведенную форму ряда эшелонов. |
| клетка | Создает массив ячеек. |
| celldisp | Отображает массив ячеек. |
| cellplot | Отображает графическое представление массива ячеек. |
| num2cell | Преобразует числовой массив в массив ячеек. |
| по рукам | Соответствует спискам ввода и вывода. |
| iscell | Определяет массив ячеек. |
Команды построения
MATLAB предоставляет многочисленные команды для построения графиков. В следующей таблице приведены некоторые из наиболее часто используемых команд для построения графиков:
| команда | Цель |
|---|---|
| ось | Устанавливает пределы оси. |
| fplot | Интеллектуальное построение функций. |
| сетка | Отображает линии сетки. |
| сюжет | Создает график xy. |
| Распечатать | Печать графика или сохранение графика в файл. |
| заглавие | Размещает текст в верхней части сюжета. |
| xlabel | Добавляет текстовую метку к оси X. |
| ylabel | Добавляет текстовую метку к оси Y. |
| оси | Создает объекты осей. |
| близко | Закрывает текущий сюжет. |
| закрыть все | Закрывает все участки. |
| фигура | Открывает новое окно фигуры. |
| gtext | Включает размещение метки с помощью мыши. |
| держать | Замораживает текущий сюжет. |
| легенда | Размещение легенды мышью. |
| обновление | Перерисовывает текущее окно рисунка. |
| задавать | Определяет свойства объектов, таких как оси. |
| подзаговор | Создает участки в подокнах. |
| текст | Размещает строку на рисунке. |
| бар | Создает гистограмму. |
| loglog | Создает лог-лог сюжет. |
| полярный | Создает полярный сюжет. |
| semilogx | Создает полулогичный сюжет. (логарифмическая абсцисса). |
| semilogy | Создает полулогичный сюжет. (логарифмическая ордината). |
| лестница | Создает лестничный участок. |
| стебель | Создает стволовый сюжет. |
MATLAB – M-Files
До сих пор мы использовали среду MATLAB в качестве калькулятора. Тем не менее, MATLAB также является мощным языком программирования, а также интерактивной вычислительной средой.
В предыдущих главах вы узнали, как вводить команды из командной строки MATLAB. MATLAB также позволяет записывать серии команд в файл и исполнять файл как единое целое, например, писать функцию и вызывать ее.
М-файлы
MATLAB позволяет писать два вида программных файлов –
Скрипты – файлы скриптов – это программные файлы с расширением .m . В этих файлах вы пишете серию команд, которые вы хотите выполнить вместе. Скрипты не принимают входные данные и не возвращают никаких выходных данных. Они оперируют данными в рабочей области.
Функции – файлы функций также являются программными файлами с расширением .m . Функции могут принимать входные и выходные данные. Внутренние переменные являются локальными для функции.
Скрипты – файлы скриптов – это программные файлы с расширением .m . В этих файлах вы пишете серию команд, которые вы хотите выполнить вместе. Скрипты не принимают входные данные и не возвращают никаких выходных данных. Они оперируют данными в рабочей области.
Функции – файлы функций также являются программными файлами с расширением .m . Функции могут принимать входные и выходные данные. Внутренние переменные являются локальными для функции.
Вы можете использовать редактор MATLAB или любой другой текстовый редактор для создания ваших .m файлов. В этом разделе мы обсудим файлы сценариев. Файл сценария содержит несколько последовательных строк команд MATLAB и вызовов функций. Вы можете запустить скрипт, набрав его имя в командной строке.
Создание и запуск файла скрипта
Для создания файлов скриптов вам необходимо использовать текстовый редактор. Вы можете открыть редактор MATLAB двумя способами:
- Использование командной строки
- Использование IDE
Если вы используете командную строку, введите edit в командной строке. Это откроет редактор. Вы можете напрямую ввести edit и затем имя файла (с расширением .m)
Приведенная выше команда создаст файл в директории MATLAB по умолчанию. Если вы хотите сохранить все программные файлы в определенной папке, вам придется указать полный путь.
Давайте создадим папку с именем progs. Введите следующие команды в командной строке (>>) –
Если вы создаете файл в первый раз, MATLAB предложит вам подтвердить его. Нажмите Да.
В качестве альтернативы, если вы используете IDE, выберите NEW -> Script. Это также открывает редактор и создает файл с именем Untitled. Вы можете назвать и сохранить файл после ввода кода.
Введите следующий код в редакторе –
После создания и сохранения файла вы можете запустить его двумя способами:
Нажав кнопку « Выполнить» в окне редактора или
Просто введите имя файла (без расширения) в командной строке: >> prog1
Нажав кнопку « Выполнить» в окне редактора или
Просто введите имя файла (без расширения) в командной строке: >> prog1
В командной строке отображается результат –
пример
Создайте файл сценария и введите следующий код –
Когда приведенный выше код компилируется и выполняется, он дает следующий результат –
MATLAB – Типы данных
MATLAB не требует никакого объявления типа или операторов измерения. Всякий раз, когда MATLAB встречает новое имя переменной, он создает переменную и выделяет соответствующее пространство памяти.
Если переменная уже существует, то MATLAB заменяет исходный контент новым контентом и выделяет новое место для хранения, где это необходимо.
Вышеприведенный оператор создает матрицу 1 на 1 с именем «Total» и сохраняет в ней значение 42.
Типы данных, доступные в MATLAB
MATLAB предоставляет 15 основных типов данных. Каждый тип данных хранит данные в форме матрицы или массива. Размер этой матрицы или массива составляет минимум 0 на 0, и это может увеличиться до матрицы или массива любого размера.
В следующей таблице приведены наиболее часто используемые типы данных в MATLAB.
8-разрядное целое число со знаком
8-битное целое число без знака
16-разрядное целое число со знаком
16-разрядное целое число без знака
32-разрядное целое число со знаком
32-разрядное целое число без знака
64-разрядное целое число со знаком
64-разрядное целое число без знака
числовые данные одинарной точности
числовые данные двойной точности
логические значения 1 или 0, представляют истину и ложь соответственно
символьные данные (строки хранятся как вектор символов)
массив ячеек
массив индексированных ячеек, каждая из которых может хранить массив другого измерения и типа данных
C-подобные структуры, каждая структура имеет именованные поля, способные хранить массив другого измерения и типа данных
ручка функции
указатель на функцию
пользовательские классы
объекты, созданные из определенного пользователем класса
объекты, построенные из класса Java
8-разрядное целое число со знаком
8-битное целое число без знака
16-разрядное целое число со знаком
16-разрядное целое число без знака
32-разрядное целое число со знаком
32-разрядное целое число без знака
64-разрядное целое число со знаком
64-разрядное целое число без знака
числовые данные одинарной точности
числовые данные двойной точности
логические значения 1 или 0, представляют истину и ложь соответственно
символьные данные (строки хранятся как вектор символов)
массив ячеек
массив индексированных ячеек, каждая из которых может хранить массив другого измерения и типа данных
C-подобные структуры, каждая структура имеет именованные поля, способные хранить массив другого измерения и типа данных
ручка функции
указатель на функцию
пользовательские классы
объекты, созданные из определенного пользователем класса
объекты, построенные из класса Java
пример
Создайте файл сценария со следующим кодом –
Когда приведенный выше код компилируется и выполняется, он дает следующий результат –
Преобразование типов данных
MATLAB предоставляет различные функции для преобразования значения из одного типа данных в другой. В следующей таблице приведены функции преобразования типов данных –
| функция | Цель |
|---|---|
| голец | Преобразовать в массив символов (строку) |
| int2str | Преобразовать целочисленные данные в строку |
| mat2str | Преобразовать матрицу в строку |
| num2str | Преобразовать число в строку |
| str2double | Преобразовать строку в значение двойной точности |
| str2num | Преобразовать строку в число |
| native2unicode | Преобразуйте числовые байты в символы Юникода |
| unicode2native | Преобразование символов Юникода в числовые байты |
| base2dec | Преобразовать базовую N числовую строку в десятичное число |
| BIN2DEC | Преобразовать строку двоичного числа в десятичное число |
| dec2base | Преобразовать десятичное число в базовое число N в строке |
| DEC2BIN | Преобразовать десятичное число в двоичное число в строке |
| DEC2HEX | Преобразовать десятичное число в шестнадцатеричное число в строке |
| HEX2DEC | Преобразовать строку шестнадцатеричного числа в десятичное число |
| hex2num | Преобразовать строку шестнадцатеричного числа в число с двойной точностью |
| num2hex | Преобразование одинарных и двойных символов в шестнадцатеричные строки IEEE |
| cell2mat | Преобразовать массив ячеек в числовой массив |
| cell2struct | Преобразовать массив ячеек в массив структур |
| cellstr | Создать массив строк из массива символов |
| mat2cell | Конвертировать массив в массив ячеек с потенциально разными размерами ячеек |
| num2cell | Преобразовать массив в массив ячеек с ячейками одинакового размера |
| struct2cell | Преобразовать структуру в массив ячеек |
Определение типов данных
MATLAB предоставляет различные функции для определения типа данных переменной.
В следующей таблице приведены функции для определения типа данных переменной –
| функция | Цель |
|---|---|
| является | Определить состояние |
| это | Определите, является ли ввод объектом указанного класса |
| iscell | Определите, является ли ввод массивом ячеек |
| iscellstr | Определите, является ли ввод массивом строк |
| ischar | Определить, является ли элемент массивом символов |
| isfield | Определите, является ли входное поле структурным массивом |
| isfloat | Определите, является ли ввод массивом с плавающей точкой |
| ishghandle | Истинно для дескрипторов объектов Handle Graphics |
| isinteger | Определите, является ли ввод целочисленным массивом |
| isjava | Определите, является ли ввод Java-объектом |
| ISLOGICAL | Определите, является ли ввод логическим массивом |
| IsNumeric | Определите, является ли ввод числовым массивом |
| IsObject | Определите, является ли ввод объектом MATLAB |
| реально | Проверьте, является ли входной массив реальным |
| isscalar | Определите, является ли вход скалярным |
| isstr | Определите, является ли ввод символьным массивом |
| isstruct | Определите, является ли ввод структурным массивом |
| isvector | Определите, является ли входной вектор |
| учебный класс | Определить класс объекта |
| validateattributes | Проверьте правильность массива |
| Whos | Перечислите переменные в рабочей области, с размерами и типами |
пример
Создайте файл сценария со следующим кодом –
Когда вы запускаете файл, он дает следующий результат –
MATLAB – Операторы
Оператор – это символ, который указывает компилятору выполнять определенные математические или логические манипуляции. MATLAB предназначен для работы преимущественно с целыми матрицами и массивами. Следовательно, операторы в MATLAB работают как со скалярными, так и нескалярными данными. MATLAB допускает следующие виды элементарных операций –
- Арифметические Операторы
- Операторы отношений
- Логические Операторы
- Побитовые операции
- Операции над множествами
Арифметические Операторы
MATLAB допускает два различных типа арифметических операций –
- Матричные арифметические операции
- Массив арифметических операций
Матричные арифметические операции аналогичны определенным в линейной алгебре. Операции с массивами выполняются поэлементно, как в одномерном, так и в многомерном массиве.
Матричные операторы и операторы массива дифференцируются символом точки (.). Однако, поскольку операция сложения и вычитания одинакова для матриц и массивов, оператор одинаков для обоих случаев. Следующая таблица дает краткое описание операторов –
Дополнение или унарный плюс. A + B добавляет значения, хранящиеся в переменных A и B. A и B должны иметь одинаковый размер, если только один не является скаляром. Скаляр можно добавить в матрицу любого размера.
Вычитание или унарный минус. AB вычитает значение B из A. A и B должны иметь одинаковый размер, если только он не является скаляром. Скаляр можно вычесть из матрицы любого размера.
Матричное умножение. C = A * B – линейное алгебраическое произведение матриц A и B. Точнее,
Для нескалярных A и B число столбцов в A должно быть равно количеству строк в B. Скаляр может умножить матрицу любого размера.
Умножение массивов. A. * B – это поэлементное произведение массивов A и B. A и B должны иметь одинаковый размер, если только один из них не является скаляром.
Косая черта или матрица правого деления. B / A примерно такой же, как B * inv (A). Точнее, B / A = (A ‘\ B’) ‘.
Массив правого деления. A./B – матрица с элементами A (i, j) / B (i, j). A и B должны иметь одинаковый размер, если только один из них не является скаляром.
Обратная косая черта или матрица левого деления. Если A – квадратная матрица, A \ B – примерно то же самое, что inv (A) * B, за исключением того, что она вычисляется другим способом. Если A является матрицей n-на-n и B является вектором столбцов с n компонентами, или матрицей с несколькими такими столбцами, то X = A \ B является решением уравнения AX = B. Предупреждающее сообщение отображается, если А плохо масштабировано или почти единственное число.
Массив покинул деление. A. \ B – матрица с элементами B (i, j) / A (i, j). A и B должны иметь одинаковый размер, если только один из них не является скаляром.
Матрица власти. X ^ p есть X в степени p, если p скаляр. Если p является целым числом, мощность вычисляется путем повторного возведения в квадрат. Если целое число отрицательно, X инвертируется первым. Для других значений p в расчет включаются собственные значения и собственные векторы, например, если [V, D] = eig (X), то X ^ p = V * D. ^ p / V.
Массив власти. A. ^ B – это матрица с элементами A (i, j) степени B (i, j). A и B должны иметь одинаковый размер, если только один из них не является скаляром.
Матрица транспонировать. A ‘- линейная алгебраическая транспонирование A. Для комплексных матриц это комплексная сопряженная транспонирование.
Массив транспонировать. A.» это транспонирование массива A. Для сложных матриц это не связано с сопряжением.
Дополнение или унарный плюс. A + B добавляет значения, хранящиеся в переменных A и B. A и B должны иметь одинаковый размер, если только один не является скаляром. Скаляр можно добавить в матрицу любого размера.
Вычитание или унарный минус. AB вычитает значение B из A. A и B должны иметь одинаковый размер, если только он не является скаляром. Скаляр можно вычесть из матрицы любого размера.
Матричное умножение. C = A * B – линейное алгебраическое произведение матриц A и B. Точнее,
Для нескалярных A и B число столбцов в A должно быть равно количеству строк в B. Скаляр может умножить матрицу любого размера.
Умножение массивов. A. * B – это поэлементное произведение массивов A и B. A и B должны иметь одинаковый размер, если только один из них не является скаляром.
Косая черта или матрица правого деления. B / A примерно такой же, как B * inv (A). Точнее, B / A = (A ‘\ B’) ‘.
Массив правого деления. A./B – матрица с элементами A (i, j) / B (i, j). A и B должны иметь одинаковый размер, если только один из них не является скаляром.
Обратная косая черта или матрица левого деления. Если A – квадратная матрица, A \ B – примерно то же самое, что inv (A) * B, за исключением того, что она вычисляется другим способом. Если A является матрицей n-на-n и B является вектором столбцов с n компонентами, или матрицей с несколькими такими столбцами, то X = A \ B является решением уравнения AX = B. Предупреждающее сообщение отображается, если А плохо масштабировано или почти единственное число.
Массив покинул деление. A. \ B – матрица с элементами B (i, j) / A (i, j). A и B должны иметь одинаковый размер, если только один из них не является скаляром.
Матрица власти. X ^ p есть X в степени p, если p скаляр. Если p является целым числом, мощность вычисляется путем повторного возведения в квадрат. Если целое число отрицательно, X инвертируется первым. Для других значений p в расчет включаются собственные значения и собственные векторы, например, если [V, D] = eig (X), то X ^ p = V * D. ^ p / V.
Массив власти. A. ^ B – это матрица с элементами A (i, j) степени B (i, j). A и B должны иметь одинаковый размер, если только один из них не является скаляром.
Матрица транспонировать. A ‘- линейная алгебраическая транспонирование A. Для комплексных матриц это комплексная сопряженная транспонирование.
Массив транспонировать. A.» это транспонирование массива A. Для сложных матриц это не связано с сопряжением.
Операторы отношений
Реляционные операторы также могут работать как со скалярными, так и с нескалярными данными. Реляционные операторы для массивов выполняют поэлементное сравнение двух массивов и возвращают логический массив одинакового размера с элементами, установленными в логическое 1 (истина), где отношение истинно, и элементами, установленными в логическое 0 (ложь), где оно не.