Instrukcja do zajęć laboratoryjnych z przedmiotu Metody Numeryczne
Laboratorium nr 1 Temat: Wprowadzenie do MATLAB-a
Wprowadzenie do Matlaba
MATLAB jest programem przeznaczonym do wykonywania różnorodnych obliczeń numerycznych. MATLAB jest interpreterem języka, zaprojektowanego specjalnie z myślą o obliczeniach numerycznych. Praca w środowisku MATLAB-a przypomina pracę w typowym systemie operacyjnym (np. DOS, UNIX) – polega na wydawaniu poleceń, które po zatwierdzeniu są wykonywane przez interpreter. W ten sposób bezpośrednio z wiersza poleceń można zdefiniować zmienną, wywołać funkcję lub podprogram zbudowany z poleceń interpretera, a zapisanych w specjalnym zbiorze tekstowym zwanym skryptem. [1]
Na rysunku 1 przedstawiono okno edytora poleceń środowiska MATLAB, które jest głównym pomostem pomiędzy użytkownikiem a interpretatorem poleceń. Okno to pojawia się zaraz po uruchomieniu programu.
Znak zachęty
Rys.1. Okno dialogowe pakietu MATLAB.
Edytor obsługuje się min. za pomocą następujących poleceń klawiaturowych:
, Ctrl-P
¯ , Ctrl-N
¬, Ctrl-B
®, Ctrl-F
Ctrl-¬, Ctrl-L
Ctrl-®, Ctrl-R
przywołanie polecenia:
poprzedniego
następnego
przesunięcie kursora
znak w lewo
znak w prawo
słowo w lewo
słowo w prawo
W tabeli podano kilka przykładów najczęściej stosowanych poleceń MATLABA, których działanie należy przetestować. (W linii poleceń należy wpisać przykład i nacisnąć ENTER)
2.45
utworzenie zmiennej o standardowo przyjętej nazwie ans i wartości 2.45
a=22.5;
utworzenie zmiennej o nazwie a i wartości 22.5 Średnik powoduje, że wartość 22.5 nie zostanie wyświetlona na ekranie. Należy spróbować wpisać ten sam przykład bez średnika.
a
powoduje wyświetlenie na ekranie wartości zmiennej a
pi
powoduje wyświetlenie wartości liczby pi. W MATLAB-ie liczba pi jest zdefiniowana domyślnie.
c=sin(a)
Powoduje obliczenie wartości funkcji sinus dla zmiennej a i wyświetlenie jej na ekranie. Wartość ta jest zapisana pod nazwą c
a=a-2.5
zmiana wartości zmiennej a
a*c
pomnożenie zmiennej a przez zmienną c. Zastosowanie operatorów: -, +, /, ^ pozwoli na wykonanie kolejno działań odejmowania, dodawania, dzielenia i potęgowania.
A=[1,2,3;4,5,6;6,7,8]
zdefiniowanie macierzy kwadratowej stopnia trzeciego.
B=[3 2 1;6 7 8;4 5 9]
inny sposób zdefiniowania macierzy kwadratowej stopnia trzeciego
b-c
działanie nie zostało wykonane ponieważ zmienna b nie została utworzona.
Utworzone zmienne są pamiętane od momentu utworzenia, aż do chwili ich usunięcia. Możliwa jest przy tym nie tylko zmiana wartości, ale również rozmiaru zmiennej
who
wyświetlenie nazw wszystkich utworzonych zmiennych przechowywanych w pamięci
clear c A
Usunięcie z pamięci zmiennych o nazwach c i A
dir
wyświetla zawartość aktualnego katalogu. Zamiennie można stosować polecenie UNIX-owe – ls.
cd
wyświetla ścieżkę dostępu do katalogu w którym obecnie się znajdujemy. Zamiennie można stosować polecenie UNIX-owe – pwd.
save test
zapisuje wszystkie zmienne na dysku w aktualnym katalogu w pliku o nazwie „test.mat”
load test
odczytuje zmienne zapisane w pliku o nazwie test.mat
lookfor matric
polecenie to wyszukuje te skrypty, które w pierwszym wierszu komentarza zawierają podane w poleceniu słowo.
help who
odwołanie się do pomocy dotyczącej polecenia who
Stosując poznane polecenia MATLAB-a należy:
· usunąć z pamięci wszystkie zmienne
· przyjmując dowolne wartości zmiennych a i b obliczyć następujące wyrażenie:
· zapisać zawartość pamięci w pliku o dowolnej nazwie w katalogu wskazanym przez prowadzącego.
Jedynym używanym w MATLAB-ie typem danych są macierze np. zmienna a o wartosci 2.5 jest traktowana przez interpreter jako macierz jednoelementowa. Pakiet MATLAB pozwala na przetwarzanie macierzy i operowanie na nich za pomocą dużej ilości poleceń. Poniżej w tabelce zestawiono podstawowe przykłady dotyczące macierzy wraz z opisami. Każdy przykład należy przetestować.
A=[1 4 1 1; 2 1 1 3]
przez wyliczenie jej elementów. Wiersze macierzy oddziela się średnikiem, natomiast wyrazy w wierszu mogą być odzielone spacją lub przecinkiem
A=[1:10; 1:2:20]
przez wygenerowanie elementów z zastosowaniem wyrażenia w postaci ogólnej w_min:krok:w_max. Polecenie tworzy macierz o dwóch wierszach. Do wygenerowania elementów macierzy można posłużyć się również jedną z funkcji wspomagających lub sekwencją instrukcji sterujących.
A=[1 4 1; 2 0 1]
B=[3,1;4,1]
C=[1 2 2 0 1; 2 4 7 1 0]
D=[A B; C]
przez zbudowanie z innych macierzy. Trzy pierwsze wyrażenia definiują macierze, które w czwartym wyrażeniu stają się podmacierzami macierzy D.
A=[1 2 3; 4 5 6]
D=[A, [1;2]; 1:4]
Przez mieszanie przedstawionych wyżej technik.
Dostęp do elementów macierzy:
A=[1 2 3 4 5 6; 0 9 8 7 6 5; 1 1 0 0 2 2]
zdefiniowanie macierzy
A(2, 4)
odwołanie do czwartego elementu w drugim wierszu
A(3, 3)
odwołanie do trzeciego elementu w trzecim wierszu
A(1:2,1:2)
odwołanie do podmacierzy rozpiętej między elementami (1,1) a (2,2)
A(2,1:6) lub A(2,:)
krzysiekk95