Podstawy Informatyki, Matlab – opis do ćwiczeń laboratoryjnych

PRACA ZE SKRYPTAMI

1. Informacje ogólne

Pliki, które zawierają kod w języku Matlaba nazywane są M-plikami.

Pliki te charakteryzują się rozszerzeniem

M-pliki można tworzyć używając dowolnego edytora tekstowego,

chociażby Notatnika. Dużo efektywniejsze jest jednak używanie programów,

które kolorują składnie skryptu tak, jak to czyni edytor, który dostarczany jest z

Matlabem (Rys. 1). Inne edytory oferujące to oraz wiele innych udogodnień to

TextPad dla środowiska Windows oraz Nedit dla Linuksa.

Rys. 1 Przykład kolorowania składni w skrypcie

Stworzony przy użyciu edytora tekstowego skrypt może być użyty jako

funkcja lub polecenie.

Zalecenia co do nazywania M-plików – nazwa pliku:



musi zaczynać się literą,



nie może zawierać spacji,



nie może zawierać znaku – (minus) oraz innych operatorów,



powinna być bez polskich liter.

PRz, KMK, 01’2005

str. 1/12

Podstawy Informatyki, Matlab – opis do ćwiczeń laboratoryjnych

2. Wyświetlenie katalogu roboczego

Wyświetlenie katalogu roboczego odbywa się przy użyciu polecenia:

» pwd

W odpowiedzi dostaniemy:

ans =
C:\moje dokumenty

3. Zmiana katalogu roboczego

Zmiana katalogu odbywa się przy użyciu polecenia:

>> cd nazwakatalogu

Przykładowo:

>> cd pi

jeżeli nazwa katalogu była skrótem od Podstawy Informatyki, lub:

>> cd 'podstawy informatyki'

jeżeli nazwa katalogu była dwuwyrazowa, rozdzielona spacją. W tym

drugim przypadku niezbędne jest użycie apostrofów.

Katalog roboczy jest cały czas wyświetlana w polu:

Current Directory

tak,

jak to jest widoczne na Rys. 2.

Rys. 2 Katalog roboczy

4. Utworzenie nowego skryptu

W celu rozpoczęcie pracy nad nowym skryptem należy wybrać z menu

File

polecenie

New

i następnie

M-File

. Innym sposobem jest napisanie w linii

komend Matlaba:

>> edit silnia

PRz, KMK, 01’2005

str. 2/12

Podstawy Informatyki, Matlab – opis do ćwiczeń laboratoryjnych

gdzie silnia będzie nazwą pliku, w którym zapisany zostanie skrypt.

Rozszerzenie

zostanie przyporządkowane automatycznie. Użycie funkcji

edit spowoduje sprawdzenie czy w katalogu roboczym istnieje już plik o

podanej nazwie (w tym przykładzie silnia.m), a jeśli nie, to zostanie wyświetlone

okienko dialogowe jak to pokazane na Rys. 3 – potwierdzenie spowoduje

uruchomienie wbudowanego edytora.

Rys. 3 Potwierdzenie utworzenia nowego M-pliku

5. Edycja istniejącego skryptu

W celu edycji istniejącego skryptu należy wybrać z menu

File

polecenie

Open

. Następnie wystarczy wskazać w standardowym okienku dialogowym

(Rys. 4) nazwę pliku, który ma być poddany edycji.

Rys. 4 Okienko dialogowe – otwórz skrypt

Innym sposobem jest napisanie w linii komend Matlaba:

>> edit nazwapliku

PRz, KMK, 01’2005

str. 3/12

Podstawy Informatyki, Matlab – opis do ćwiczeń laboratoryjnych

gdzie nazwapliku jest nazwą istniejącego w katalogu roboczym pliku o

rozszerzeniu

6. Uruchomienie skryptu

Wykonanie skryptu można wywołać na dwa sposoby. Pierwszy z nich

użycie jednego z mechanizmów, w które wyposażony został wbudowany edytor

M-plików. Do dyspozycji mamy polecenie

Run

z menu

Debug

lub aktywny

przycisk spośród pokazanych na Rys. 5.

Rys. 5 Belka

narzędziowa Debug

Drugi sposób pozwala uruchamiać skrypty bezpośrednio z linii poleceń

Matlaba, bez konieczności uruchamiania edytora i wczytywania do niego

M-pliku. Załóżmy, że chcemy wykonać skrypt zapisany w pliku silnia.m. W tym

celu wydajemy polecenie:

>> silnia

Jeżeli w katalogu roboczym nie ma pliku silnia.m otrzymamy następujący

komunikat:

>> silnia

??? Undefined function or variable 'silnia'.

Niezależnie od sposobu uruchomienia skrypt będzie wykonywany linijka po

linijce z pominięciem tych jego fragmentów, które poprzedzone są znakiem

procentu – fragmenty te stanowiące komentarz są wyróżnione kolorem zielonym.

7. M-pliki jako funkcje użytkownika

Funkcje są M-plikami, które mogą akceptować argumenty (dane wejściowe)

i w wyniku swojego działania zwracać wartości (dane wyjściowe).

Po zdefiniowaniu i zapisaniu jako M-pliku na dysku, funkcję można

wywoływać ze zwykłych skryptów.

PRz, KMK, 01’2005

str. 4/12

Podstawy Informatyki, Matlab – opis do ćwiczeń laboratoryjnych

Przykład:

W Matlabie argumenty funkcji trygonometrycznych muszą być podawane w

radianach, więc zachodzi konieczność przeliczania kątów z miary stopniowej na

radiany.

Pierwsza linia (nie licząc komentarzy) M-pliku zawiera definicję składni

funkcji. Po słowie kluczowym

function

następuje określenie nazw

zmiennych, w których zostaną zapisane obliczone wartości funkcji – w

omawianym przykładzie jest to

[

]

. Następnie, po znaku = podana jest nazwa

funkcji wraz z argumentami czyli rad

(

)

. Kolejne linie M-pliku zawierają

polecenia służące do obliczenia wartości funkcji na podstawie znanych

argumentów.

% przeliczanie stopni [Deg] na radiany [Rad]

function

[

]

= rad

(

)

;

R = D *

(

pi/180

)

;

Nazwa funkcji, którą podano w pierwszej linii M-pliku musi być taka sama

jak nazwa pliku (nie licząc rozszerzenia

). W naszym przykładzie poniższa

funkcja musi być zatem zapisana w pliku

rad.m

PRz, KMK, 01’2005

str. 5/12

Podstawy Informatyki, Matlab – opis do ćwiczeń laboratoryjnych

Zadanie 1:



zaznaczyć w programie Acrobat Reader powyższe trzy linie z

przykładem definicji funkcji za pomocą narzędzia



skopiować,



utworzyć nowy M-plik o nazwie

rad.m



wkleić



zapisać



przetestować działanie funkcji rad pisząc w linii poleceń Matlaba:

>> rad(90)

>> rad(45)

>> rad(360)



wyniki porównać z:

>> pi/2

>> pi/4

>> 2*pi

PRz, KMK, 01’2005

str. 6/12

Podstawy Informatyki, Matlab – opis do ćwiczeń laboratoryjnych

Zadanie 2:



otworzyć w edytorze skrypt

wykresy.m



dokonać zmian w skrypcie – zastąpić użyte przeliczenie kąta funkcją
rad()



zapisać dokonane zmiany – należy wybrać opcję

Save As...

, co

umożliwi podanie nowej nazwy – proszę dodać na końcu swoje

inicjały



uruchomić skrypt z poziomu linii poleceń Matlaba

Skrypt będzie wykonywany etapami dzięki wykorzystaniu polecenia

pause.

W kolejnych etapach wyświetlane będą wykresy od najprostszego w formie

do najbardziej złożonego. Kolejne warianty zastępują poprzednie do czasu użycia

polecenia figure.

Na ostatnim wykresie przedstawione są jednocześnie obie funkcje.

Zastosowano różne sposoby zilustrowania ich zmienności – linia oraz słupek.

PRz, KMK, 01’2005

str. 7/12

Podstawy Informatyki, Matlab – opis do ćwiczeń laboratoryjnych

Zadanie 3:

Uzupełnij skrypt rysujący wykres momentów zginających dla belki

przedstawionej na Rys. 6.

Rys. 6 Schemat belki

W zadaniu należy posłużyć się skryptem

belka.m

znajdującym się w

katalogu

c:\moje dokumenty\matlab\podstawy informatyki

Po otwarciu skryptu należy uzupełnić go formułami obliczającymi szukane

wielkości według podanych wzorów (1).

=P−R

 x=

{

⋅x

dla 0

xa

⋅ L−x

dla a

xL

(1)

PRz, KMK, 01’2005

str. 8/12

Podstawy Informatyki, Matlab – opis do ćwiczeń laboratoryjnych

8. Odczyt danych z plików

Wczytanie danych z pliku dyskowego odbywa się przy przy użyciu

polecenia load.

Najczęściej stosuje się:

>> load nazwapliku

powodujące wczytanie wszystkich zmiennych zapisanych w bianrnym pliku

nazwapliku.mat

. Pliki o rozszerzeniu mat są efektem użycia polecenia save.

W przypadku gdy Matlab ma zostać użyty do przetworzenia danych

pochodzących przykładowo z pomiarów, to użytkownik będzie dysponował

najprawdopodobniej plikami tekstowymi o odpowiednio sformatowanej

zawartości. W najprostszym przypadku pliki takie można wczytać poleceniem:

>> load nazwapliku.txt

Przykład:

Należy wczytać plik binarny o nazwie

dane.mat

znajdujący się w katalogu

roboczym:

>> load dane

Sprawdzenie jakie macierze zostały wczytane jest możliwe przez polecenie

whos:

>> whos

W Command Window powinien pojawić się następujący komunikat:

Name Size Bytes Class

A 1x7 56 double array
B 1x7 56 double array

Jak widać w pliku

dane.mat

były zapisane dwie macierze jednowierszowe

A i B o siedmiu elementach.

Następnie należy wczytać plik tekstowy

dane.txt

>> load dane.txt

PRz, KMK, 01’2005

str. 9/12

Podstawy Informatyki, Matlab – opis do ćwiczeń laboratoryjnych

Ponowne wyświetlenie informacji o zmiennych znajdujących się w pamięci

pokaże:

>> whos
  Name Size Bytes Class
  A 1x7 56 double array
  B 1x7 56 double array
  dane 2x7 112 double array

Ważne

– dane odczytane z pliku tekstowego zostaną umieszczone w

pamięci pod nazwą taką, jak nazwa pliku z którego były ładowane.

Wyświetlenie poszczególnych zmiennych jest bardzo proste – wystarczy

podać ich nazwy w Command Window, przykładowo:

>> dane

Możliwe jest wyświetlenie jednocześnie wszystkich trzech macierzy, gdyż

wszystkie one mają taką samą liczbę kolumn. W tym przypadku należy posłużyć

się następującą konstrukcją:

>> [ A; B; dane ]

Oddzielenie nazw poszczególnych macierzy średnikami spowoduje, że

macierze składowe staną się kolejnymi wierszami nowo-budowanej macierzy –

wyświetlone zostaną w kolejnych wierszach.

ans =

6.1000 10.3000 11.3000 12.3000 13.2000 14.2000 16.1000

61.3000 46.4000 46.4000 40.8000 31.6000 29.9000 22.0000

6.1000 10.3000 11.3000 12.3000 13.2000 14.2000 16.1000

61.3000 46.4000 46.4000 40.8000 31.6000 29.9000 22.0000

Jak widać w plikach

dane.mat

oraz

dane.txt

były zapisane te same zbiory.

Jednak w pliku binarnym

mat

mogły być zapisane dodatkowo nazwy

poszczególnych zmiennych.

Na koniec należy usunąć wszystkie zmienne z pamięci poleceniem:

>> clear all

PRz, KMK, 01’2005

str. 10/12

Podstawy Informatyki, Matlab – opis do ćwiczeń laboratoryjnych

ZADANIE 4:



otworzyć w edytorze skrypt

wielomian.m



uzupełnić skrypt postępując zgodnie z informacjami zawartymi w

komentarzach



zapisać dokonane zmiany – należy wybrać opcję

Save As...

, co

umożliwi podanie nowej nazwy – proszę dodać na końcu swoje

inicjały



wykonać skrypt

PRz, KMK, 01’2005

str. 11/12

Podstawy Informatyki, Matlab – opis do ćwiczeń laboratoryjnych

9. Zapis wyników obliczeń do pliku

Zapis wyników obliczeń do pliku dyskowego odbywa się przy przy użyciu

polecenia save.

Przykład:

Przykładowe użycie tego polecenia:

>> save wielomian

Spowoduje zapisanie do pliku

wielomian.mat

wszystkich zmiennych

znajdujących się w pamięci. Przekonamy się o tym wydając następujące

polecenia:

>> whos

które spowoduje wyświetlanie nazw zmiennych oraz innych informacji o:

dane, dx, f, i, k, n, p, x, xn, y, yn.

Następnie za pomocą polecenia:

>> clear all

zostaną usunięta wszystkie zmienne z pamięci. Możemy przekonać się o

tym ponownie wydając polecenie whos.

Dużo częściej potrzebne jest zapisanie wybranych zmiennych.

Zanim to jednak będzie można wykonać należy załadować do pamięci to, co

zostało zapisane do pliku

wielomian.mat

Tym razem proszę posłużyć się poleceniem:

>> load wielomian x y f

Ponowne użycie polecenia whos pokaże, że w pamięci znajdują się tylko te

zmienne, które zostały wymienione po nazwie pliku

wielomian(.mat)

: x y f.

Zapis jednej spośród powyższych zmiennych zostanie zrealizowany

poleceniem:

>> save wspolczyniki f

gdzie

wspolczynniki(.mat)

to oczywiście nazwa pliku, do którego nastąpi

zapis.

PRz, KMK, 01’2005

str. 12/12