Основы MATLAB. Программирование

Основы MATLAB
Лекция 2
Юдинцев В. В.
Кафедра теоретической механики
Самарский университет
http://yudintsev.info
17 сентября 2016 г.

Содержание
1 Файловая система
2 Файл-скрипты
3 Файл-функции
4 Циклы
5 Операторы ветвления
6 Обработка исключительных ситуаций
7 Задачи
Юдинцев В. В. Основы MATLAB 2

Файловая система

Типы файлов
*.m (текстовые) содержат тексты программ, определения
функций.
*.mat (бинарные) содержат значения переменных.
*.mex (бинарные). MEX-файлы – динамически подключаемые
библиотеки

Скрипты
Любую последовательность команд в MATLAB можно оформить в
виде m файла.
По умолчанию все переменные, объявленные внутри
файл-скрипта, являются глобальными.

Функции
Файл-функция содержит определение одной или нескольких
функций.
По-умолчанию все переменные, объявленные внутри
файл-функции, являются локальными.
Файл-функция является самостоятельным программным модулем,
который связан с другими модулями и головной программой
через входные и выходные параметры.

Создание m-файлов
При создании файл-функций и файл-скриптов следует избегать
перекрытия имён других функций.
Для проверки имени можно использовать функцию exist:
1 >> e x i s t atan
2 ans =
3 5
Если имя не занято, то функция exist возвращает 0 (5 – если
имя занято встроенной функцией).

Файл-скрипты
Файл-скрипт
Файл-скрипт не имеет входных и выходных аргументов.
Работает с данными из рабочей области.
Все переменные, объявленные в файл-скрипте, являются
глобальными.
В процессе выполнения не компилируются.
Представляют собой зафиксированную в виде файла
последовательность операций.

Структура файл-скрипта
Файл fscript.m
1 % Описание кода ,
2 % которое можно увидеть
3 % напечатав help f s c r i p t в окне команд
4 x = 1 : 0 . 1 : 1 0 ;
5 y= sin ( x ) ;

Выполнение файл-скрипта
Вызов из командной строки (command window)
Запуск из редактора при помощи сочетания Ctrl Enter
Файл-скрипт можно для удобства разделить на ячейки (секции)
при помощи удвоенного знака %%
%% секция 1
код ...
%% секция 2
код ...
Код в каждой секции может быть выполнен при помощи
Ctrl Enter

Файл-функции
Объявление функции
File New Function
1 % комментарии к функции ,
2 % которые будут выводится
3 % по команде
4 % help func_name
5 function [ out1 , out2 ] = func_name ( in1 , in2 )
6 %
7 % тело функции
8 %
9 out1 = . . .
10 out2 = . . .
11

Глобальные переменные в функциях
По умолчанию все переменные внутри функции являются
локальными.
Для того, чтобы несколько функций использовали одну
переменную, её необходимо объявить глобальной.
1 function res = func_name ( in1 , in2 )
2 global G ;
3 res =G* in1 + in2 ;

Выполнение функций и файл-скриптов
Имя файла и имя объявленной в нем функции предпочтительно делать
одинаковыми. Каталог, в котором содержатся вызываемые функции,
должен быть текущим или добавлен в пути поиска.

Выполнение функций и файл-скриптов
File Set Path

Оператор return
Функция прекращает работу после выполнения последнего
оператора.
Принудительно завершить функцию можно оператором return.

Векторы, как аргументы функции
Большинство встроенных функций MATLAB корректно обрабатывают
аргументы – векторы (матрицы).
1 >> sin ( 1 : 5 )
2 ans =
3 0.8415 0.9093 0.1411 −0.7568 −0.9589

Векторы, как аргументы функции
Вариант 1: функция работает только со скалярным аргументом
1 function f = myfun ( x )
2 f =exp(−x ) * s q r t ( ( x^2+1) / ( x ^4+0.1) )
Вариант 2: функция адаптирована для векторного аргумента
2 f =exp(−x ) . * s q r t ( ( x .^2+1) . / ( x . ^ 4 + 0 . 1 ) )
Вызов функции: myfun([0.1 0.2 0.3])

Быстрое построение графика функции
Функция fplot
1 f p l o t ( ’ myfun ’ ,[0 4 ] )
2 f p l o t (@myfun, [ 0 4 ] )
первый аргумент: имя или
ссылка на функцию, второй
аргумент: диапазон
изменения аргумента
функции для построения
графика

Внутренние функции
Файл-функция вместе с определением основной функции может
содержать определения вспомогательных функций, доступных к
вызову только из основной функции.
2 f1 = infun ( x ) ;
3 f = f1 +cos ( x ) ;
4 % Внутренняя функция
5 function f = infun ( x )
6 a =3;
7 f = sin ( x * 3 ) ;
Переменные, используемые в подфункциях локальные.

Вложенные функции
Вложенная функции определяется в теле основной функции.
Файл myfun.m:
2 f1 = infun ( x ) ;
3 f = f1 +cos ( x ) ;
4 function f = infun ( x )
5 f = sin ( x ) ;
6 end
7 end
Из вложенной функции infun доступны локальные переменные
всех функций верхнего уровня и наоборот.

Функции c переменным количеством аргументов
varargin – список ячеек с параметрами функции;
length(varargin) – количество переданных аргумента;
varargin{1} – первый аргумент;
varargin{2} – второй аргумент.
1 function res = fun ( varargin )
2 i f length ( varargin ) <2
3 e r r o r ( ’Недостаточное количество аргументов ’ ) ;
4 end
5 . . .

Функции c переменным количеством аргументов
Аргумент varargin может быть указан после перечня обязательных
аргументов
1 function res = fun ( a1 , a2 , varargin )
2 i f length ( varargin ) <4
3 e r r o r ( ’Недостаточное количество аргументов ’ ) ;
4 end
5 . . .

Функция в качестве аргумента
Использование функции feval
Передача имени функции строкой:
1 >> x = 1;
2 >> fe va l ( ’ sin ’ , x )
3 ans =
4 0.8415
Передача ссылки на функцию (это работает быстрее):
1 >> fe va l ( @sin , x )
2 ans =
3 0.8415

Циклы
Оператор цикла for
1 f o r count = s t a r t : step : f i n a l
2 команды
3 команды
4 end
1 a = 0;
2 f o r k = 1:10
3 a = sin ( k * pi ) +a ;
4 end

Циклы
Оператор цикла while
Общий вид:
1 while условие
2 команды
3 команды
4 end
Пример
1 while abs ( xErr ) <0.001
2 x1 = . . . ;
3 x2 = . . . ;
4 xErr = getError ( x1 , x2 ) ;
5 end

Циклы
Операторы сравнения
Функция Синтаксис
Равно х==у
Не равно x∼=y
Меньше х<у
Больше х>у
Меньше или равно х<=у
Больше или равно х>=у

Циклы
Продолжение выполнения цикла: continue
break – прерывание цикла.
continue – продолжение.
2 команда 1
3 i f условие
4 команда 2
5 continue ;
6 end
7 команда 3
8 end
“Команда 3” в седьмой строке не будет исполнена, если условие в
строке 3 будет выполнено.

Циклы
Принудительный выход из блока: break
2 команда 1
4 команда 2
5 break ;
6 end
7 команда 3
8 end
9 . . .
Если условие в строке 3 будет выполнено, то после команды 2 и
выхода из цикла, программа продолжит работу со строки 9.

Операторы ветвления

Оператор if
1 i f varA >5
2 команды , выполняемые если varA >5
3 end
Больше выбор:
2 команды
3 e l s e i f условие
4 команды
5 e l s e i f условие
6 команды
7 else
8 команды
9 end

Оператор switch
1 switch varA
2 case 1
3 команды если varA=1
4 case 2
6 case 3
8 otherwise
9 команды
10 end

Функция в качестве аргумента
1 >> x = 1;
2 >> fe va l ( ’ sin ’ , x )
3 ans =
4 0.8415
1 >> fe va l ( @sin , x )
2 ans =
3 0.8415

Обработка исключительных ситуаций

Операторы try, catch
1 t r y
2 C = [A ; B ] ;
3 catch err
4 i f ( strcmp ( err . i d e n t i f i e r , ’MATLAB : catenate :
dimensionMismatch ’ ) )
5 msg = ’Текст сообщения ’ ;
6 e r r o r ( ’MATLAB : myCode : dimensions ’ , msg ) ;
7 else
8 rethrow ( err ) ;
9 end
10 end
ME.identifier – идентификатор сообщения об ошибке.
ME.message – текст сообщения об ошибке.

Предупреждения (warning)
1 function res = fun ( a , b )
2
3 i f a<0
4 warning ( ’ a должен быть больше нуля! a=%s ’ , . . . num2str ( a ) ) ;
5 else
6 . . .
7 end

Задачи
Игра “Жизнь” (автор Дж. Конвей)
1 Дано бесконечное поле на плоскости, разбитое на квадратные
ячейки.
2 Каждая ячейка может быть пустой или занятой клеткой.
3 Клетка умирает если вокруг неё меньше 2 или больше 3 соседей
(занято меньше 2 или больше 3 смежных ячеек).
4 Клетка рождается в пустой ячейке если вокруг неё ровно 3 соседа.
5 Рождение и смерть клеток происходит одновременно.

Задачи
Глайдер

Задачи

Задачи
Задание
1 Напишите программу игры “Жизнь” на бесконечном поле.
2 Напишите программу игры “Жизнь” на торе (замкнутое
пространство).

Основы MATLAB. Программирование

More Related Content

What's hot (20)

Viewers also liked (20)

Similar to Основы MATLAB. Программирование (14)

More from Theoretical mechanics department (18)

Основы MATLAB. Программирование