Strona główna » Poradniki » MATLAB » Szybki wstęp

Szybki wstęp

Wstęp

Program jest interaktywnym pakietem do obliczeń numerycznych i symbolicznych. Jest używany na świecie przez miliony inżynierów i naukowców. Zakres użyteczności programu jest bardzo szeroki. Zaletą programu jest jego optymalizacja pod kątem rozwiązywania problemów typowych dla inżynierii. W aplikacji można nie tylko uzyskać wynik w postaci tekstowej. Platforma umożliwia wizualizację wyników. Program potrafi wykorzystać wszystkie zasoby komputera - grunt, aby obliczenia były gotowe szybko i dobrze.

Pierwsze uruchomienie

Domyślnie program przy pierwszym uruchomieniu wygląda tak:

Wygląd programu

U góry znajduje się MENU w stylu wstążki: wszystkie operacje mają przypisaną grupę, a te z kolei znajdują się w różnych kategoriach. W zakładce HOME można znaleźć narzędzia do zarządzania projektem (otwieranie, zapisywanie), różne polecenia pomocnicze podczas tworzenia projektów lub zarządzania skryptami. Druga zakładka PLOTS zawiera opcje, które pozwalają na wizualizację obliczeń. Są to przede wszystkim różnego rodzaju wykresy. Ostatnia zakładka APPS pozwala na zarządzanie narzędziami dodatkowymi - aplikacja MATLAB pozwala dzięki temu na prostsze obliczenia w określonych dziedzinach.

Pod wstążką znajduje się adres folderu na lokalnym dysku. Jest to adres naszej przestrzeni roboczej - to właśnie tutaj będziemy zapisywać postępy w pracy oraz wyniki. Przestrzeń roboczą można zmienić klikając na strzałkę znajdującą się po prawej stronie. Dolna przestrzeń ekranu jest podzielona na trzy części. Przestrzeń po lewej stronie Current Folder pozwala na zarządzanie folderem w którym pracujemy. Ten widok przyda nam się kiedy będziemy zarządzali więcej niż jednym skryptem lub będziemy chcieli połączyć kilka wyników badań. Kolejny, środkowy widok Command Window to przestrzeń w której będziemy przede wszystkim pracować. Zawiera on interpretator poleceń. Po prawej stronie mamy widok Workspace. Tutaj będą pokazywane nazwy zmiennych oraz ich wartości.

Pomoc

Pomoc w programie możemy uruchomić guzikiem ze znakiem zapytania znajdującym się na pasku w prawym górnym rogu aplikacji lub wciskając oficjalny skrót pomocy F1.

Pomoc programu

Program MATLAB posiada rozbudowaną pomoc. Można tu znaleźć nie tylko kilka słów, ale też krótkie filmiki instruktażowe. Pomoc możemy przeszukiwać. Służy do tego pole w prawym górnym. Jeśli go nie ma to należy rozwinąć je przyciskiem lupy. Spróbujmy wyszukać artykułów dotyczących macierzy. Wpisujemy matrix i potwierdzamy enterem lub przez wciśnięcie lupy:

Wyszukiwanie w pomocy

Po lewej stronie możemy wybrać jakiego rodzaju pomocy szukamy. W ten sposób możemy filtrować kolejno: opisy funkcji, kategorie, przykłady, notatki oraz koncepty. Pod spodem po lewej stronie istnieje jeszcze możliwość filtrowania po konkretnym dodatku. Przykładowo będziemy używać jakiegoś zestawu narzędzi. Wtedy zawężamy wybierając odpowiednią nazwę właśnie tam. Po prawej stronie są oczywiście przefiltrowane wyniki wyszukiwania. Dla wyrażenia matrix aplikacja zwróciła 3557 wyników.

Istnieje również uzyskanie pomocy bezpośrednio w oknie poleceń. W ten celu należy wpisać polecenie help, a potem szukaną frazę. Przykładowo dla zapytania help matrix program zwraca pomoc dla ismatrix:

  1. >> help matrix
  2. --- help for ismatrix ---

  3.  ismatrix True if input is a matrix.
      ismatrix(M) returns logical 1 (true) if SIZE(M) returns [m n]
      with nonnegative integer values m and n, and logical 0 (false) otherwise.

  4.   See also isscalar, isvector, isrow, iscolumn, isnumeric, islogical, ischar, isempty, size.

  5.   Reference page for ismatrix
      Other functions named ismatrix

Jednak w przypadku nie precyzyjnych zapytań tj. dotyczących konkretnej funkcji lepiej użyć funkcji lookfor. Zastąpienie polecenia help słowem lookfor spowoduje wyświetlenie wszystkich artykułów, które dotyczą wybranej frazy:

  1. >> lookfor matrix
  2. --- help for ismatrix ---
  3. cov         - Covariance matrix.
    array2table - Convert matrix to table.
    cell2mat    - Convert the contents of a cell array into a single matrix.
    mat2cell    - Break matrix up into a cell array of matrices.
    blkdiag     - Block diagonal concatenation of matrix input arguments.
    compan      - Companion matrix.
    diag        - Diagonal matrices and diagonals of a matrix.
    [...]

(Ze względu na bardzo dużą ilość wyników prezentuje tylko kilka pierwszych)

Wszystkie funkcje są zapisane w plikach skryptów o rozszerzeniu *.m. Polecenie which pozwala na określenie w którym pliku znajduje się wybrana funkcja. Sprawdźmy przykładowo gdzie znajduje się funkcja sinus:

  1. >> which sin
  2. built-in (D:\Program Files\toolbox\matlab\elfun\@double\sin) % double method

Z podanego komunikatu możemy odczytać, że jest to funkcja wbudowana, która znajduje się pod podaną ścieżką. Na koniec mamy podany komentarz jaki typ zwraca metoda. W tym przypadku jest to liczba rzeczywista typu double.

Istniej również możliwość, aby przeczytać dokumentację funkcji. Służy do tego polecenie doc (ang. documentary). Funkcja dla podanej frazy otwiera okno z pomocą. Znajdziemy tam wygląd składni polecenia, jego opis oraz przykłady użycia. Przykładowo polecenie:

  1. >> doc sin

otworzy:

Opis funkcji sin

Command Window

Przyjrzyjmy się teraz interpretatorowi poleceń:

  1. >>

W momencie uruchomienia programu pokazuje >>. Jest to tak zwany znak zachęty. Służy on do powiadomienia użytkownika, że program nie wykonuje już żadnego zadania i można wpisać kolejne. Interpretator jest case-sensitive. Oznacza to, że rozróżnia małe i duże litery. Przykładowo a i A to dla niego mogą być dwie różne zmienne, dlatego bardzo ważne, aby już od samego początku przyjąć według jakiej konwencji zapisuje się np. nazwy zmiennych. Można tu zastosować programistyczne podejście: zmienną zapisujemy tylko małymi literami chyba, że jest stałą to wtedy możemy zapisać wielkimi literami.

Obliczanie wyrażenia

Spróbujmy teraz obliczyć wartość wyrażenia

  1. >> 2/3*7

  2. ans =

        4.6667
Z kolei wyliczając wartość wyrażenia potrzebujemy użyć nawiasów. Wolno nam do tego wykorzystać nawiasy okrągłe ( ):
  1. >> (6 * 7 - 12) / 2 - 3

  2. ans =

        12
W każdym podanym przykładzie pod spodem zostaje wypisywany wynik. Ponadto program wypisuje przed liczbą ans = . Oznacza to, że zmiennej ans został przypisany wynik wyrażenia. Spróbujmy teraz ostatnie wynik (12) pomnożyć przez 10. Jednak nie będziemy wpisywać liczby 12. Użyjemy do tego zmiennej ans:
  1. >> ans * 10

  2. ans =

        120

Zapisywanie przestrzeni roboczej

Aktualne wyniki możemy zapisać do pliku. Jednym ze sposobów jest zapisanie do pliku domyślnego poleceniem save. Dane następnie możemy wczytać przy pomocy polecenia load. Nie jest to polecana metoda zapisu ze względu na fakt, że jest to ścieżka domyślna i bardzo łatwo nadpisać poprzedni projekt.

Zdecydowanie lepszą praktyka jest zapisywanie danych do pliku o innej nazwie niż domyślna. W tym celu wystarczy po poleceniu save dopisać nazwę pliku. Wtedy przestrzeń robocza zostanie zapisana do [nazwa_pliku].mat w folderze domyślnym programu (o ile nie został wcześniej zmieniony). W celu wczytywani danych musimy również podać nazwę pliku po poleceniu load. Istnieje możliwość zapisania tylko wybranej jednej zmiennej - wtedy musimy po poleceniu save dopisać nazwę zmiennej, a potem nazwę pliku. Przykładowo save liczba plik co zapisze zmienną liczba do pliku plik.mat.

Zadania

Zadanie 1

W celu przećwiczenia wpisywania wyrażeń oblicz następujące wyrażenia: