Algorytmy-materialy (3)

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Algorytmy obliczeniowe w elektronice i telekomunikacji
Cze´sc 3 - Podstawy jezyka MATLAB
Krzysztof Weso÷owski
Katedra Radiokomunikacji
K. Weso÷owski (Katedra Radiokomunikacji)
Algorytmy w EiT
1 / 26
Cel wyk÷adu:
Wprowadzenie pierwszej cze
´
sci podstawowych elementów
programowania w jezyku Matlab/Octave, konkretnie:
zmiennych, operatorów i wyra
·
zen,
tablic (reprezentujacych wektory i macierze),
podanie podstawowych informacji o macierzach i wektorach
pokazanie podstawowych dzia÷an na macierzach i wektorach
przedstawienie podstawowych dzia÷an na wektorach i macierzach w
Matlabie
K. Weso÷owski (Katedra Radiokomunikacji)
Algorytmy w EiT
2 / 26
Zmienne
W sensie matematycznym:
Zmienna to symbol, oznaczajacy wielko´sc, która mo
·
ze przyjmowac
rozmaite warto´sci. Warto´sci te na ogó÷ nale
·
za do pewnego zbioru,
który jest okre
´
slony przez nature rozwa
·
zanego problemu. Zbiór ten
nazywamy zakresem zmiennej.
Przyk÷ad:
zmienna: rzeczywista, ca÷kowita, zespolona, przyjmujaca warto´sci z
okre´slonego przedzia÷u liczbowego
zmienna: skalarna (reprezentuje pojedyncze liczby), wektorowa
(reprezentuje sekencje liczb o zadanej d÷ugo´sci), macierzowa
(reprezentuje "pole" liczb dwu- lub wiecej wymiarowe)
K. Weso÷owski (Katedra Radiokomunikacji)
Algorytmy w EiT
3 / 26
Zmienne
W sensie informatycznym:
Zmienna to obszar pamieci przechowujacy pewne dane. O sposobie
prezentacji tych danych decyduje typ zmiennej (przyk÷ad: jak wy
·
zej)
Przyk÷ady typów zmiennych:
integer (ca÷kowita),
real (rzeczywista),
double (rzeczywista o podwójnej precyzji),
complex (zespolona),
boolean (bulowska - logiczna)
char (character - znakowa)
K. Weso÷owski (Katedra Radiokomunikacji)
Algorytmy w EiT
4 / 26
Zmienne w Matlabie
Nazwa zmiennej w Matlabie musi spe÷niac nastepujace wymagania:
1
mo
·
ze sk÷adac sie wy÷acznie z liter a-z, cyfr 0-9 i "podkre´slnika" _ ,
2
musi sie rozpoczynac od litery.
Nazwa zmiennej mo
·
ze miec dowolna d÷ugo
´
sc, ale w Matlabie
pamietanych jest jedynie 31 pierwszych znaków.
Przyk÷ady prawid÷owych nazw zmiennych: n, wspolcz, n_max,
wartosc1
Przyk÷ady nieprawid÷owych nazw zmiennych (stwierdz dlaczego?):
n-max, 2n, wspolcz$, _2n
Zmienna jest stworzona przez przypisanie jej warto´sci w linii komend
lub w programie, np.
n_max
=
100
Próba odniesienia sie do nieistniejacej zmiennej skutkuje
komunikatem Matlaba
??? Undefined function or variable ...
K. Weso÷owski (Katedra Radiokomunikacji)
Algorytmy w EiT
5 / 26
Zmienne w Matlabie
Matlab rozró
·
znia wielko´sc liter (du
·
ze czy ma÷e) w nazwach
zmiennych! (Matlab is case sensitive)
Przyk÷ad: wspolcz, Wspolcz czy WSPOLCZ to ró
·
zne zmienne w
Matlabie!
Rady praktyczne:
warto u
·
zywac pewnej sta÷ej konwencji, np. wy÷acznie ma÷ych liter,
warto stosowac zmienne o nazwie majacej dla nas jasne znaczenie,
nawet kosztem ich d÷ugo´sci.
s÷owa w "zbitkach" s÷ów w nazwach zmiennych warto oddzielac albo
podkre
´
slnikiem albo za pomoca du
·
zych liter, np. dzien_tygodnia,
DzienTygodnia
Matlab rozró
·
znia wielko´sc liter w nazwach komend i nazwach funkcji -
nie wolno stosowac w nich du
·
zych liter!
K. Weso÷owski (Katedra Radiokomunikacji)
Algorytmy w EiT
6 / 26
Przestrzen robocza (workspace)
Matlab prezentuje zadeklarowane zmienne w tzw. przestrzeni
roboczej. Zawiera ona liste zastosowanych zmiennych, ich typ i
wielko´sc zajmowanej pamieci. (Standardowy Octave niestety nie
wy´swietla pola przestrzeni roboczej).
Zmienne pozostaja w przestrzeni pracy podczas danej sesji Matlaba
dopóki nie zostana usuniete za pomoca komendy clear
Komenda who rozkazuje podac liste wszystkich zastosowanych nazw
zmiennych w przestrzeni roboczej
Przyk÷ad:
Name
Size
Bytes Class
wspolcz 1x1 8 double array
n_max 1x1 8 double array
rate 1x1 8 double array
Matlab traktuje zmienne skalarne jako tablice (array) o rozmiarze 1x1!
K. Weso÷owski (Katedra Radiokomunikacji)
Algorytmy w EiT
7 / 26
Przestrzen robocza
Zawarto´sc przestrzeni roboczej mo
·
ze zostac wyzerowana zapomoca
komendy clear.
Poszczególne zmienne moga zostac wyzerowane za pomoca komendy
clear
<
nazwa zmiennej
>
, np. clear wspolcz
Wszystkie zmienne stworzone w uruchomionym programie pozostaja
w przestrzeni roboczej po jego wykonaniu. Istniejace zmienne o tej
samej nazwie sa wiec "nadpisane" - uzyskuja nowe warto´sci lub
rozmiar w ostatnio wykonanym programie
K. Weso÷owski (Katedra Radiokomunikacji)
Algorytmy w EiT
8 / 26
Przestrzen robocza
Czesto u
·
zywane sta÷e matematyczne lub …zyczne moga byc zapisane
w postaci pliku Matlaba (z rozszerzeniem .m), np. myconst.m i taki
plik mo
·
ze zostac uruchomiony na poczatku sesji piszac komende
myconst
<
Enter
>
Przyk÷ad: tekst pliku myconst.m
g=9.81; % przyspieszenie grawitacyjne
avo=6.023e23; % liczba Avogadro
e=2.718281828459045; % liczba e
pi_4=pi/4;
%
p
/4
log10e=log10(e);
K. Weso÷owski (Katedra Radiokomunikacji)
Algorytmy w EiT
9 / 26
Tablice: wektory i macierze
Nazwa MATLAB pochodzi od wyra
·
zenia MATrix LABoratory
Macierz to prostokatna tablica danych nazwanych elementami
lub wspó÷czynnikami, pogrupowanych w wiersze i kolumny. Dwie
macierze sa równe, je
·
zeli maja tyle samo wierszy i kolumn, a
odpowiadajace sobie wspó÷czynniki sa równe. Macierz o n wierszach i
m kolumnach nazywa sie czasami macierza n na m lub macierza typu
n
m. Je´sli n
=
1, macierz redukuje sie do wektora wierszowego, za´s
gdy m=1, macierz staje sie wektorem kolumnowym.
Przyk÷ad macierzy i wektorów kolumnowego i wierszowego:
2
3
2
3
a
11
a
12
a
1m
a
21
a
21
a
2m
.
.
.
a
n1
a
n2
a
nm
b
1
b
2
.
.
.
b
n
4
5
4
5
A
=
,
b
=
,
c
=
c
1
c
2
c
m
K. Weso÷owski (Katedra Radiokomunikacji)
Algorytmy w EiT
10 / 26
[ Pobierz całość w formacie PDF ]