SKRYPTY Zadanie

SKRYPTY

Zadanie: Wyznaczyć wartość wyrażenia arytmetycznego

dla danych wartości x = 12.5 i y = 9.87.

Zadanie to można rozwiązać:

• wpisując dane i wzór wyrażenia z w oknie CommandWindow, po czym wykonać obliczenia naciskając klawisz <Enter>, lub

• tworząc SKRYPT i w nim zapisując wszystkie instrukcje do wykonania, po czym wykonać napisany skrypt.

Skrypty są to:

• to zewnętrzne pliki, zawierające sekwencję instrukcji i poleceń MATLAB–a, które będą wykonywane wielokrotnie z linii poleceń >> (Command Line) okna poleceń (Command Window)

• są zapamiętywane w kartotece roboczej MATLAB-a na plikach o nazwie z rozszerzeniem .m ( M–pliki), np., Skrypt_W_Z.m

• mogą działać na danych już istniejących w przestrzeni roboczej (Workspace) lub mogą tworzyć nowe dane, które zostają umieszczone w Workspace, i na których można wykonywać określone działania w dalszych obliczeniach

• mogą zawierać komentarze

1 sin 3

) 2 ( 1

1

2 2

+ + ⋅

⋅ + + +

=

y x x

y x z

TWORZENIE NOWEGO SKRYPTU:

W oknie MATLAB–a wybieramy opcje:

File – New – M–File

Pojawia się edytor MATLAB-a, w którym wpisujemy dane (ewentualnie) i polecenia do wykonania, czyli instrukcje algorytmu. W naszym przypadku będą to polecenia:

% Wyznaczenie wartosc wyrazenia z x = 12.5

y = 9.87

z = (y+1/(1+(x+2)^2))/(3*x)+x*sin(y^2)/(y+1) Następnie wykonujemy opcje:

File – Save

i w oknie Save file as: zapisujemy w kartotece roboczej skrypt pod nazwą, np.

Skrypt_W_Z.m

po czym zamykamy okno edycji – klikając myszką na przycisku x.

WYKONANIE SKRYPTU 1. SPOSÓB

W oknie Command Window piszemy po znaku zachęty nazwę skryptu, czyli

>> Skrypt_W_Z

po czym naciskamy <Enter>.

2. SPOSÓB

W zakładce Current Directory okna Workspace znajdujemy plik o nazwie Skrypt_W_Z.m.

Kursor na nazwie pliku, klikamy prawym przyciskiem myszy, po czym wybieramy spośród wyświetlonych opcji opcję Run

POPRAWIANIE LUB UZUPEŁNIANIE SKRYPTU

Okno Workspace, zakładka Current Directory:

• kursor na nazwie pliku Skrypt_W_Z.m

• przycisnąć prawy przycisk myszy

• wybrać spośród wyświetlonych opcji opcję Open. Pojawia się okno edycji istniejącego skryptu Skrypt_W_Z.m – dokonujemy poprawek

• Opcje: File – Save – zapisujemy poprawioną wersję skryptu pod tą samą nazwą

• Ponownie wykonujemy poprawiony skrypt (sposób, jak wyżej)

WCZYTYWANIE DANYCH Z PLIKU

Tworzymy plik z danymi o nazwie, np., Dane_W_Z.txt

za pomocą dowolnego zewnętrznego edytora (np. Notatnika) i zapisujemy go w kartotece roboczej MATLAB-a (nazwa kartoteki roboczej jest wyświetlana w oknie MATLAB–a tuż poniżej głównego menu). Na pliku będą się znajdowały dwie liczby:

12.5 9.87

Jedną z funkcji do czytania danych z pliku (w naszym przypadku z pliku:

Dane_W_Z.txt) jest funkcja LOAD, która może być stosowana w wersjach:

load Dane_W_Z.txt

load(‘Dane_W_Z.txt’)

Korzystając z funkcji LOAD musimy pamiętać o tym, by dane na pliku były zapisane w postaci regularnej tablicy, tak by w każdym wierszu tej tablicy znajdowała się taka sama liczba elementów.

Funkcja LOAD zapisuje dane znajdujące się na pliku do tablicy o nazwie takiej samej jak nazwa pliku. Po wykonaniu czytania otrzymujemy tablicę dwuelementową:

Dane_W_Z =

12.5000 9.8700

Pierwszy element tej tablicy zawiera wartość zmiennej x z naszego przykładu, drugi zawiera wartość y. Musimy więc dokonać przyporządkowania:

x = Dane_W_Z(1) y = Dane_W_Z(2)

i tak określone wartości zostaną wstawione do wzoru na z, by wyznaczyć wartość zmiennej z.

Skrypt zawierający instrukcje czytania danych z pliku będzie miał więc postać:

% Wyznaczenie wartosci wyrazenia z load Dane_W_Z.txt

x = Dane_W_Z(1) y = Dane_W_Z(2)

z = (y+1/(1+(x+2)^2))/(3*x)+x*sin(y^2)/(y+1)

UWAGA!

We wszystkich dotychczasowych przykładach wynik obliczeń był wyświetlany na monitorze w oknie CommandWindow.

FORMATOWANY ZAPIS DANYCH DO PLIKU.

FUNKCJA FPRINTF

Załóżmy, że chcemy zapisać wynik działania naszego skryptu na pliku przechowywanym w kartotece roboczej. Załóżmy, że chcemy, by wydruk danych i wyników na tym pliku miał poniższą postać:

Obliczenie wartości wyrażenia Dane:

x = 12.500 y = 9.870

Wynik:

z = 0.2317

Zapis danych i wyników do pliku wymaga wykonania kilku poleceń:

• Skojarzenie z nazwą fid nazwy pliku z wynikami i otwarcie dostępu do tego pliku:

fid = fopen(‘Wyn_W_Z.txt’,’w’,’a’)

gdzie:

fid = >0 - OK fid = 1 – ekran fid = -1 – błąd!

Atrybuty pliku: ‘w’ – plik do zapisu,

‘a’ – możliwość dopisywania informacji na końcu pliku

• Wydruk wartości zmiennej na plik skojarzony ze zmienną fid:

count =fprintf(fid,format,a,b,c)

fid – oznacza gdzie (na którym pliku) będziemy zapisywać dane i wyniki format – oznacza jak będziemy drukować dane

a,b – co będziemy drukować

count – liczba zapisanych bitów (opcjonalnie)

Kod konwersji dla wydruku liczby double może być: f, e lub E.

Przykład:

Chcemy wydrukować wartość zmiennej x = 12.85. Napisanie

fprintf(fid,’Zmienna x = %10.5f \n’,x)

da efekt:

Zmienna x = 12.850 Napisanie:

fprintf(fid,’Zmienna x = %10.5E \n’,x)

da efekt:

Zmienna x = 1.285E+001

\n – w formacie wydruku oznacza przejście do następnej linii PO wykonaniu wydruku. Uwaga na apostrofy!

• Zamknięcie dostępu do pliku z wynikami, skojarzonego ze zmienną plikową fid:

fclose(fid)

początek specyfikacji formatu

szerokość pola przeznaczonego na wydruk liczby Liczba miejsc po kropce w wydruku liczby rzeczywistej -

dokładność wydruku

kod konwersji - postać wydruku format: % 10. 3 f

Aby zrealizować zamierzony wydruk na plik, skrypt powinien zawierać instrukcje:

% Wyznaczenie wartosci wyrazenia z load Dane_W_Z.txt

x = Dane_W_Z(1) y = Dane_W_Z(2)

z = (y+1/(1+(x+2)^2))/(3*x)+x*sin(y^2)/(y+1) fid=open(‘Wyn_W_Z.txt’,’w’,’a’)

fprintf(fid,’Obliczenie wartosci wyrazenia \n\n’) fprintf(fid,’Dane: \n’)

fprintf(fid,’x = %10.3f \n’,x) fprintf(fid,’y = %10.3f \n\n’,y) fprintf(fid,’z = %10.4f \n’,z) fclose(fid)

CZYTANIE DANYCH Z PLIKU EXCEL–owego

Załóżmy, że dane reprezentujące wartość x i y do obliczenia wartości wyrażenia z znajdują się na pliku Excel–owym o nazwie ‘W_Z.xls’ i postaci:

Napisanie w oknie CommandWindow instrukcji:

>>A = xlsread(‘W_Z.xls’)

Daje efekt

A =

NaN 12.5000 NaN 9.8700

2.0 5.0000

Wszystkie dane, które znajdowały się na pliku ą wpisane do tablicy A. Tam gdzie zamiast liczby jest tekst, MATLAB wpisuje symbol NaN co oznacza: Not-a-Number.

Teraz należy tylko określić, że:

x = A(1,2) y = A(2,2).

Można wybrać z Arkusza Excel’owego odpowiedni fragment podając interesujący zakres komórek:

>>A = xlsread(‘W_Z.xls’,’B1:B2’) Teraz

>>A =

12.5000 9.8700

i wystarczy dokonać przyporządkowania x = A(1), y = A(2) by policzyć wartość z.

Odpowiedni skrypt miałby postać:

% Wyznaczenie wartosci wyrazenia z A = xlsread(‘W_Z.txt’,’B1:B2’)

x = A(1)

y = A(2)

z = (y+1/(1+(x+2)^2))/(3*x)+x*sin(y^2)/(y+1) fid=open(‘Wyn_W_Z.txt’,’w’,’a’)

fprintf(fid,’Obliczenie wartosci wyrazenia \n\n’) fprintf(fid,’Dane: \n’)

fprintf(fid,’x = %10.3f \n’,x) fprintf(fid,’y = %10.3f \n\n’,y) fprintf(fid,’z = %10.4f \n’,z) fclose(fid)

ZAPIS WYNIKÓW NA PLIK EXCEL–owy

Do zapisu na plik Excel–owy służy instrukcja: xlswrite. Należy podać nazwę pliku Excel–owego na który mają być zapisane dane i nazwę tablicy, która powinna być na tym pliku zapisana. Czyli jeśli chcielibyśmy zapisać na pliku ‘Wyn_W_Z.xls’ dane i wynik obliczenia wartości z należałoby na końcu w/w skryptu umieścić instrukcje:

A(3) = z

xlswrite(‘Wyn_W_Z.xls’,A)

ELEMENTY PROGRAMOWANIA W MATLABIE PĘTLA FOR

Instrukcja pętli służy do wielokrotnego wykonywania w identyczny sposób jednej lub wielu instrukcji.

SKŁADNIA:

for zmienna = od:krok:do instrukcje

end

na przykład za pomocą instrukcji:

>>n = 10

>>for i = 1:1:n

fprintf(1,’Kocham Cie!!! \n’) end

można wydrukować n razy tekst ‘Kocham Cie!!!’

Przykład_1: utworzyć tablicę x, której elementami będą sześciany kolejnych liczb całkowitych i, dla i=1,2,...,n

>>n = 5

>> for i=1:1:n x(i) = i^3;

end

>> x % Wydrukuj wektor x x =

1 8 27 64 125

Przykład_2: utworzyć dwuwymiarową tablicę A, której elementy określa wzór

n j

n j i

i j

A

i , = 1 , 2 ,..., = 1 , 2 ,..., +

= −

Wykonanie poniższych instrukcji

for i=1:1:3

for j=1:1:3

A(i,j) = (i-j)/(i+j) end

end;

daje efekt:

A =

0 -0.3333 -0.5000 0.3333 0 -0.2000 0.5000 0.2000 0

PĘTLA WHILE SKŁADNIA:

while wyrażenie logiczne instrukcje

end

Instrukcja while wykonywana jest tak długo jak długo wyrażenie logiczne jest prawdziwe.

Przykład:

Wyznaczyć wartość

Sumowanie przerwać w momencie, gdy suma S będzie >= 1000.

>> i=1;

>> S=1;

>> while S <= 1000 i = i+1;

S = S+i^2 end

....

9 4 1

?

1

2

= + + +

= ∑

= i

i

S

INSTRUKCJE WARUNKOWE

Operatory relacji logicznych:

> >=

< <=

== ~= – równy i różny, odpowiednio

Operatory te dokonują porównania element po elemencie dwóch tablic. W wyniku otrzymujemy tablicę takiego samego rozmiaru wypełnioną 1 i 0. 1 – gdy relacja jest prawdziwa, 0 – w przypadku przeciwnym.

Na przykład:

OPERATORY LOGICZNE

AND & A & B lub and(A,B)

OR | A | B lub or(A,B)

NOT ~ ~A lub not(A)

>>A = magic(3) A =

8 1 6 3 5 7 4 9 2

>>B =

1 5 12 4 8 20 0 15 7

>> P = A<B P =

0 1 1 1 1 1 0 1 1

OPERATOR LOGICZNY AND

W =A & B & C W=and(A,B)!

A, B to tablice lub skalary. Gdy A,B,C są tablicami jednakowych rozmiarów AND dokonuje operacji logicznej na odpowiadających sobie elementach tych tablic.

Tablica wynikowa W ma taki sam wymiar i ma elementy o wartościach równych 1 lub 0. Element Wij = 1 gdy na pozycji (i,j) w tablicach A,B i C były elementy niezerowe, oraz 0 w przypadku przeciwnym. Gdy A,B,C są skalarami W też jest skalarem.

Przykład:

OPERATOR LOGICZNY OR

W =A | B | C W=or(A,B)!

A, B to tablice lub skalary. Gdy A,B,C są tablicami jednakowych rozmiarów OR dokonuje operacji logicznej na odpowiadających sobie elementach tych tablic.

Tablica wynikowa W ma taki sam rozmiar i składa się elementów równych 1 lub 0.

Element Wij = 1 gdy na pozycji (i,j) w którejkolwiek tablicy A,B lub C znajduje się element niezerowy, oraz 0 w przypadku przeciwnym. Gdy A,B,C są skalarami W też jest skalarem

A = 1 2 3 4

C = 0 1 2 3 B =

-1 0 5 6

>> W=A&B&C W =

0 0 1 1

A = 1 2 3 4

C = 0 1 2 3 B =

-1 0 5 6

>> W = A|B|C W =

1 1 1 1

OPERATOR LOGICZNY NOT C=~A C=not(A)

A może być tablicą lub skalarem. Gdy A jest tablicą NOT działa na kolejne elementy tablicy A i zwraca tablicę takiego samego wymiaru co A składającą się albo z 1 albo 0. Element tablicy wynikowej przyjmuje wartość1 gdy w tablicy A na danej pozycji znajduje się 0, lub 0 gdy na danej pozycji w tablicy A stoi element różny od zera

INSTRUKCJA WARUNKOWA I SKŁADNIA:

if wyrażenie_logiczne1 instrukcje_1 end

INSTRUKCJA WARUNKOWA II

SKŁADNIA:

if wyrażenie_logiczne1 instrukcje_1 else

instrukcje_2 end

A =

0 2 0 3 4 5 1 0 5

>> N = not(A) N =

1 0 1 0 0 0 0 1 0

Przykład:

>>x = -10;

>>y = 20;

>> if x<y z = x+y, info = 'x<y'

else z = x-y, info = 'x>y'end

>>z = 10 info = x<y

INSTRUKCJA WARUNKOWA III

SKŁADNIA:

if wyrażenie_logiczne1 instrukcje_1 elseif wyrażenie_logiczne2 instrukcje_2 else

instrukcje_3 end

Przykład:

Wyznaczyć wartość funkcji y=y(x) określonej wykresem w zależności od wartości x

1

x y

a a+1

>> a = 10;

>> x = 6.5;

>> if x<=0 y = 1 elseif x>a y = a+1 else y = x+1

end y =

7.5000

lub równoważnie

>> a = 10;

>> x = 6.5;

>> if ((x>0) & (x<=a)) y = x+1 elseif x>a y = a+1

else y = 1 end y =

7.5000

KOLEJNOŚĆ DZIAŁAŃ W KIERUNKU MALEJĄCEGO PRIORYTETU

1. Działania w ( )

2. Transponowanie (.’), potęgowanie (.^), potęgowanie (^) 3. Plus, minus (+) (-) (zmiana znaku), negacja logiczna (~)

4. Mnożenie (.*), dzielenie (./), dzielenie (.\), mnożenie macierzy (*) dzielenie macierzy (/), dzielenie macierzy (\)

5. Dodawanie (+), odejmowanie (-) 6. Operator ( : )

7. Operatory relacji logicznych <, <=, >, <=, ==, ~=

8. Operator AND (&)

9.