Переменные. Системные переменные

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Горбунова Т.Н., Детина Е.П., Жданова Т.В., Кочетков И.Д., Лошков И.В., Нагибович А.И., Осипов Ю.В., Сафина Г.Л.

Информатика

Методические указания к выполнению компьютерного практикума

Информатика (УГСН 08.00.00); Информатика (УГСН 29.00.00); Информатика (УГСН 20.00.00); Информатика (УГСН 23.00.00); Информатика (УГСН 27.00.00)

Москва 2018

MATLAB — одна из старейших, тщательно проработанных и проверенных временем систем автоматизации математических расчетов, построенная на расширенном представлении и применении матричных операций. Это нашло отражение в названии системы — MATrix LABoratory — матричная лаборатория.

В настоящее время MATLAB стала одной из наиболее мощных универсальных интегрированных систем компьютерной математики (СКМ). Слово "интегрированная" указывает на то, что в этой системе объединены удобная оболочка, редактор выражений и текстовых комментариев, вычислитель и графический программный процессор. В системе используются такие мощные типы данных, как многомерные массивы, массивы ячеек, массивы структур, массивы Java и разреженные матрицы, что открывает возможности применения системы при создании и отладке новых алгоритмов матричных и, основанных на них параллельных вычислений, и крупных баз данных.

MATLAB — это уникальная коллекция реализаций современных численных методов компьютерной математики. Это сочетается с мощными средствами графической визуализации и даже анимационной графики. Систему с прилагаемой к ней обширной документацией вполне можно рассматривать как фундаментальный многотомный электронный справочник по математическому обеспечению ЭВМ — от массовых персональных компьютеров до супер-ЭВМ.

Данные методические указания содержат рекомендации по выполнению практических работ, решение различных задач, справочный материал и вопросы для самопроверки. Первая часть (работы 1-6) посвящена освоению базовых элементов системы MATLAB. Вторая часть (работы7-13) изучению численных методов и алгоритмов линейной алгебры и математического анализа с использованием MATLAB.В предложенном курсе без ограничения общности будет рассматриваться версия программного продукта R2015b.

Тема 1 Простейшие вычисления в MATLAB Арифметические выражения

Режимы работы в MATLAB

Вычисления в MATLABвозможны в двух режимах.

1. РежимCommandWindowсодержит рабочую область,в которой находитсястрока ввода команд, отмеченная знаком >>.В этом режиме любая команда выполняется сразу после набора на экране (интерпретируется). Система в этом режиме работает наподобие мощного калькулятора.

2 РежимM- файл. М-файл — это текстовой файл с расширением .m, содержащий набор инструкций на языке системы MATLAB (программный код). М-файлы бывают двух типов: файл-программы (Script M-Files), содержащие последовательность команд и не имеющие входных и выходных аргументов, и файл-функции (Function M-Files), в которых описываются функции, определяемые пользователем.

Переменные. Системные переменные

Переменные — это имеющие имена объекты, способные хранить некоторые, обычно разные по значению, данные. В зависимости от этих данных переменные могут быть числовыми или символьными, векторными или матричными.

Имя переменной — это ее идентификатор. На выбор имени переменных накладываются ограничения:

· имя обязательно должно начинаться с буквы английского алфавита;

· в имени не должно быть пробела;

· в имени кроме букв можно использовать цифры и символ подчеркивания;

· недопустимо включать в имена переменных специальные знаки:  +,.-, *, /;

· большие (заглавные) и малые (строчные) буквы в именах различаются;

· имя не должно совпадать с зарезервированными в системе именами встроенных процедур, функций, переменных.

Символьнаяпеременная (char) — это цепочка символов, заключенных в апострофы, например,: 'Hello my friend!', 'Привет','2+3'.

Системные переменныев MATLAB задаются самой системой при ее загрузке и могут переопределяться пользователем. Основные системные переменные, применяемые в системе MATLAB, указаны ниже:

· i или j — мнимая единица ( );

· pi - число π - 3.141592653589793;

· eps — погрешность операций над числами с плавающей точкой ( );

· realmin — наименьшее число с плавающей точкой (2^-1022 =2.2251е-308);

· realmax — наибольшее число с плавающей точкой (2¹⁰²³ =1.7977е+308);

· inf — значение машинной бесконечности (∞);

· ans — переменная, хранящая результат последней операции и обычно вызывающая его отображение на экране дисплея;

· NaN — указание на нечисловой характер данных (Not-a-Number), неопределенный результат (0/0, ∞/∞ и т.д.).

Типы переменных заранее не декларируются. Они определяются выражением, значение которого присваивается переменной.

Арифметические операции

Простейшие действия, которые совершаются над числовыми данными — это вычисление выражений с использованием знаков арифметических операций.

Порядок выполнения арифметических операций зависит от соответствующего приоритета. Ниже представлены действия от самого высокого приоритета к самому низкому:

1. возведение в степень;

2. умножение и деление;

3. сложение и вычитание.

Выполнение операций одинакового приоритета происходит в порядке слева направо. Для изменения порядка используются круглые скобки.

Операторы и функции

Оператор — это специальное обозначение для определенной операции над данными — операндами. Операторы используются совместно с операндами. Например, в выражении 4+3 знак + является оператором сложения, а числа 4 и 3 — операндами.

Операторы являются весьма распространенными объектами математических выражений и языков программирования. Полный список операторов MATLAB можно получить, используя команду helpops.

Функции — это имеющие уникальные имена объекты, выполняющие определенные преобразования своих аргументов и при этом возвращающие результаты этих преобразований.

Со списком элементарных функций MATLAB можно ознакомиться, выполнив команду help elfun, а со списком специальных функций — с помощью команды help specfun.

1.5 Пример выполненияпрактической работы 1.