Лабораторная работа № 1. Основы программирования в системе MATLAB

Основы программирования
в системе MATLAB

Цель работы: изучение основ проблемно-ориентированной системы программирования MATLAB, обеспечивающей работу с массивами строковых и числовых данных, матрицами, структурами, классами и ячейками с помощью матричных операций, функций, разнообразных управляющих структур и средств расширения системы, а также приобретение навыков применения командно-графичес­кого интерфейса системы для построения и исследования нейронных сетей различной архитектуры.

Теоретические сведения

Введение

Мощная инструментальная система MATLAB обеспечивает процедурное, операторное, функциональное, логическое, структурное, объектно-ориентированное и визуальное (средствами пакета Simulink) программирование. Она базируется на математико-ориентированном языке сверхвысокого уровня, который упрощает запись алгоритмов и открывает новые методы их создания.

Язык системы MATLAB по своей структуре напоминает популярный командный язык Бейсик. Команды языка исполняются в режиме интерпретации. С его помощью можно создавать текстовые модули-функции и модули-сценарии. Файлы, где хранятся такие модули, имеют расширение *.m и называются М-файлами, а находящиеся в них функции – М-функциями. В системе имеется огромная библиотека М-функций в текстовом формате, которые можно модифицировать для достижения желаемых целей. Пользователь может создавать собственные М-функции и включать их в систему по словарному принципу.

Базовые средства языка программирования

Система MATLAB может использоваться в двух режимах: в режиме непосредственного счета (командный режим) и в режиме программирования.

В командном режиме пользователь последовательно вводит команды входного языка и получает ответ. С помощью этого режима можно решить множество математических задач различной сложности.

Однако при решении серьезных задач возникает необходимость сохранения используемых последовательностей вычислений, а также их дальнейших модификаций. Для решения этой задачи система MATLAB имеет в своем составе мощный язык программирования высокого уровня.

Программами в системе MATLAB являются файлы текстового формата с расширением m, содержащие запись программ в виде программных кодов.

Для редактирования файлов программ может использоваться любой текстовый редактор, а также специальный многооконный редактор. Редактор программ системы MATLAB имеет следующие возможности:

цветовая подсветка синтаксиса, позволяющая выявить ошибки;

синтаксический контроль на стадии подготовки М-файла;

установка точек прерывания при интерпретации команд;

автоматическая нумерация строк программы для выдачи сообщений.

Язык программирования системы MATLAB имеет следующие средства для построения команд и написания М-файлов:

1) данные различного типа: double, numeric, char, cell, array;

2) константы и переменные: 25, pi, eps, ‘Hello’, ans, m, n;

3) операторы, включая операторы математических выражений: +,-,*;

4) встроенные команды и функции: help, clear, plot, sin, cos;

5) функции пользователя: func, map, draw, paint, neuron;

6) управляющие структуры: if, for, while, switch, try, catch, end;

7) системные операторы и функции: realmin, realmax, Inf, Nan;

8) средства расширения языка: пакет NNT, пакет Simulink.

M-файлы сценариев и функций

M-файлы системы MATLAB делятся на два класса:

· файлы-сценарии, не имеющие входных параметров;

· файлы-функции, имеющие входные параметры.

Файл-сценарий или Script-файл не имеет списка входных параметров. Он использует глобальные переменные, т. е. такие переменные, значения которых могут быть изменены в любой момент сеанса работы и в любом месте программы. Для запуска файла-сценария из командной строки MATLAB достаточно указать его имя в этой строке.

Файл-сценарий имеет следующую структуру:

%Основной комментарий – одна строка (обязателен)

%Дополнительный комментарий – любое число строк (не обязателен)