Scilab jest środowiskiem programistycznym i numerycznym dostępnym za darmo z INRIA (Institut Nationale de Recherche en Informatique et Automatique). Jest programem podobnym do MATLABa oraz jego darmowego 'klonu' OCTAVE'a. Scilab jest samodzielnym programem zawierającym wiele wbudowanych funkcji numerycznych oraz graficznych. Jest wyposażony w język programowania. Wersje instalacyjne programu Scilab można pobrać ze strony http://www.scilab.org. Również na tej stronie znajdują się linki do dokumentacji. Wpisując w wyszukiwarkę na przykład słowa "Scilab tutorial" można znaleźć linki do różnego rodzaju podręczników i wykładów wprowadzających do Scilaba. Przykład 1 -->s="hello World!" s = Hello World! -->disp(s) Hello World! Znak --> jest znakiem zachęty wyświetlanym w konsoli Scilab. W pierwszym kroku tworzymy zmienna s, do której przypisujemy określony ciąg znaków. Po wykonaniu polecenia poprzez naciśniecie Enter Scilab wyświetla wykonana komendę. W następnym kroku za pomocą funkcji disp() wyświetlamy wartość zmiennej s. 1
Wpisane polecenia można modyfikować jak w zwykłym edytorze przesuwając się po wpisanym poleceniu za pomocą strzałek lub!, a następnie kasując błędy. Za pomocą strzałek " lub # mamy dostęp do poprzednio wykonanych poleceń. Scilab udostępnia także edytor do tworzenia i modyfikacji skryptów. Jest on dostępny poprzez menu Narzedzia -> SciNotes lub z poziomu konsoli wykonując polecenie edytor(). W języku Scilab nie ma konieczności deklarowania zmiennych. Są one tworzone w momencie pierwszego przypisania wartości. W Scilabie wartość do zmiennej przypisuje sie za pomocą operatora =. Wartość zmiennej jest wyświetlana po każdym przypisaniu wartości. Jeśli chcemy wyłączyć te opcje, to należy na końcu polecenia dodać znak ;. Nazwy zmiennych mogą być dowolnej długości, ale tylko początkowe 24 znaki są brane pod uwagę. Nazwy mogą się składać z małych liter, dużych liter, cyfr oraz znaków specjalnych takich jak: %, _, #,!, $ oraz?. UWAGA: Zmienne, których nazwa rozpoczyna sie od % maja specjalne znaczenie! Sa to tak zwane zmienne predefiniowane, np. liczba pi to %pi. Podstawowe operacje: 2
3
W przypadku długich poleceń, które nie mieszczą sie w jednej linii istnieje możliwość podzielenia ich na wiele linii. Taka linia, która będzie miała swój ciąg dalszy w kolejnej linii musi kończyć się znakiem dwóch kropek... Każda linia, która zaczyna sie // traktowana jest jako komentarz. 4
Zmienne, których nazwy rozpoczynają sie od symbolu % to zmienne predefiniowane. Oto przykładowe zmienne predefiniowane. %i jednostka urojona liczby zespolonej %e stała Eulera %pi stała pi %t prawda %T prawda %f fałsz %F fałsz Zmienne logiczne: Przykład: 5
Za każdym razem gdy wynik obliczenia nie jest jawnie przypisywany do zmiennej, to jest on przechowywany w zmiennej domyślnej ans. Gdy wynik został przypisany do zmiennej ans, to można korzystać z niej jak z każdej zmiennej. 6
Łańcuchy znaków są przechowywane w zmiennych, których wartość ograniczona jest znakami cudzysłowu ". Scilab dynamicznie zmienia typ zmiennej w zależności od przypisanej wartości. 7
Definicja zmiennej X z przypisaniem wartości 5: X=5; Definicja macierzy x wypełnionej zerami o 5 wierszach i 2 kolumnach: x=zeros(5,2); W przypadku, gdy na końcu linii nie wstawimy średnika wówczas wynik tej operacji zostanie wyświetlony na ekranie. Scilab rozróżnia przy definiowaniu zmiennych małe i duże litery. Definicja macierzy X wypełnionej jedynkami o 6 wierszach i 3 kolumnach: X=ones(6, 3); 8
Przypisanie do elementu w pierwszym wierszu i pierwszej kolumnie macierzy X wartości 8: X(1,1)=8; Pobranie wartości z drugiego wiersza i trzeciej kolumny macierzy X do zmiennej Y: Y=X(2,3); Scilab traktuje wszystkie obiekty jak macierz. Nawet gdy mamy do czynienia z pojedyncza wartością liczbowa to sprawdzając jej rozmiar otrzymujemy odpowiedz, ze jej wymiar to 1x1. -->b=3 b = 3. -->size(b) ans = 1. 1. Scilab jest programem obliczeniowym umożliwiającym wykonywanie działa na liczbach całkowitych, rzeczywistych i zespolonych. W Scilab-ie zdefiniowano także stałe, takie jak: %pi liczba pi, %e liczba e, %inf nieskończoność, oraz %i jako operator liczby urojonej w zapisie zespolonym. Podstawowe działania matematyczne wraz z zastosowaniem nawiasów do doprecyzowania kolejności obliczeń pokazano na przykładzie poniżej. 9
Potęgi i pierwiastki stopni wyższych oblicza się za pomocą operatora ^, dla liczb rzeczywistych i zespolonych. Pierwiastek liczby liczy się za pomocą zapisu potęgowego. 10
Zastosowana w przykładzie zmienna ans przyjmuje wartość ostatnio otrzymanego wyniku. Metoda wyznaczania potęg i pierwiastków może także być z powodzeniem stosowana w rachunku liczb zespolonych. Scilab jest narzędziem bardzo dobrze wyposażonym do przeprowadzania obliczeń w oparciu o rachunek macierzowy. Podobnie jak w przypadku omówionych wcześniej zmiennych, w sposób analogiczny można definiować macierze. Scilab zmienną liczbową traktuje jak macierz jednoelementową. Wektory są macierzami o jednej kolumnie lub jednym wierszu. 11
W pokazanym powyżej przykładzie zdefiniowano trzy zmienne macierzowe, pierwsze dwie można określić jako wektory. Elementy występujące w jednym wierszu oddzielane są przecinkiem ",", z kolei wiersze oddzielane są znakiem średnika ";". Macierze zawierające elementy ciągów arytmetycznych lub geometrycznych można generować za pomocą poleceń systemowych, bez konieczności ręcznego wpisywania poszczególnych elementów, co jest szczególnie uciążliwe przy tworzeniu dużych macierzy. Definicja ciągu składa się z trzech parametrów, pierwszy parametr określa pierwszy element ciągu, drugi przyrost pomiędzy kolejnymi elementami ciągu, a ostatni określa wartość maksymalną. Przy czym końcowy element ciągu wcale nie musi być równy wartości maksymalnej, nie może być tylko od niej większy. Drugi parametr nie jest obowiązkowy. Jego pominięcie oznacza, że przyrost będzie wynosił 1. Podobnie jak wektor można definiować macierz, należy jednak pamiętać, że za pomocą ciągu można definiować tylko elementy wierszy, natomiast liczba kolumn w każdym wierszu musi być jednakowa. Transponowanie macierzy realizuje się za pomocą operatora apostrofu "'". Należy jednak pamiętać, że w przypadku transponowania macierzy zawierającej elementy zespolone uzyskamy w kolumnach wartości sprzężone w stosunku do warności jakie były w wierszach macierzy bazowej. W takiej sytuacji należy zastosować operator rachunku skalarnego modyfikując omówiony wcześniej operator do postaci ".'". 12
Do generowania ciągów dostępne są w Scilab-ie jeszcze dwie funkcje linspace i logspace. Pierwsza definiuje ciąg liniowy a druga logarytmiczny. Każda z nich definiowana jest przez trzy parametry. Dla ciągu liniowego pierwszy i drugi parametr definiują początek i koniec ciągu, a trzeci liczbę elementów występujących w ciągu. Podobnie wygląda generowanie ciągu logarytmicznego, o podstawie 10. Pierwszy i drugi parametr definiują początek i koniec ciągu poprzez podanie wykładnika potęgi, trzeci parametr określa liczbę elementów ciągu. Macierze: 13
Odwołanie się do wybranego elementu macierzy realizowane jest poprzez podanie współrzędnych wybranego elementu, pierwszy parametr to numer wiersza, a drugi to numer kolumny. W pewnych sytuacjach może być konieczne wyszukanie największej i najmniejszej wartości zawartej w macierzy. Do tej czynności służą polecenia max i min. 14
Wykonując działania matematyczne w rachunku macierzowym należy pamiętać, że muszą być spełnione określone warunki, aby można było wykonać określone działania. Dodawanie jest działaniem przemiennym i macierze muszą mieć jednakowy wymiar. Odejmowanie macierze muszą mieć jednakowy wymiar. Mnożenie nie jest działaniem przemiennym, liczba kolumn pierwszego czynnika musi być równa liczbie wierszy drugiego czynnika Dzielenie obydwa czynniki muszą mieć jednakową liczbę kolumn. Klauzula if wykonuje określony blok operacji, gdy podany warunek logiczny jest spełniony. W przypadku, gdy testowany warunek logiczny nie jest spełniony, to wykonywany jest blok operacji występujący po słowie kluczowym else. Jesli chcemy sprawdzać kolejno kilka warunków logicznych, to pomocny może sie okazać blok elseif, których można użyć wiele. Składnia klauzuli if jest następująca: 15
Klauzula select sprawdza wartość określonej zmiennej i w zależności od jej wartości wykonuje określony blok operacji case. W przypadku, gdy wartość zmiennej nie wystąpiła na liście case, to wykonywany jest blok operacji po słowie kluczowym else. Jest on opcjonalny, aczkolwiek umieszczanie go jest dobra praktyka. Składnia klauzuli select jest następująca: Pętla for wykonuje określony zbiór operacji wielokrotnie. Liczba wykonań zależy od wartości zmiennej sterującej. W większości przypadków iteracja wykonywana jest na wartościach całkowitych zaczynając od początkowej wartości aż do osiągnięcia końcowej wartości z określonym krokiem. Jeśli krok nie jest zdefiniowany inaczej, to wartość zmiennej sterującej jest zwiększana o 1. Składnia pętli for jest następująca: 16
Pętla while wykonuje określony zbiór operacji dopóki warunek testowy jest spełniony. Jeśli warunek testowy przyjmuje wartość false, to wykonywanie pętli zostaje zakończone. Składnia pętli while jest następująca: 17
Z wykonywaniem operacji w pętlach ściśle powiązane sa następujące dwa polecenia: break służy do przerywania wykonywania całej pętli. Po wywołaniu tego polecenia wykonywanie aktualnej pętli nie jest wznawiane. continue służy do przerywania wykonywania aktualnej iteracji pętli. Operacje występujące w ciele pętli po poleceniu continue nie są wykonywane w danej iteracji. Sterowanie wraca bezpośrednio do klauzuli while lub for w zależności od rodzaju wykonywanej pętli. 18
Aby wczytać wartości wprowadzona z klawiatury należy wykorzystać funkcje input. --> n = input("wprowadź wartość zmiennej n: ") Aby wyświetlić wartość zmiennej wraz z tekstem należy skorzystać z funkcji mprintf. Podstawowe typy wyświetlanych zmiennych to: %i - liczba całkowita, %f - liczba zmiennoprzecinkowa, %s łańcuch znaków. --> mprintf("wartość wprowadzonej zmiennej n wynosi:%i",n) Napiszmy teraz prosty program pobierający od użytkownika dwie liczby a następnie obliczający sumę tych liczb i wyświetlający ją na ekran: 19
Teraz należy program zapisać na dysku. W nazwie programu należy wpisać ręcznie rozszerzenie *.sce. Aby zapisać program należy wybrać opcję: File -> Save As Załóżmy, że program zapisaliśmy pod nazwą suma.sce. Aby program uruchomić należy wybrać z okna. 20