SKRYPTY. Zadanie: Wyznaczyć wartość wyrażenia arytmetycznego

1 SKRYPTY Zadanie: Wyznaczyć wartość wyrażenia arytmetycznego z = 1 y + 1+ ( x + 2) 3 x 2 + x sin y y + 1 2 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

2 W oknie MATLAB a wybieramy opcje: File New M File TWORZENIE NOWEGO SKRYPTU: 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

3 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: lub 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.

4 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.

5 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) gdzie: 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)

6 format: % 10. 3 f początek specyfikacji formatu szerokość pola przeznaczonego na wydruk liczby Liczba miejsc po kropce w wydruku liczby rzeczywistej - dokładność wydruku kod konwersji - postać wydruku 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)

7 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 )

8 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)

9 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)

10 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 na przykład za pomocą instrukcji: >>n = 10 >>for i = 1:1:n fprintf(1, Kocham Cie!!! \n ) 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; >> x % Wydrukuj wektor x x = 1 8 27 64 125 Przykład_2: utworzyć dwuwymiarową tablicę A, której elementy określa wzór i j A ij =, i = 1,2,..., n j = 1,2,..., n i + j

11 Wykonanie poniższych instrukcji for i=1:1:3 for j=1:1:3 A(i,j) = (i-j)/(i+j) ; 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 Instrukcja while wykonywana jest tak długo jak długo wyrażenie logiczne jest prawdziwe. Przykład: Wyznaczyć wartość? S = i i= 1 2 = 1+ 4 + 9 +... Sumowanie przerwać w momencie, gdy suma S będzie >= 1000. >> i=1; >> S=1; >> while S <= 1000 i = i+1; S = S+i^2

12 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: >>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 OPERATORY LOGICZNE AND & A & B lub and(a,b) OR A B lub or(a,b) NOT ~ ~A lub not(a)

13 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: A = 1 2 3 4 B = -1 0 5 6 C = 0 1 2 3 >> W=A&B&C W = 0 0 1 1 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 B = -1 0 5 6 C = 0 1 2 3 >> W = A B C W = 1 1 1 1

14 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 A = 0 2 0 3 4 5 1 0 5 >> N = not(a) N = 1 0 1 0 0 0 0 1 0 INSTRUKCJA WARUNKOWA I SKŁADNIA: if wyrażenie_logiczne1 instrukcje_1 INSTRUKCJA WARUNKOWA II SKŁADNIA: if wyrażenie_logiczne1 instrukcje_1 else instrukcje_2

15 Przykład: >>x = -10; >>y = 20; >> if x<y z = x+y, info = 'x<y' else z = x-y, info = 'x>y' >>z = 10 info = x<y INSTRUKCJA WARUNKOWA III SKŁADNIA: if wyrażenie_logiczne1 instrukcje_1 elseif wyrażenie_logiczne2 instrukcje_2 else instrukcje_3 Przykład: Wyznaczyć wartość funkcji y=y(x) określonej wykresem w zależności od wartości x y a+1 1 a x

16 >> a = 10; >> x = 6.5; >> if x<=0 y = 1 elseif x>a y = a+1 else y = x+1 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 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. Operator OR ( )