Понятие о файлах-сценариях и файлах-функциях

Здесь полезно отметить, что m-файлы, создаваемые редактором/отладчиком, делятся на два класса:

файлы-сценарии, не имеющие входных параметров;

файлы-функции, имеющие входные параметры.

Файл-сценарий

Файл сценарий называется также Script-файлом или просто скриптом.

Файл-сценарий имеет весьма простую структуру:

% Основной комментарий, если необходимо.

% Дополнительный комментарий, если необходимо.

Тело программы с любыми допустимыми выражениями.

Важными являются следующие свойства файлов-сценариев:

Они не имеют входных и выходных аргументов.

Работают с данными из рабочей области.

В процессе выполнения не компилируются.

Представляют собой последовательность операций, аналогичную той, что используется в сеансе работы из командной строки.

Пример. Видимый в окне редактора на рис. 1 файл является файлом-сценарием, или Script-файлом.

Файл-функция

Отличие М-файла функции от сценария состоит в том, что он является аналогом подпрограммы типа function в языке Pascal.

Файл-функция имеет входные параметры, список которых указывается в круглых скобках. Используемые в файле-функции переменные являются локальными переменными, изменение значений которых в теле функции никоим образом не влияет на значения, которые те же самые переменные могут иметь за пределами функции.

Иными словами, локальные переменные могут иметь те же имена (идентификаторы), что и глобальные переменные (хотя правила культурного программирования не рекомендуют смешивать имена локальных и глобальных переменных). В дальнейшем мы рассмотрим этот вопрос более подробно, а пока вернемся к описанию интерфейса компонентов системы MATLAB.

Структура М-файла функции с одним выходным параметром имеет вид:

function var = f _ name (Список параметров)

% Основной комментарий, если необходимо.

% Дополнительный комментарий, если необходимо.

Тело программы с любыми выражениями.

var = выражение

М-файл функция обладает следующими свойствами:

Он начинается с ключевого слова function, после которого указывается имя переменной var – выходного параметра, имя самой функции f _ name и список ее входных параметров, отделенных запятой.
Внимание: Имя М-файла функции должно совпадать с именем самой функции (f _ name). MATLAB автоматически присваивает данное имя при выполнении команды Save as.

Результат выполнения М-файла функции присваивается имени функции, которое может использоваться в математических выражениях подобно функциям sin(x), log(x) и т. п.

Все переменные, используемые в файле-функции, являются локальными, т.е. действуют только в пределах тела функции.

Последняя конструкция vаг=выражение вводится, если требуется, чтобы функция возвращала результат вычислений. Вместо имени var можно ипользовать любое другое имя.

Файл-функция является самостоятельным программным модулем, который связан с другими модулями и головной программой через входные и выходные параметры.

При вызове файла-функции он компилируется и затем исполняется.

m-файл функция должен сохраняться в ваш рабочий каталог.

Пример. m-файл, содержащий текст

Данную функцию можно использовать, например, следующим образом:

 

Упражнение 2. Выполнить данный пример, придумав свою собственную функцию.

 

Основы программирования

Оператор присваивания

Программирование в системе MATLAB является средством ее расширения и использовании в решении специфических проблем. Некоторые вопросы программирования изложены выше, здесь рассмотрим правила, дополняющие синтаксис языка MATLAB.

Программы оперируют с переменными и константами. Переменные – это имеющие имена объекты, способные хранить разные по значению данные. В зависимости от этих данных переменные могут быть числовыми или символьными, векторными или матричными.

Для задания переменным определенных значений используется оператор присваивания, вводимый знаком равенства =

Имя _ переменной = Выражение;

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

Имя переменной может содержать сколько угодно символов, но идентифицируется только 31 начальный символ. Имя любой переменной должно быть уникальным. Имя должно начинаться с буквы, может содержать буквы, цифры и символ подчеркивания _. Недопустимо включать в имена пробелы и специальные знаки.

Перенос строки

Если математическое выражение выходит за размер экрана монитора, то целесообразно перенести его часть на следующую строку. Для этого используется символ многоточие … - три и более точки. В командном режиме число возможных символов в одной строке – 4096, в М-файле – не ограничено, но с такими длинными строками работать неудобно. Поэтому применение в файлах-сценариях символа переноса строки улучшает наглядность программ.

Ввод и вывод данных

В языке MATLAB нет явных операторов ввода вывода данных в режиме диалога. Эта проблема решается для ввода данных оператором присваивания и использованием системных констант. Вывод данных осуществляется еще проще. Для этого необходимо после математического выражения не ставить символ точку с запятой (;).

К системным константам относятся:

pi = 3,1415 … число “ПИ”;
i или j - мнимые единицы;
NaN - неопределенность в виде 0/0;
Inf - бесконечность типа а/o;
ans результат последней операции.

Оператор двоеточие

Весьма часто необходимо выполнить формирование упорядоченных числовых последовательностей. Такие последовательности нужны для созда-ния векторов или значений аргументов х при построении графиков. В MATLAB для этого используется оператор двоеточие (:), который представляется следующим образом:

х = Начальное _ значение: Шаг: Конечное _ значение;

Эта конструкция создает возрастающую последовательность чисел, которая начинается с начального значения, изменяется на заданный шаг и завершается конечным значением. Если шаг не задан, то он принимает значение 1. Если конечное значение указано меньшим, чем начальное значение, то выдается сообщение об ошибке.

Например, оператор

s = 2:0.25:3;

формирует вектор

s = [2 2.25 2.5 2.75 3]

Сообщения об ошибках и исправление ошибок

Система MATLAB контролирует правильность написания программ и, при наличии ошибок, выдает соответствующее сообщение в окне команд. При этом указывается номер строки, где допущена ошибка, и характер ошибки. После уяснения сути ошибки ее необходимо исправить в тексте программы, сохранить М-файл командой Save и снова выполнить программу. Перед этим желательно очистить окно команд от сообщения об ошибках (чтобы не загромождать полученную картинку) с помощью команды Clear Command Windows (Очистить окно команд) в меню Edit.

Примечание. Более сложные элементы программирования будут рассмотрены позднее.