Дальнейшие операции производятся в соответствии с простыми указаниями окон инсталлятора. Инсталляция занимает немало времени – около получаса даже на современных ПК.
Файловая система MATLAB
MATLAB состоит из многих тысяч файлов, находящихся во множестве папок. Полезно иметь представление о содержании основных папок, поскольку это позволяет быстро оценить возможности системы. Кроме того, нередко надо обеспечить путь к нужным для работы файлам системы, иначе содержащиеся в них команды не будут работать.
В MATLAB особое значение имеют файлы двух типов – с расширениями .mat и .m. Первые являются бинарными файлами, в которых могут храниться значения переменных. Вторые представляют собой текстовые файлы, содержащие внешние программы, определения команд и функций системы. Именно к ним относится большая часть команд и функций, в том числе задаваемых пользователем для решения своих специфических задач. Нередко встречаются и файлы с расширением .c (коды на языке Cи), файлы с откомпилированными кодами MATLAB с расширением .mex и др. Исполняемые файлы имеют расширение .exe.
Особое значение имеет папка MATLAB/TOOLBOX/MATLAB. В ней содержится набор стандартных m-файлов системы. Просмотр этих файлов позволяет детально оценить возможности поставляемой конкретной версии системы.
Полный состав файлов каждой папки (их список содержится в файле contents.m) можно вывести на просмотр с помощью команды help имя, где имя – название соответствующей подпапки. Ознакомиться с файловой системой MATLAB несложно с помощью Проводника Windows или любого файлового менеджера.
Начало работы с MATLAB
Запуск MATLAB и работа в режиме диалога
MATLAB обычно запускается из главного меню операционной системы Windows XP или активизацией ярлыка с логотипом системы на рабочем столе Windows. После запуска MATLAB на экране появляется основное окно системы MATLAB. Оно имеет обычные средства управления размерами, скрытия и закрытия. В окне командного режима показано окно About MATLAB, которое выводится одноименной командой в позиции Help меню и позволяет уточнить версию системы.
Система готова к проведению вычислений в командном режиме. Полезно знать, что в начале запуска автоматически выполняется команда matlabrc, которая исполняет загрузочный файл matlabrc.m и файл startup.m, если таковой существует. Эти файлы текстового формата выполняют начальную настройку терминала системы и задают ряд ее параметров.
Понятие о сессии работы с системой MATLAB
Сеанс работы с MATLAB принято именовать сессией (session). Сессия в сущности является текущим документом, отражающим работу пользователя с системой MATLAB. В ней имеются строки ввода, вывода и сообщений об ошибках. Входящие в сессию определения переменных и функций, расположенные в рабочей области памяти, но не саму сессию можно записать на диск (файлы формата .mat), используя команду save (Сохранить). Команда load (Загрузить) позволяет считать с диска данные рабочей области. Фрагменты сессии можно оформить в виде дневника с помощью команды diary (Дневник).
Полезно обратить внимание на возможность использования контекстного меню правой клавиши мыши в момент выделения той или иной позиции рабочего меню. Как и во всех приложениях операционных систем Windows XP/2000/NT4, это меню дает доступ ко всем возможным в данный момент операциям.
Новый и старый облики системы MATLAB
Вид окна системы MATLAB, выводимого изначально, вполне отвечает канонам современного интерфейса Windows-приложений. Пользовательский интерфейс многооконный и имеет ряд средств прямого доступа к различным компонентам системы. В панели инструментов имеется меню просмотра файловой системы с кнопкой его открытия.
В левой части общего окна системы имеются окна доступа к компонентам системы Launch Pad/Workspace (Панель запуска/Рабочая область) и окно Current Directory (текущей папки). Под ними расположено окно Command History, содержащее список выполненных команд. Щелкнув мышью по любой команде, ее можно перенести в текущую строку окна командного режима MATLAB.
Изменение внешнего вида интерфейса отведено командам позиции Desktop меню. Если оставить только командное окно, то интерфейс MATLAB будет иметь упрощенный вид. Такой вид интерфейса был характерен для старых версий системы. Многие пользователи находят его наиболее приемлемым.
Операции строчного редактирования
При работе с MATLAB в командном режиме действует простейший строчный редактор. Его работа знакома любому пользователю ПК еще со времен работы с приложениями под операционную систему MS_DOS и в детальном описании не нуждается. Ограничимся указанием команд строчного редактирования:
→или Ctrl+b ___ Перемещение курсора вправо на один символ
←или Ctrl+f ___ Перемещение курсора влево на один символ
Ctrl+→или Ctrl+r ___ Перемещение курсора вправо на одно слово
Ctrl+←или Ctrl+l ___ Перемещение курсора влево на одно слово
Home или Ctrl+a ___ Перемещение курсора в начало строки
End или Ctrl+e ___ Перемещение курсора в конец строки
↑и ↓или Ctrl+p и Ctrl+n ___ Перелистывание предыдущих команд вверх или вниз для подстановки в строку ввода
Del или Ctrl+d ___ Стирание символа справа от курсора
←или Ctrl+h ___ Стирание символа слева от курсора
Ctrl+k ___ Стирание до конца строки
Esc ___ Очистка строки ввода
Ins ___ Включение/выключение режима вставки
PgUp ___ Перелистывание страниц сессии вверх
PgDn ___ Перелистывание страниц сессии вниз
Обратите особое внимание на применение клавиш ↑и ↓. Они используются для подстановки после маркера строки ввода >> ранее введенных строк, например для их исправления, дублирования или дополнения. При этом указанные клавиши обеспечивают перелистывание ранее введенных строк снизу вверх или сверху вниз. Такая возможность существует благодаря организации специального стека, хранящего строки с исполненными ранее командами.
Команды управления окном
Полезно сразу усвоить некоторые команды управления окном командного режима:
• clс – очищает экран и размещает курсор в левом верхнем углу пустого экрана;
• home – возвращает курсор в левый верхний угол окна;
• echo <file_name> on – включает режим вывода на экран текста Script-файла (файла-сценария);
• echo <file_name> off – выключает режим вывода на экран текста
Script-файла;
• echo <file_name> – меняет режим вывода на противоположный;
• echo on all – включает режим вывода на экран текста всех m-файлов;
• echo off all – отключает режим вывода на экран текста всех m-файлов;
• more on – включает режим постраничного вывода (полезен при просмотре больших m-файлов);
• more off – отключает режим постраничного вывода (в этом случае для просмотра больших фалов надо пользоваться линейкой прокрутки).
В новых версиях MATLAB обе команды clc и home действуют аналогично – очищают экран и помещают курсор в левый верхний угол окна командного режима работы.
Простые вычисления в MATLAB
MATLAB в роли мощного научного калькулятора
Интерпретирующий язык программирования системы MATLAB создан таким образом, что любые (подчас весьма сложные) вычисления можно выполнять в режиме прямых вычислений, то есть без подготовки программы пользователем. При этом MATLAB выполняет функции суперкалькулятора и работает в режиме командной строки.
Работа с системой носит диалоговый характер и происходит по правилу «задал вопрос – получил ответ». Пользователь набирает на клавиатуре вычисляемое выражение, редактирует его (если нужно) в командной строке и завершает ввод нажатием клавиши ENTER. В качестве примера на рисунке показаны простейшие и вполне очевидные вычисления.
Даже из таких простых примеров можно сделать некоторые поучительные выводы:
• для указания ввода исходных данных используется символ >>;
• данные вводятся с помощью простейшего строчного редактора;
• для блокировки вывода результата вычислений некоторого выражения после него надо установить знак ; (точка с запятой);
• если не указана переменная для значения результата вычислений, то MATLAB назначает такую переменную с именем ans;
• знаком присваивания является привычный математикам знак равенства =, а не комбинированный знак :=, как во многих других языках программирования и математических системах;
• встроенные функции (например, sin) записываются строчными буквами, и их аргументы указываются в круглых скобках;
• результат вычислений выводится в строках вывода (без знака >>);
• диалог происходит в стиле «задал вопрос – получил ответ».
Следующие примеры иллюстрируют применение системы MATLAB для выполнения еще ряда простых векторных операций. На рисунке представлено также окно браузера файловой системы, который имеется на вкладке Current Directory. В командном режиме вызов окна браузера файловой системы удобнее производить из панели инструментов активизацией кнопки после списка директорий системы MATLAB. Возможны случаи отказа от вычислений при неправильно установленной текущей директории, если нужные для вычислений m-файлы не обнаруживаются.
В большинстве математических систем вычисление sin(V) или exp(V), где V – вектор, сопровождалось бы выдачей ошибки, поскольку функции sin и exp должны иметь аргумент в виде скалярной величины. Однако MATLAB – матричная система, а вектор является разновидностью матрицы с размером 1×n или n×1. Поэтому в нашем случае результат вычислений будет вектором того же размера, что и аргумент V, но элементы возвращаемого вектора будут синусами или экспонентами от элементов вектора V.
Матрица задается в виде ряда векторов, представляющих ее строки и заключенных в квадратные скобки. Для разделения элементов векторов используется пробел или запятая, а для отделения одного вектора от другого – точка с запятой. Для выделения отдельного элемента матрицы M используется выражение вида M(j,i), где M – имя матрицы, j – номер строки и i – номер столбца.