Циклы в matlab. Программирование в MATLAB Выход из всех циклов matlab

29.04.2020

Кафедра: Информационные технологии

ПРОГРАММИРОВАНИЕ В MATLAB

Операторы MATLAB

· Операторы цикла

Цикл for

Синтаксис

for count=start:step:final

команды MATLAB

Описание

count – переменная цикла,

start – ее начальное значение,

final – ее конечное значение,

step – шаг, на который увеличивается count при каждом следующем заходе в цикл

цикл заканчивается, как только значение count становится больше final.

Пример

Пусть требуется вывести семейство кривых для x€ , которое задано функцией, зависящей от параметра

y (x, a) = e -ax sin x,

для значений параметра а от -0.1 до 0.1. Ниже приведен листинг файл-программы для вывода семейства кривых.

Листинг программы

x = ;

for a = -0.1:0.02:0.1

y = exp (-a*x).*sin(x);

В результате выполнения программы появится графическое окно, которое содержит требуемое семейство кривых.

Цикл while

Синтаксис

while условие цикла

команды MATLAB

Описание

Цикл работает, пока выполняется (истинно) условие цикла. Для задания условия выполнения цикла допустимы следующие операции отношения:

Задание более сложных условий производится с применением логических операторов. Логические операторы приведены в следующей таблице

Пример

Операторы ветвления

Условный оператор if

Синтаксис

if условие

команды MATLAB

Описание

Если условие верно, то выполняются команды MATLAB, размещенные между if и end, а если условие не верно, то происходит переход к командам, расположенных после end.

Пример

Условный оператор elseif

Синтаксис

if условие1

elseif условие2

………………………

elseif условиеn

Описание

В зависимости от выполнения того или иного условия работает соответствующая ветвь программы, если все условия неверны, то выполняются команды, размещенные после else.

Пример

Оператор switch

Синтаксис

switch переменная

case значение1

case значение2

……………………

case значениеn

Каждая ветвь определяется оператором case, переход в нее выполняется тогда, когда переменная оператора switch принимает значение, указанное после case, или одно из значение из списка case. После выполнения какой-либо из ветвей происходит выход из switch, при этом значения, заданные в других case, уже не проверяются. Если подходящих значений для переменной не нашлось, то выполняется ветвь программы, соответствующая otherwise.

Пример

Прерывания цикла. Исключительные ситуации.

Оператор break

Синтаксис

Оператор break используется при организации циклических вычислений: for…end, while…end. При выполнении условия

if условие

оператор break заканчивает цикл (for или while) и происходит выполнение операторов, которые расположены в строках, следующих за end. В случае вложенных циклов break осуществляет выход из внутреннего цикла.

Обработка исключительных ситуаций, оператор try … catch

Синтаксис

операторы, выполнение которых

может привести к ошибке

операторы, которые следует выполнить

при возникновении ошибки в блоке

между try и catch

Описание

Конструкция try…catch позволяет обойти исключительные ситуации (ошибки, приводящие к окончанию работы программы, например, обращение к несуществующему файлу) и предпринять некоторые действия в случае их возникновения.

Пример

Сервисные функции

disp – осуществляет вывод текста или значения переменной в командное окно

input – осуществляет запрос на ввод с клавиатуры. Используется при создании приложений с интерфейсом из командной строки.

eval – выполняет содержимое строки или строковой переменной, как команды MATLAB

clear – удаляет переменные рабочей среды.

с lc – производит очистку командного окна

Более подробную информацию об этих и других функциях можно узнать, выполнив в командной строке

help имя_функции

Задания на выполнение лабораторной работы

Номер конкретного варианта задания определяется преподавателем.

Задание №1

Данное задание подразумевает нахождение для некоторой совокупности данных алгебраического интерполяционного многочлена степени n: P n (x ) .

Цель работы:

Необходимо составить программу вычисления коэффициентов алгебраического интерполяционного многочлена P n (x )= a 0 + a 1 x + … + a n x n .

Методические указания:

	0	1	2	3
х i	1,2	1,4	1,6	1,8
	8,3893	8,6251	8,9286	8,9703

Коэффициенты a 0 , a 1 , …, a n определяются из решения системы уравнений:

Здесь n – порядок интерполяционного многочлена,

n +1 – количество заданных пар точек (x , y ),

a 0 , a 1 ,… a n – искомые коэффициенты многочлена P n (x )= a 0 + a 1 x + … + a n x n ).

Требования к программе

· Задать границы отрезка , на котором строится интерполяционный многочлен P(x)

· Задать n – количество отрезков интерполяции (или, что то же самое, степень многочлена)

Примечание: x0 , xn , n вводятся с клавиатуры.

· Для получения исходных данных (x, y) (количество пар точек (x i, y i) , по которым строится интерполяционный многочлен P(x) – n1=n+1 ) предусмотреть:

ü Ввод произвольно расположенных узлов x i, i=0, n с клавиатуры

ü Расчет узлов x i , i=0, n, соответствующих равномерному расположению аргумента x на отрезке

ü В пп. 1,2 значения y i , i=0, n либо вводятся с клавиатуры (если исходная функция неизвестна), либо вычисляются по заданной функции f(x) . Выражение, определяющее функцию, вводится с клавиатуры и должно соответствовать правилам записи выражений в MATLAB

ü Ввод данных (x i, y i, i=0, n ) из файла

· Решить систему уравнений для определения коэффициентов многочлена P(x)

· Построить графики исходной таблично заданной функции и многочлена P(x)

· Если исходные данные заданы в виде функции f(x), построить график погрешности интерполяции /f(x) – P(x)/. Рассчитать максимальное по модулю значение погрешности интерполяции на заданном промежутке.

Задание №2

Интерполяция сплайнами

Цель работы:

Необходимо составить программу вычисления коэффициентов и построения сплайн-функции S(x), «склеенной» из кусков многочленов 3‑го порядка S i (x ), которые имеют специальную форму записи:

функция S i (x ) определена на отрезке ,

Требования к программе

При выполнении данной работы необходимо:

· Задать границы отрезка , на котором строится сплайн-функция S(x)

· Задать n – количество отрезков интерполяции, на каждом из которых строится кубический многочлен Si(x).

· Примечание: x0, xn, n вводятся с клавиатуры.

· Организовать ввод исходных данных (x, y) (количество пар точек (xi, yi), по которым строится сплайн-функция S(x), n1=n+1), предусмотрев:

ü Ввод произвольно расположенных узлов xi, i=0, n с клавиатуры

ü Расчет узлов xi, i=0, n, соответствующих равномерному расположению аргумента x на отрезке

ü В пп. 1,2 значения yi, i=0, n либо вводятся с клавиатуры (если исходная функция неизвестна), либо вычисляются по заданной функции f(x). Выражение, определяющее функцию, вводится с клавиатуры и должно соответствовать правилам записи выражений в MATLAB

ü Ввод данных (xi, yi, i=0, n) из файла

ü S1""(x0)=0, S3""(x3)=0

ü S1"(x0)=f "(x0), S3"(x3)=f "(x3)

ü S1""(x0)=f «(x0), S3""(x0)=f «(x3)

· Для определения коэффициентов естественного кубического сплайна (краевые условия 1) необходимо решить следующую систему уравнений:

Коэффициенты σ 0 =0,σ n =0

· Построить графики исходной функции и сплайн-функций для всех трех типов краевых условий.

· Построить графики функций погрешности сплайн-интерполяции f(x) – S(x) для всех трех типов краевых условий.

Примечание:

В пакете MATLAB индексы одномерных и двумерных массивов начинаются с 1, а не с 0. Учесть это при составлении программы.

Задание №3

Аппроксимация функции методом наименьших квадратов (МНК).

Данное задание подразумевает нахождение для некоторой совокупности данных аппроксимирующей функции (многочлена степени m), построенной методом наименьших квадратов (МНК).

Цель работы:

Необходимо составить программу нахождения коэффициентов многочлена φ(x )= a 0 + a 1 * x +… a n * x m методом наименьших квадратов.

Пусть, например, имеется следующая совокупность данных:

х i	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4	2,6	2,8	3,0
	8,3893	8,6251	8,9286	8,9703	9,1731	9,1784	8,8424	8,7145	8,3077	7,9611

Поиск необходимых коэффициентов осуществляется следующим образом:

где n – количество точек (x , y ),

m – степень искомого многочлена,

a 0 , a 1 , …, a m – искомые коэффициенты (φ ( x )= a 0 + a 1 x + … + a m x m ).

Требования к программе

При выполнении данной работы необходимо:

· Задать границы отрезка , на котором строится аппроксимирующая функция φ(x)=a0+a1*x+… an * xm

· Задать m – степень многочлена

· Примечание: x1, xn, m вводятся с клавиатуры.

· Для получения исходных данных (x, y), по которым строится аппроксимирующая функция φ(x)=a0+a1*x+… an* x m предусмотреть:

ü Ввод произвольно расположенных узлов xi, i=1, n с клавиатуры

ü Расчет узлов xi, i=1, n, соответствующих равномерному расположению аргумента x на отрезке

ü В пп. 1,2 значения yi, i=1, n либо вводятся с клавиатуры (если исходная функция неизвестна), либо вычисляются по заданной функции f(x). Выражение, определяющее функцию, вводится с клавиатуры и должно соответствовать правилам записи выражений в MATLAB

ü Ввод данных (xi, yi, i=1, n) из файла

· Решить систему уравнений для определения коэффициентов многочлена φ(x)

· Построить графики исходной таблично заданной функции и многочлена φ(x)

· Если исходные данные заданы в виде функции f(x), построить график погрешности интерполяции /f(x) – φ(x)/. Рассчитать максимальное по модулю значение погрешности интерполяции на заданном промежутке.

При выполнении последнего пункта на отрезке взять не менее 500 точек для проведения расчетов

Требования к оформлению лабораторной работы

Отчет должен содержать:

1. Постановку задачи

2. Текст программы

3. Результаты тестирования

Примечание тексты программ должны быть снабжены комментариями.

1. Ануфриев И.Е. Самоучитель Matlab 5.3/6.x – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 736 с.: ил.

2. В.П. Дьяконов MATLAB 6.5 SPI/7 + Simulink 5/6 в математике и моделировании. Серия «Библиотека профессионала». – М.: СОЛОН-Пресс, 2005. – 576 с.: ил.

3. Ануфриев И.Е., Смирнов А.Б., Смирнова Е.Н. MathLab 7. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 1104 с.: ил.

Язык технических вычислений

Миллионы инженеров и ученых во всем мире используют MATLAB ® , чтобы анализировать и разработать системы и продукты, преобразовывающие наш мир. Матричный язык MATLAB является самым естественным способом в мире выразить вычислительную математику. Встроенная графика облегчает визуализацию и понимание данных. Окружение рабочего стола способствует экспериментированию, исследованиям и открытиям. Эти средства MATLAB и возможности все строго протестированы и разработаны, чтобы работать совместно.

MATLAB помогает вам воплощать свои идеи за пределами рабочего стола. Можно запустить исследования больших наборов данных и масштабировать до кластеров и облаков. Код MATLAB может быть интегрирован с другими языками, позволив вам развернуть алгоритмы и приложения в сети, предприятии и промышленных системах.

Начало работы

Изучите основы MATLAB

Основы языка

Синтаксис, индексация и обработка массива, типы данных, операторы

Импорт и анализ данных

Импорт и экспорт данных, в том числе и больших файлов; предварительная обработка данных, визуализация и исследования

Математика

Линейная алгебра, дифференцирование и интегрирование, преобразования Фурье и прочая математика

Графика

2D и 3D графики, изображения, анимация

Программирование

Скрипты, функции и классы

Создание приложений

Разработка приложений с помощью App Designer, программируемого рабочего процесса или GUIDE

Инструменты разработки программного обеспечения

Отладка и тестирование, организация крупных проектов, интеграция с системой контроля версий, упаковка тулбоксов

Кафедра: Информационные технологии

ПРОГРАММИРОВАНИЕ В MATLAB

Операторы MATLAB

· Операторы цикла

Цикл for

Синтаксис

for count=start:step:final

команды MATLAB

Описание

count – переменная цикла,

start – ее начальное значение,

final – ее конечное значение,

step – шаг, на который увеличивается count при каждом следующем заходе в цикл

цикл заканчивается, как только значение count становится больше final.

Пример

Пусть требуется вывести семейство кривых для x€ , которое задано функцией, зависящей от параметра

y (x, a) = e -ax sin x,

для значений параметра а от -0.1 до 0.1. Ниже приведен листинг файл-программы для вывода семейства кривых.

Листинг программы

x = ;

for a = -0.1:0.02:0.1

y = exp (-a*x).*sin(x);

В результате выполнения программы появится графическое окно, которое содержит требуемое семейство кривых.

Цикл while

Синтаксис

while условие цикла

команды MATLAB

Описание

Пример

Операторы ветвления

Условный оператор if

Синтаксис

if условие

команды MATLAB

Описание

Если условие верно, то выполняются команды MATLAB, размещенные между ifи end, а если условие не верно, то происходит переход к командам, расположенных после end.

Пример

Условный оператор elseif

Синтаксис

if условие1

elseif условие2

………………………

elseif условиеn

Описание

Пример

Оператор switch

Синтаксис

switch переменная

case значение1

case значение2

……………………

caseзначениеn

Пример

Прерывания цикла. Исключительные ситуации.

Оператор break

Синтаксис

Оператор break используется при организации циклических вычислений: for…end, while…end. При выполнении условия

if условие

Обработка исключительных ситуаций, оператор try … catch

Синтаксис

операторы, выполнение которых

может привести к ошибке

операторы, которые следует выполнить

при возникновении ошибки в блоке

между try и catch

Описание

Пример

Сервисные функции

disp – осуществляет вывод текста или значения переменной в командное окно

eval – выполняет содержимое строки или строковой переменной, как команды MATLAB

clear – удаляет переменные рабочей среды.

с lc – производит очистку командного окна

Более подробную информацию об этих и других функциях можно узнать, выполнив в командной строке

help имя_функции

Задания на выполнение лабораторной работы

Номер конкретного варианта задания определяется преподавателем.

Задание №1

Цель работы:

Методические указания:

Пусть, например, имеется следующая совокупность данных:

i	0	1	2	3
х i	1,2	1,4	1,6	1,8
y i	8,3893	8,6251	8,9286	8,9703

Коэффициенты a 0 , a 1 , …, a n определяются из решения системы уравнений:

Здесь n – порядок интерполяционного многочлена,

n +1 – количество заданных пар точек (x , y ),

a 0 , a 1 ,… a n – искомые коэффициенты многочлена P n (x )= a 0 + a 1 x + … + a n x n ).

Требования к программе

· Задать границы отрезка , на котором строится интерполяционный многочлен P(x)

· Задать n – количество отрезков интерполяции (или, что то же самое, степень многочлена)

Примечание: x0 , xn , n вводятся с клавиатуры.

Ввод произвольно расположенных узлов x i, i=0, n с клавиатуры

Расчет узлов x i , i=0, n, соответствующих равномерному расположению аргумента x на отрезке

В пп. 1,2 значения y i , i=0, n либо вводятся с клавиатуры (если исходная функция неизвестна), либо вычисляются по заданной функции f(x) . Выражение, определяющее функцию, вводится с клавиатуры и должно соответствовать правилам записи выражений в MATLAB

Ввод данных (x i, y i, i=0, n ) из файла

· Решить систему уравнений для определения коэффициентов многочлена P(x)

· Построить графики исходной таблично заданной функции и многочлена P(x)

При выполнении последнего пункта на отрезке взять не менее 500 точек для проведения расчетов

Задание №2

Интерполяция сплайнами

Цель работы:

функция S i (x ) определена на отрезке ,

Требования к программе

При выполнении данной работы необходимо:

· Задать границы отрезка , на котором строится сплайн-функция S(x)

· Задать n – количество отрезков интерполяции, на каждом из которых строится кубический многочлен Si(x).

· Примечание: x0, xn, n вводятся с клавиатуры.

Ввод произвольно расположенных узлов xi, i=0, n с клавиатуры

Расчет узлов xi, i=0, n, соответствующих равномерному расположению аргумента x на отрезке

В пп. 1,2 значения yi, i=0, n либо вводятся с клавиатуры (если исходная функция неизвестна), либо вычисляются по заданной функции f(x). Выражение, определяющее функцию, вводится с клавиатуры и должно соответствовать правилам записи выражений в MATLAB

Ввод данных (xi, yi, i=0, n) из файла

S1""(x0)=0, S3""(x3)=0

S1"(x0)=f "(x0), S3"(x3)=f "(x3)

S1""(x0)=f «(x0), S3""(x0)=f «(x3)

Коэффициенты σ 0 =0,σ n =0

· Построить графики исходной функции и сплайн-функций для всех трех типов краевых условий.

· Построить графики функций погрешности сплайн-интерполяции f(x) – S(x) для всех трех типов краевых условий.

Примечание:

Циклы и условия matlab: теория и примеры

Доброго времени суток. Сегодня речь пойдёт о циклах и условиях в Matlab. Материал, который взят за основу - это help в Matlab и несколько простых примеров, которые мы с вами и разберем.

Условия в MATLAB

Ни один язык программирования не обходится без таких конструкций как условия, именно об этом мы с вами и поговорим:
Начнём с синтаксиса условия if и посмотрим на формальный вариант записи в справке:

If expression, statements, end

Что значит:

If Условие, Действие, end

Теперь примеры:

X = 1; y = 61; if ((x >= 0.90) && (y >= 60)) disp("ok"); end;

&& - логически оператор умножения (логическая «И»).
И вот пример с else :

X = 1; y = 50; if ((x >= 0.90) && (y >= 60)) disp("ok"); else disp("not right") end;

В отличие от 1 примера, здесь выведется «not right».
Пару слов теперь о switch . Формально в справке:

Syntax switch switch_expr case case_expr statement, ..., statement case {case_expr1, case_expr2, case_expr3, ...} statement, ..., statement otherwise statement, ..., statement end

Более приземлённо:

Syntax switch switch_expr case Значение - 1 Действие case {Зачение - 2, Знчение - 3, Значение - 4, ...} Действие В остальных случиях Действие end

Это значит, что если заданная переменная равна значению в case Значение - 1 , то выполняется действие при case Значение - 1 и так далее. Если ни один из case не подошёл выполняется действие при otherwise .
Вот пример:

Method = "Bilinear"; switch lower(method) case {"linear","bilinear"} disp("Method is linear") case "cubic" disp("Method is cubic") case "nearest" disp("Method is nearest") otherwise disp("Unknown method.") end

Циклы в MATLAB

Теперь перейдём к циклам, начнём с for .
В справке это записано в виде

Syntax for index = values program statements: end

В приземлённом виде это значит:

Syntax for переменная = значению действие end

Не будем задерживаться на официальных формулировках, лучше к понятным и любимым примерам

For m = 1:10 m end

Вот так выглядит самый распространённый способ использования for . В этом цикле мы просто выводим значение m.
Второй способ с использованием шага (step )

For s = 1.0: -0.1: 0.0 disp(s) end

В данном случае цикл for идёт от 1 до 0 с шагом -0.1.
Ещё один вариант:

For s = disp(s) end

В данном случае переменная s будет последовательно приравниваться 1, 5 ,8 , 17 и, соответственно, выводиться.
А также с for очень удобно выводить вектора. Вот:

For e = eye(5) disp("Current value of e:") disp(e) end

В данном примере идёт последовательное обращение к элементам вектора e .

Цикл while :
Формально в справке:

Syntax while expression program statements: end

Приземлённо:

Syntax while Условие Действие end

И давайте сразу к примеру (как это в реальной жизни используется).

Eps = 10; while eps > 1 eps = eps - 1 end

Пока в условие (eps > 1 ) выполняется, цикл выполняет действие

(eps = eps-1 ).
Также в условии while можно использовать логические операторы И - && и ИЛИ - || , записывая несколько логических выражений в условие.

Если есть вопросы по статье, пишите в комментариях.

codetown.ru

Циклы for, while в Матлаб(Matlab)

Оператор for предназначен для выполнения заданного числа повторяющихся действий. Самое простое использование оператора for осуществляется следующим образом:

for count = start:step:final команды MatLab end

Здесь count - переменная цикла, start - ее начальное значение, final - конечное значение, а step - шаг, на который увеличивается count при каждом следующем заходе в цикл. Цикл заканчивается, как только значение count становится больше final. Переменная цикла может принимать не только целые, но и вещественные значения любого знака

Цикл for оказывается полезным при выполнении повторяющихся похожих действий в том случае, когда их число заранее определено. Обойти это ограничение позволяет более гибкий цикл while.

while условие цикла команды MatLab end

62. Какой командой создается М-книга в текстовом редакторе Word , связанном сMatLab ?

Начало новой М-книги Чтобы приступить к написанию новой М-книги, нужно: 1) запустить редактор Word; 2) выбрать в диалоговом окне Word опциюNew из менюFile ; 3) в окне, которое появится на экране, выбрать шаблон M-book. В результате этих действий будет запущена системаMatLAB , и вид глав- ного меню редактора Word несколько изменится - в нем появится новое менюNotebook . Это и будет свидетельствовать, что кWord присоединена системаMatLAB . Если теперь с помощью мыши активизировать менюNotebook окнаWord , на экране появится дополнительное меню

63. Какая команда в текстовом редакторе Word преобразует текст в ячейку ввода MatLab?

выбрать команду Define Input Cell (Определить Входную Ячейку) в ме- нюNotebook (см. рис. 3.20), или нажать клавиши; после этого вид стро- ки команды должен измениться - символы команды приобретают темно-зеленый цвет, а команда становится отороченной квадратными скобками темно-серого цвета;@

64. Какая команда в текстовом редакторе Word обеспечивает в ячейке выполнение команды MatLab?

выбрать мышкой команду Evaluate Cell (Вычислить ячейку), или нажать комбинацию клавиш; результатом этих действий должно стать появ- ление сразу после текста команды результатов ее выполнения системой MatLAB. Результаты выполнения команды выводятся, синим цветом и взяты в квад- ратные скобки

65. Какая команда в текстовом редакторе Word обеспечивает выполнение команд MatLab во всей М-книге?

Выполнение команд всех ячеек или групп ячеек ввода раздела произ- водится при помощи пункта Evaluate Calc Zone, а сразу всей М-книги – Evaluate М-book

66. Какая команда в текстовом редакторе Word обеспечивает выполнение команд MatLab во всех ячейках автоматически при открытии М-книги?

Команды ячеек, имею- щих стиль Autolnit, запускаются сразу после открытия М-книги. Полезно включить в первую такую ячейку команду clear для очистки рабочей среды. Для установки стиля Autolnit служит пункт Define Autoinit Cell меню Notebook

67. Какие кнопки содержит панель Excel Link в электронной таблице Excel при их связи с MatLab?

68. Что обеспечивает команда putmatrix?

Функция MLPutMatrix служит для по- мещения данных из ячеек рабочего листа Excel в массив рабочей среды Matlab. Аргументами данной функции являются имя переменной, заключен- ное в кавычки, и диапазон ячеек Excel, относящихся к этой переменной

68. Что обеспечивает команда getmatrix?

Об- ратную операцию осуществляет функция MLGetMatrix, при этом аргу- ментами этой функции являются имя переменной рабочей среды MatLab с 22 данными, заключенной в кавычки, и диапазон ячеек Excel, где будут разме- щены данные этой переменной, также заключенный в кавычки.

70. Для чего предназначен пакет Simulink?

В состав системы Matlab входит пакет моделирования динамических систем – Simulink. Данный пакет является ядром интерактивного программ- ного комплекса, предназначенного для математического моделирования ли- нейных и нелинейных динамических систем, представленных своей функ- циональной блок-схемой, именуемой S –моделью или просто моделью

71. Какая библиотека Simulink содержит источники сигналов?

Построим простейшую модель источника синусоидального сигнала, который подается на вход виртуального осциллографа. Для этого щелкнем на кнопке открытия браузера библиотек и в левой части появившегося окна браузера щелкнем на разделе Sources (Источники), при этом в правой части окна отображаются пиктограммы блоков, входящих в данный раздел

72. Какая библиотека Simulink содержит регистрирующие виртуальные приборы?

осциллограф Scope из раздела Sinks .

73. Какая библиотека Simulink содержит блоки дифференцирования и интегрирования?

Continuous содержит непрерывные блоки. К числу важнейших относятся блоки дифференцирования Derivative и интегрирова- ния Integrator. Первый блок осуществляет численное дифференцирование входного сигнала, для данного блока никакие параметры не вводятся. Вто- рой блок в окне параметров содержит несколько полей, в котором можно задать постоянную интегрирования на выходе блока в поле Initial condition

74. Какая библиотека Simulink содержит блоки вычисления элементарных функций?

Окно библиотеки Math содержит блоки выполнения математических операций

К блокам вычисления элементарных функций относятся три блока: блок математических функций Math Function , блок тригонометрических функцийTrigonometric Function и блок функций округленияRounding Function .

75. Сколько значений параметров шага устанавливается в Simulink при переменном шаге моделирования?

Большое значение имеют две опции решателя в поле Solver options: тип решения и метод решения. Возможны два варианта первой опции:

Variable-step solvers – решение с переменным шагом;

Fixed-step solvers – решение с фиксированным шагом. По умолчанию установлена опция решения с переменным шагом, ко- гда шаг автоматически уменьшается при увеличении скорости изменения результатов и наоборот. Обычно этот метод дает лучшие результаты, чем моделирование с фиксированным шагом, исключая в большинстве случаев расхождение результатов. Применение моделирования с фиксированным шагом применяется обычно в том случае, если это обусловлено спецификой решаемой задачи

studfiles.net

Циклы типа for...end MatLab

Урок 20. Основы программирования Основные понятия программирования
Основные средства программирования
Основные типы данных
Виды программирования
Двойственность операторов, команд и функций
Некоторые ограничения
М-файлы сценариев и функций
Структура и свойства файлов сценариев
Статус переменных в функциях
Структура М-файла-функции
Статус переменных и команда global
Использование подфункций
Частные каталоги
Обработка ошибок

Вывод сообщений об ошибках
Функция lasterr и обработка ошибок
Функции с переменным числом аргументов
Функции подсчета числа аргументов
Переменные varargin и varargout
Комментарии
Особенности выполнения m-файлов функций
Создание Р-кодов
Управляющие структуры
Диалоговый ввод
Условный оператор
Циклы типа for...end
Циклы типа while...end
Конструкция переключателя
Конструкция try...catch...end
Создание паузы в вычислениях
Понятие об объектно-ориентированном программировании
Создание класса или объекта
Проверка принадлежности объекта к заданному классу
Другие функции объектно-ориентированного программирования
Что нового мы узнали?

Циклы типа for...end обычно используются для организации вычислений с заданным числом повторяющихся циклов. Конструкция такого цикла имеет следующий вид:

for vаг=Выражение. Инструкция. .... Инструкция end

Выражение чаще всего записывается в виде s:d:e, где s - начальное значение переменной цикла var, d - приращение этой переменной и е - конечное значение управляющей переменной, при достижении которого цикл завершается. Возможна и запись в виде s:е (в этом случае d=l). Список выполняемых в цикле инструкций завершается оператором end.

Следующие примеры поясняют применение цикла для получения квадратов значений переменной цикла:

» for 1=1:5 i^2. end;

» for x=0:.25:1 Х ^ 2, end:

Оператор continue передает управление в следующую итерацию цикла, пропуская операторы, которые записаны за ним, причем во вложенном цикле он передает управление на следующую итерацию основного цикла. Оператор break может использоваться для досрочного прерывания выполнения цикла. Как только он встречается в программе, цикл прерывается. Возможны вложенные циклы, например:

В результате выполнения этого цикла (файл for2.m) формируется матрица А:

Следует отметить, что формирование матриц с помощью оператора: (двоеточие) обычно занимает намного меньше времени, чем с помощью цикла. Однако применение цикла нередко оказывается более наглядным и понятным. MATLAB допускает использование в качестве переменной цикла массива А размера тхп. При этом цикл выполняется столько раз, сколько столбцов в массиве А, и на каждом шаге переменная var представляет собой вектор, соответствующий текущему столбцу массива А:

» А=

» for var=A; var, end

radiomaster.ru

Иллюстрированный самоучитель по MatLab › Основы программирования › Циклы типа for…end. Циклы типа while…end. [страница - 364] | Самоучители по математическим пакетам

Циклы типа for…end. Циклы типа while…end.

Циклы типа for…end обычно используются для организации вычислений с заданным числом повторяющихся циклов. Конструкция такого цикла имеет следующий вид:

for var = Выражение. Инструкция..... Инструкция end

Выражение чаще всего записывается в виде s:d:e, где s – начальное значение переменной цикла var , d – приращение этой переменной и е – конечное значение управляющей переменной, при достижении которого цикл завершается. Возможна и запись в виде s:е (в этом случае d=1). Список выполняемых в цикле инструкций завершается оператором end.

Следующие примеры поясняют применение цикла для получения квадратов значений переменной цикла:

> > for 1 = 1: 5 i ^ 2 , end ;

> > for x = 0:. 25: 1 X ^ 2 , end:

Оператор continue передает управление в следующую итерацию цикла, пропуская операторы, которые записаны за ним, причем во вложенном цикле он передает управление на следующую итерацию основного цикла. Оператор break может использоваться для досрочного прерывания выполнения цикла. Как только он встречается в программе, цикл прерывается. Возможны вложенные циклы, например:

A(1 .j) = i + j;

В результате выполнения этого цикла (файл for2.m ) формируется матрица А:

Следует отметить, что формирование матриц с помощью оператора: (двоеточие) обычно занимает намного меньше времени, чем с помощью цикла. Однако применение цикла нередко оказывается более наглядным и понятным. MATLAB допускает использование в качестве переменной цикла массива А размера тхп . При этом цикл выполняется столько раз, сколько столбцов в массиве А, и на каждом шаге переменная var представляет собой вектор, соответствующий текущему столбцу массива А:

> > A = [ 1 2 3: 4 5 6 ]

> > for var = A; var , end

Циклы типа while…end

Цикл типа while выполняется до тех пор, пока выполняется Условие:

while Условие Инструкции end

Пример применения цикла while уже приводился. Досрочное завершение циклов реализуется с помощью операторов break или continue .

Помимо программ с линейной структурой , инструкции которых исполняются строго по порядку, существует множество алгоритмов, структура которых нелинейная . При этом последовательность элементов алгоритмов может выполняться в зависимости от определенных условий, иногда с конечным числом повторений – регулярных циклов, иногда в виде циклов, завершаемых при выполнении заданного условия. Практически любая серьезная программа имеет нелинейную структуру. Для создания таких программ необходимы специальные управляющие структуры. Они имеются в любом языке программирования высокого уровня, и в частности в Matlab.

Рассмотрим операторы m -файлов подробнее.

Оператор присваивания. Основным оператором системы программирования MatLab является оператор присваивания , имеющий следующую структуру:

ИмяПеременной = выражение

Оператор предназначен для идентификации переменных и обозначается символом = , слева от которого находится имя переменной, а справа арифметическое или строковое выражение (правила записи арифметических и строковых выражений были рассмотрены в п. 1.1.2). Приведем несколько примеров операторов присваивания (рис. 1.3.4-1).

Рис. 1.3.4-1. Примеры операторов присваивания

Все переменные, используемые в правой части оператора присваивания, должны быть предварительно определены. Если командная строка заканчивается символом точка с запятой (; ), то результат выполнения оператора не выводится, иначе он выводится в следующей строке командного окна. Это замечание распространяется и на выполнение операторов присваивания, расположенных в m -файлах.

Операторы ввода данных. Ввод данных в Matlab может осуществляться как с использованием оператора присваивания (a=5 ;), так и с использованием функции ввода данных с клавиатуры:

ИмяПеременной = input (" Запроc ");

Эта функция вводит выражение с клавиатуры, а результат заносится в переменную с именем a . В приведенном ниже примере в переменную a введено вначале числовое значение, а затем числовое выражение (рис. 1.3.4-2).

Рис. 1.3.4-3. Вычисление выражения, заданного в символьном виде

Условный оператор if…end. Условный оператор if в общем виде записывается следующим образом:

if ЛогическоеВыражение1

Инструкции1

elself Условие2

ЛогическоеВыражение2

ЛогическоеВыражение3

Правила записи логических выражений описано в Теме 1.1.

Эта конструкция допускает несколько частных вариантов. Простейшее – усеченное разветвление [x] имеет следующий вид:

if ЛогическоеВыражение

Инструкции

Напомним, что если ЛогическоеВыражение возвращает логическое значение 1 (то есть «Истина»), выполняются Инструкции , составляющие тело структуры if...end . При этом оператор end указывает на конец перечня инструкций. Инструкции в списке разделяют запятая или точка с запятой. Если ЛогическоеВыражение не выполняется (дает логическое значение 0 , «Ложь»), то Инструкции также не выполняются.

Ниже приведен пример использования простейшего усеченного разветвления, реализованного с использования оператора if (рис. 1.3.4-4).

Рис. 1.3.4-5. Пример стандартного разветвления

Из приведенного примера видно, что оператор if может быть как в одну строку, так и в несколько строк.

Рассмотрим пример более сложного - вложенного разветвления . Рассмотрим пример

причем, для того чтобы полностью отразить структуру сложного разветвления, не заботясь о переносе длинных командных строк, используем m -функцию (рис. 1.3.4-7). Подберем данные для проверки основного разветвления и обратимся к функции raz() с различными исходными данными (рис. 1.3.4-6).

Рис. 1.3.4-7. Функция, реализующая вложенное разветвление

Оператор множественного выбора – switch. Для осуществления множественного выбора используется следующая конструкция switch:

switch Bыражение

case Зачение_1

Список_инструкций_1

case Значение_2

Список_инструкций_2

case Значение_N

Список_инструкций_N

Otherwise

Список_инструкций_N+1

Если выражение после заголовка switch имеет значение одного из выражений Значение..., то выполняется блок операторов case , в противном случае - список инструкций после оператора otherwise . При выполнении блока case исполняются те списки инструкций, для которых Значение совпадает с Bыpaжением . Обратите внимание на то, что Значение может быть числом, константой, переменной, вектором ячеек или даже строчной переменной. Поясним использования оператора перебора switch следующим примером:

M -функция, реализующая множественное разветвление, приведена на рис. 1.3.4-8, а обращение к ней при исходных данных, позволяющих проверить каждую ветвь разветвления, показано на рис. 1.3.4-9.

Рис. 1.3.4-9. Обращения к функции multifunc()

У функции multifunc(x,n) два параметра, причем второй играет роль индикатора, определяющего тип функциональной зависимости. Значение функции записывается в переменную y . Если n=1, то выполняется первый case-блок, если 2, то – второй, если n=2, 3 или 4, то – третий. Если же значение переменной n не совпадает ни с одним из перечисленных значений, то выполняется команда, расположенная после ключевого слова otherwise .

Оператор регулярного цикла – for...end. Оператор цикла типа for...end обычно используется для организации вычислений с заданным числом повторений циклов. Конструкция такого цикла имеет следующий вид:

for vаг = s:d:e

Инструкция1

ИнструкцияN

где s - начальное значение переменной цикла var , d - приращение этой переменной и е - конечное значение управляющей переменной, при превышении которого цикл завершается. Возможна и запись в виде s:е (в этом случае d=l ). Список выполняемых в цикле инструкций завершается оператором end .

В качестве примера использования оператора for...end вычислим сумму элементов массива х , значения которого определены в командном окне с использованием m-функции summa() (рис. 1.3.4-10), параметром которой служит вектор x . Количество элементов массива х определяется функцией length . Кроме обращения к функции в командном окне предусмотрена проверка результата вычислений с использованием встроенной функции sum(x) (рис. 1.3.4-11).

Рис. 1.3.4-11. Обращение к функции summa() и встроенной функции sum()

В цикле может быть использован оператор continue , который передает управление в следующую итерацию цикла, пропуская операторы, которые записаны за ним, причем во вложенном цикле он передает управление на следующую итерацию основного цикла. Оператор break может использоваться для досрочного прерывания выполнения цикла (например, при отладке участка программы). Как только он встречается в программе, цикл прерывается.

Кроме простых регулярных циклов в Matlab имеется возможность организации вложенных циклов . Рассмотрим пример формирования двумерного массива а, каждый элемент которого представляет сумму его индексов (рис. 1.3.4-12). Обращение к script -файлу vzikl приведено на рис. 1.3.4-13.

Рис. 1.3.4-13. Обращение к script -файлу с именем vzikl

Оператор итеративного цикла – while…end. Общий вид структуры while…end выглядит следующим образом:

while ЛогическоеВыражение

Инструкции

Отличительной особенностью этой структуры является то, что инструкции, расположенные в теле структуры повторения, выполняются только в том случае, если некоторое ЛогическоеВыражение «истинно». Как только условие становится «ложным», происходит выход из структуры повторения, и управление передается на инструкцию, расположенную после ключевого слова end .

Приведем простой пример (рис. 1.3.4-14).

Рис. 1.3.4-14. Диалоговая программа, использующая оператор while…end

Эта программа, сохраненная в m -файле с именем primer11 , служит для многократного вычисления длины окружности по вводимому пользователем значению радиуса r , где диалог реализован с помощью команды input. Cтроки, связанные с вводом переменной r и вычислением длины окружности, включены в управляющую структуру while...end . Это необходимо для циклического повторения вычислений при вводе различных значений r . Пока r>=0 , цикл повторяется. Но стоит задать r<0 , вычисление длины окружности перестает выполняться, а цикл завершается. Поскольку во второй строке программы величинаr определена равной 0, цикл повторяется хотя бы один раз.

Работа с программой в командном окне представлена на рис. 1.3.4-15.

Рис. 1.3.4-16. Прерывание программы с применением оператора break

Оператор continue передает управление в следующую итерацию цикла, пропуская операторы, которые записаны за ним, причем во вложенном цикле он передает управление на следующую итерацию основного цикла. Ниже приведен пример вычисления суммы и произведения положительных элементов двумерного массива b(3,3) (рис. 1.3.4-17).

Рис. 1.3.4-17. Прерывание программы с применением оператора continue

Примеры решения задач с использованием

M-файлов

Пример 1.3.5-1. Даны n чисел . Требуется вычислить их сумму: где

Для решения поставленной задачи разработана функция fb(x) , реализующая алгоритм вычисления текущего значения функции. Функция имеет один входной параметр – текущее значение элемента массива b и один выходной параметр – y (рис. 1.3.5-1). Обращение к функции происходит в цикле, организованном для вычисления суммы (рис. 1.3.5-2).

Рис. 1.3.5-2. Программа, реализующая вычисление суммы чисел

Для вычисления суммы значений функции создан script -файл с именем zadashа.m , в котором сначала заданы количество чисел (n=10 ) и вектор их значений (b ), а затем организован регулярный цикл для обращения в функции fb() и вычисления суммы.

Вычисления производятся запуском script -файла путем набора в командной строке окна Command Window его имени zadasha . Результаты его выполнения выведены на рис. 1.3.5-3.

Рис. 1.3.5-3. Запуск script -файла zadasha на выполнение

Пример 1.3.5 -2. Сформировать из произвольных чисел двумерный массив а(3,4). Вычислить и вывести одномерный массив b, каждый элемент которого есть среднее арифметическое элементов соответствующей строки массива а.

На рис. 1.3.5-4 приведен script -файл с именем zadasha2 , где введена матрица, а , состоящая из трех строк и четырех столбцов. Организован цикл по количеству формируемых элементов массива b путем обращения к функции sred_ar() . В функцию передается массив а , номер строки (i ) и количество элементов в строке (m ). Вывод элементов массива b предусмотрен в столбец.

Рис. 1.3.5-5. Функция sred_ar() , вычисляющая среднее арифметическое
элементов строки массива a

В результате запуска script -файле с именем zadasha2 в окно Command Window выводится столбец элементов массива b

Рис. 1.3.5-7. Функция fab(), вычисляющая значение i-го слагаемого

Рис. 1.3.5-9. Запуск функции sumf() на выполнение

Лабораторная работа по теме

«Средства алгоритмизации и программирования

В Matlab»

Вопросы, подлежащие изучению

1) Виды m- файлов.

2) Создание и сохранение новых, и открытие ранее созданных m-файлов.

3) Особенности script- файлов и m- функций.

4) Запуск на выполнение script- файла из текстового редактора.

5) Запуск на выполнение script- файла из командного окна.

6) Обращения к script- файлам и m-ф ункциям.

7) Средства языка программирования в системе Matlab.

8) Основные операторы m-языка их назначение и форматы.

2. Общее задание

1) Изучите материал Темы 1.3 (п.п. 1.3.1 – 1.3.5 ).

2) Выберите индивидуальное задание из табл. 1.3.6-1 .

3) Разработайте m -функции для реализации стандартных алгоритмов: вычисления конечных сумм, разветвлений, поиска минимума и максимума в последовательности данных и т.п.

4) Введите и сохраните m -функции на внешнем носителе.

5) Создайте новый script -файл, в который введите код программы, описывающий логику решения поставленной задачи.

6) Сохраните script -файл в текущем каталоге.

7) Произведите отладку scrip t-файла, запуская его на выполнение из текстового редактора командой Run .

8) Подготовьте и введите исходные данные для решения поставленной задачи;

9) Выполните script -файл из командной строки окна Command Window .

10) Сохраните текст рабочего окна на внешнем носителе.

11) Предоставьте результаты работы преподавателю, ответьте на поставленные вопросы.

12) Выполните команду clear all для очистки Рабочей среды .

13) Оформите отчет по выполненной работе.

Варианты индивидуальных заданий

Таблица 1.3.6-1

№	Задание
	Ввести натуральное число nи вектор действительных чисел Найти: где
	Вычислить где
	Задать массив , состоящий из четного количества элементов. Каждая пара чисел , где i+1 кратно двум, задает координаты вершины ломаной. Построить ломаную, соединив при этом последнюю вершину с первой
	. Вычислить произведение , где
	Ввести натуральное число n и действительное число х. Вычислить
	Ввести натуральное число n. Найти наибольшее среди значений , где k=1, 2,…,n, а также сумму всех полученных значений
	Ввести натуральное число n. Среди значений , где (i=1,2,…n), найти все положительные и вычислить их сумму
	Ввести натуральное число n и вектор действительных чисел . Определить, положительных или отрицательных чисел в векторе больше, и определить наибольшее из отрицательных и наименьшее из положительных чисел
	Ввести матрицу B(5,7) и сформировать из первых наибольших элементов строк вектор С(5). Вывести его элементы в строку и столбец
	Сформировать вектор по правилу: , где k=2,3,…, 7, если Найти сумму квадратов тех чисел, которые не превосходят 2
	Ввести натуральное число n и вектор действительных чисел . Найти количество двух соседних положительных чисел и двух соседних чисел разного знака
	Ввести квадратную матрицу А(4,4). Сформировать из максимальных элементов ее столбцов вектор X, вывести его элементы на экран в прямой и обратной последовательности
	Ввести вектор целых чисел . Преобразовать его таким образом, чтобы сначала располагались нули, затем все остальные элементы. Определить сумму и количество элементов, значения которых кратно 5
	Ввести вектор вещественных чисел . Создать из него массив x, каждый элемент которого максимальный из трех элементов, идущих подряд в массиве z
	Сформировать матрицу А(4,4) по правилу: Найти и вывести значения и индексы двух одинаковых элементов. Если таковых не окажется, вывести сообщение
	Сформировать матрицу D(3,2) по правилу: . Создать вектор из отрицательных элементов полученной матрицы
	Задать натуральное число n. Посчитать, какая из матриц размером nна n содержит больше положительных элементов, если их элементы формируются по правилу: Вывести на экран сформированные матрицы
	Ввести квадратную матрицу вещественных чисел А(4,4). Найти сумму наибольших значений элементов ее строк. Сформировать новую матрицу В(4,4) путем умножения каждого элемента матрицы А на найденную сумму и делением его на определитель исходной матрицы
	Ввести матрицу вещественных чисел А(4,7) и получить из нее вектор С(4), элементы которого это: · наибольший из элементов в первой строке; · наименьший из элементов во второй строке; · среднее арифметическое элементов третьей строки; · сумма элементов четвертой строки
	Ввести натуральное число n и матрицу вещественных чисел С(n,n). Найти среднее арифметическое наибольшего и наименьшего значений ее элементов и, заменив этим значением диагональные элементы, вывести матрицу С на экран
	Ввести натуральные числа k1, k2 и действительную матрицу размера 8х4. Поменять в матрице местами элементы k1 и k2 строк
	Ввести натуральное число n и матрицу вещественных чисел С(n,9). Найти среднее арифметического каждого из столбцов, имеющих четные номера
	Ввести векторы действительных чисел x(5), y(6),z(7). Вычислить величину t по следующему алгоритму:
	Ввести векторы действительных чисел x(5). Получить для х=1, 3, 4 значения где
	Ввести векторы действительных чисел x(10). Получить из него другой массив p(10), элементы которого упорядочены по возрастанию
	Ввести матрицу вещественных чисел А(3,4). Заменить элементы строки матрицы с максимальной суммой значений элементов – единицами, с минимальной - двойками, а остальные элементы матрицы положить равными нулю
	Сформировать матрицу А(4,4) по правилу Удалить из него столбцы, содержащие элементы, меньшие 10
	Сформировать матрицу В(9,3) по правилу Определить наименьший элемент в каждой строке матрицы и записать его в соответствующий элемент вектора С. Вывести полученный вектор С
	Ввести матрицу вещественных чисел А(3,4), все элементы которой различны. В каждой строке следует выбрать наибольшее и наименьшее значения, а сумму индексов столбцов, в которых они расположены, записать в соответствующий элемент вектора С(3)
	Ввести матрицу вещественных чисел А(4,4). Получить последовательности элементов главной и побочной диагонали, создать из этих элементов векторы B(4) и C(4) и вывести их на экран