Учебное пособие: Матричная математическая система MATLAB

Поскольку MATLAB работает со множеством файлов, расположенных в разных папках (директориях), то не исключены случаи неправильной работы из-за указания неверного пути доступа к файлам. Для коррекции этого пути в ходе работы с MATLAB служит редактор доступа файловой системы. Его окно открывается операцией Set Path… (Установить путь) .

Окно дает список папок с файлами системы MATLAB. Имеется возможностьпереноса папок вверх или вниз по списку, уничтожения их и переименования. По умолчанию задается правильная установка путей доступа, так что данными возможностями стоит пользоваться только в особых обстоятельствах, например при случайном переносе папок в другое место или при их переименовании.

Настройка элементов интерфейса

Команда Preferences… (Предпочтения) выводит окно детальной настройки элементов интерфейса. В левой части этого окна имеется древообразный список элементов интерфейса системы, а в правой части – поле задания параметров для выбранного типа элементов. Число параметров и видов этого окна велико, но можно разобраться с нужными параметрами без особого труда.

Меню Edit – средства редактирования документов

Меню Edit содержит операции редактирования, типичные для большинства приложений Windows. Это меню имеет следующие операции и команды:

• Undo (Отменить) – отмена результата предшествующей операции;

• Redo (Повторить) – отмена действия последней операции Undo;

• Cut (Вырезать) – вырезание выделенного фрагмента и перенос его в буфер;

• Copy (Копировать) – копирование выделенного фрагмента в буфер;

• Paste (Вставить) – вставка фрагмента из буфера в текущую позицию курсора;

• Paste to Workspace… – открытие окна вставки в рабочее пространство;

• Clear (Очистить) – операция очистки выделенной области;

• Select All (Выделить) – выделение всей сессии;

• Delete (Стереть) – уничтожение выделенного объекта;

• Find… – открытие окна поиска объекта (текста) в командном окне;

• Find files… – открытие окна поиска заданного файла;

• Clear Command Windows (Очистить командное окно) – очистка текста

сессии (с сохранением созданных объектов);

• Clear Command History (Очистить окно истории команд) – очистка окна истории;

• Clear Workspace – очистка окна браузера рабочей области.

Назначение ряда указанных команд и операций уже обсуждалось. Отметимлишь, что команда Clear Command Window очищает окно командного режима работы и помещает курсор в верхний левый угол окна. Однако все определения, сделанные в течение стертых таким образом сессий, сохраняются в памяти компьютера. Напомним, что для очистки экрана используется также команда clс, вводимая в командном режиме.

Интерфейс по умолчанию

Новые версии MATLAB имеют довольно много элементов интерфейса. Пользователь может легко менять вид интерфейса, закрывая или открывая те или иные окна. Основные средства для этого в новых версиях сосредоточены в позиции меню Desktop.

Иногда полезно вернуться к виду интерфейса по умолчанию. Для этого можно воспользоваться командой Desktop Layout ⇒Default в позиции Desktop меню. Вид окна системы MATLAB R2006b по умолчанию показан на рисунке.

Основы редактирования и отладки m-файлов

Интерфейс редактора/отладчика m-файлов

Программы в системе MATLAB представлены m-файлами. Для подготовки, редактирования и отладки m-файлов служит специальный многооконный редактор. Он выполнен как типичное приложение Windows. Редактор можно вызвать командой edit из командной строки или командой New ⇒M-file из меню File. После этого в окне редактора можно создавать свой файл, пользоваться средствами его отладки и запуска. Перед запуском файла его необходимо записать на диск, используя команду File ⇒Save as в меню редактора.

На рисунке показано окно редактора/отладчика MATLAB с текстом простого файла demo.m в окне редактирования и отладки. Подготовленный текст файла (это простейшая программа на языке программирования MATLAB) можно записать на диск. Для этого используется команда Save As, которая применяет стандартное окно Windows для записи файла с заданным именем.

После записи файла на диск можно заметить, что команда Run в меню Tools(Инструменты) редактора становится активной (до записи файла на диск она пассивна) и позволяет произвести запуск файла. Запустив команду Run, можно наблюдать исполнение m-файла – в нашем случае это вычисление выражения 2 + 3 и построение рисунка с графиком синусоидальной функции в графическом окне.

Для удобства работы с редактором/отладчиком строки программы в нем нумеруются в последовательном порядке. Редактор является многооконным. Окно каждой программы оформляется как вкладка. Редактор-отладчик позволяет легко просматривать значения переменных. Для этого достаточно подвести к имени переменной курсор мыши и задержать его – появится всплывающая подсказка с именем переменной и ее значением.

Цветовые выделения и синтаксический контроль

Редактор/отладчик m-файлов выполняет синтаксический контроль программного кода по мере ввода текста. При этом используются следующие цветовые выделения:

• ключевые слова языка программирования – синий цвет;

• операторы, константы и переменные – черный цвет;

• комментарии после знака % – зеленый цвет;

• символьные переменные (в апострофах) – зеленый цвет;

• синтаксические ошибки – красный цвет.

Благодаря цветовым выделениям вероятность синтаксических ошибок резко снижается. Однако далеко не все ошибки диагностируются. Ошибки, связанные с неверным применением операторов или функций (например, применение оператора – вместо + или функции cos(x) вместо sin(x) и т. д.), не способна обнаружить ни одна система программирования. Устранение такого рода ошибок (их называют семантическими) – дело пользователя, отлаживающего свои алгоритмы и программы.

Панель инструментов редактора и отладчика

Редактор имеет свое меню и свою панель инструментов. Она представлена на рисунке. Назначение кнопок панели инструментов редактора/отладчика (слева направо) следующее:

• New – создание нового m-файла;

• Open – вывод окна загрузки файла;

• Save – запись файла на диск;

• Print – печать содержимого текущего окна редактора;

• Cut – вырезание выделенного фрагмента и перенос его в буфер;

• Copy – копирование выделенного объекта в буфер;

• Paste – размещение фрагмента из буфера в позиции текстового курсора;

• Undo – отмена предшествующей операции;

• Redo – повтор отмененной операции;

• Find text – нахождение указанного текста;

• Show function – показ функции;

• Set/Clear Breakpoint – установка/сброс точки прерывания;

• Clear All Breakpoints – сброс всех точек прерывания;

• Step – выполнение шага трассировки;

• Step In – пошаговая трассировка с заходом в вызываемые m-файлы;

• Step Out – пошаговая трассировка без захода в вызываемые m-файлы;

• Save and Run – запись и сохранение;

• Exit Debug Mode – выход из режима отладки.

Заключение

В данной работе представлена лишь малая часть возможностей MATLAB в связи с тем, что объем книг по этой системе и пакетам ее расширения непрерывно растет, как и их стоимость. Достаточно отметить, что книги только по системе MATLAB 7.0 (без пакетов расширения) учебного характера имеют объем более 1100 и более 750 страниц и, будучи ориентированными на профессионалов, выпущены в твердом переплете небольшим тиражом.

Фирменная документация по системе (англоязычная) представлена уже многими десятками книг. Она настолько разрослась, что разработчики MATLAB были вынуждены прекратить поставки ее в виде PDF-файлов на отдельном DVD и разместили ее на своем Интернет-сайте. Однако из-за большого объема ее файлов скачать документацию весьма проблематично даже для тех наших пользователей, которые имеют доступ в Интернет. Кроме того, вся фирменная документация англоязычная и труднодоступна для чтения и перевода, так как содержит огромное число специальных англоязычных терминов, перевод которых отнюдь не прост и не тривиален.

Все это делает книги по MATLAB доступными лишь для малой части наших инженеров, научных работников, аспирантов, студентов и преподавателей университетов и вузов. Достаточно отметить, что стоимость всего одной книги среднего объема по системе MATLAB в России составляет примерно трехмесячную выплату на приобретение литературы, предусмотренную в государственных вузах и университетах Российской Федерации для преподавателей.

Такая мощная система, как MATLAB, должна быть отражена в книгах различного толка и стиля: справочниках, руководствах пользователя, учебных изданиях, монографиях и т. д. И автор многие годы старался подготовить книги по MATLAB разного назначения и стиля.