INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN EN MATLAB © Carlos A. Lázaro Carrascosa. Laboratorio de...
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INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN EN
MATLAB
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Introducción a MatLab
• MATLAB: MATrix LABoratory
• Programa de simulación
• Ayuda potente
• Entorno de trabajo
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Entorno de trabajo
• PATH BROWSER
• EDITOR Y DEBUGGER
• WORKSPACE BROWSER
• FORMATOS DE SALIDA
Introducción a MatLab
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Vectores y Matrices
Generalidades
• No hace falta establecer su tamaño de antemano
• Definición: A=[1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]
• Transposición: A’• Inversión: inv(A)
• Vector fila: A=[1 2 3]• Vector columna A=[1;2;3]
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Vectores y Matrices
Operaciones
• Suma (+)• Resta (-)• Multiplicación (*)• Traspuesta (‘)• Potenciación (^)• Producto a nivel de elemento (.*)• División a nivel de elemento (./)
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Vectores y Matrices
Tipos base
• Reales Ej. 5.0
• Complejos Ej. 3 + 4j
• Cadenas de caracteres Ej. ‘cadena’
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Vectores y Matrices
Matrices predefinidas
• eye(4)• zeros(3,5)• zeros(4)• ones(2)• linspace(x1,x2,n)• rand(3)• hilb(3)
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Funciones
• Devolución múltiple de valores
• Funciones sin argumentos no llevan paréntesis
• No son palabras reservadas del lenguaje
• Número de argumentos variable
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• Argumentos: expresiones u otras llamadas
• Argumentos: pasados por valor
• Ejemplos (modo escalar): sin(x), cos(x), exp(x),abs(x)...
• Ejemplos (vectores): min(x), sum(x), mean(x)...
• Ejemplos (matrices):lu(A), det(A), qr(A), norm(A), norm(A,1)...
Funciones
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Elementos adicionales
• Gráficos: Funcionesplot(), pie(), ginput(), plot3(), surf()...
• Llamadas al sistema: Operador !
• Comentarios: Operador %
Otras características
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• Bifurcaciones y bucles:if, switch, for, while, break, try...catch...end
• Entrada / Salida: input, disp
• Definición de funciones:function[valores de retorno] = name(argumentos)
• Funciones: No hay return.
• Varios: estructuras, fopen(), fclose(), fprintf(), fscanf(), exportación, argumentos variables, creación de interfaces (guide)...
Programación
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Programa de computación numérica. Funciones incluidas + Toolboxes: data analysis,
signal processing, optimization. Posee gran cantidad de funciones para gráficos 2-D
y 3-D y animación. Ambiente similar a UNIX. Aparece un prompt para ingresar sentencias
MatLab. Cuando se pulsa <ENTER> la sentencia se ejecuta y
aparece un nuevo prompt. Si una sentencia culmina con punto y coma ( ; ), no
se muestran resultados (sí se hacen los cálculos).
Introducción
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Para comenzar, teclear alguno de los siguientes comandos:
helpwin, helpdesk, or demo
>> a=5;
>> b=a/2
b =
2.5000
>>
Comienzo
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Los nombres SON case-sensitive.
Pueden contener hasta 63 caracteres.
Deben comenzar con una letra seguida de letras, dígitos o underscores (_).
Nombres de Variables
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ans Nombre por defecto de los resultados.pi Valor de = 3.14159265…eps la menor distancia entre números
floatinf InfinitoNaN No es un número, por ejemplo: 0/0i ó j i = j = raíz cuadrada de -1realmin El menor número real positivo utilizable.realmax El mayor número real positivo utilizable.
Variables Especiales
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Operadores y Asignación
Potencia ^ or .^ a^b or a.^b
Multiplicación * or .* a*b or a.*b
División / or ./ a/b or a./b
or \ or .\ b\a or b.\a
OBSERVAR: 56/8 = 8\56
Suma + a + b
Resta - a - b
Asignación = a = b (asigna b a a)
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>> prompt... Continúa la sentencia en la línea siguiente, Separa sentencias y datos% Comentarios; (1) elimina la salida
(2) separador de filas en una matriz : rango
Otros símbolos
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MATLAB trata a todas las variables como matrices.
Los Vectores son matrices con sólo una fila O una columna.
Los Escalares son matrices con una fila Y una columna.
Matrices
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Un escalar puede crearse en MATLAB como sigue:
>> a_value=23
a_value =
23
Escalares
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Una matriz con sólo una fila se llama vector:
>> rowvec = [12 , 14 , 63]
rowvec =
12 14 63
Vectores
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Una matriz con sólo una columna se llama vector columna (observar los punto y comas):
>> colvec = [13 ; 45 ; -2]
colvec =
13 45 -2
Vectores columna
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Una matriz se crea de la siguiente manera (observar las comas y los “punto y coma”). Las comas pueden reemplazarse por espacios.
>> matrix = [1 , 2 , 3 ; 4 , 5 ,6 ; 7 , 8 , 9]
matrix = 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Matrices
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Extracción de una Sub-Matriz
Una parte de una matriz puede extraerse y almacenarse como una matriz más pequeña. La sintaxis es:
submatriz = matriz(r1:r2, c1:c2);
r1 : r2 desde fila r1 hasta fila r2c1 : c2 desde columna c1 hasta columna c2
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Extracción de un vector columna de una matriz. Primero la creamos:
>> matriz = [1,2,3; 4,5,6; 7,8,9]
matriz =
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Y ahora extraemos la columna 2 de la matriz recién creada:
>> col_2 = matriz(:,2)
col_2 =
2 5 8
Otras Sub-Matrices
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Extracción de un vector columna de una matriz. Primero la creamos:
>> matriz = [1,2,3; 4,5,6; 7,8,9]
matriz =
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Y ahora extraemos la fila 2 de la matriz recién creada:
>> fil = matrix(2:2 , 1:3)
fil = 4 5 6
Otras Sub-Matrices
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Lectura de Datos desde Archivos
MATLAB lee el archivo completo y almacena todos sus datos en una matriz:
>> load mydata.dat;% loads file into matrix.% The matrix may be a scalar, a vector, or a % matrix with multiple rows and columns. The% matrix will be named mydata.
>> size (mydata) % size will return the number% of rows and number of% columns in the matrix
>> length (myvector) % length will return the% total no. of elements
in% myvector
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Gráficos con MATLAB
MATLAB grafica un vector versus otro. El primero será la abscisa (x) y el segundo la ordenada (y). Deben tener la misma longitud.
MATLAB también grafica un vector versus su propio índice, el que será la abscisa (x).
Dados dos vectores, “time” y “dist” :
>> plot (time, dist) % plotting versus time >> plot (dist) % plotting versus index
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Hay muchos comandos totalmente configurable para agregar anotaciones (“annotations”) a los gráficos, etiquetas de ejes, título, leyendas…
>> % To put a label on the axes we would use: >> xlabel ('X-axis label')
>> ylabel ('Y-axis label')
>> % To put a title on the plot, we would use:
>> title ('Title of my plot')
Gráficos con MATLAB
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Cómo graficar una columna versus otra:
>> first_vector = mydata(:, 1);% Primera columna
>> second_vector = mydata(:, 2);% Segunda columna
>> % y ahora graficamos
>> plot(first_vector, second_vector)
Gráficos con MATLAB
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Otros comandos útiles
who Listado de variables whos Listado de variables con su tamaño. help Ej.: >> help sqrt (Ayuda sobre sqrt) lookfor Ej.: >> lookfor sqrt
Busca la palabra sqrt en m-files what Ex:>> what a:
Listado de archivos MATLAB en a: clear Borra TODAS las variables del
workspace clear x y
Borra las variables x e y del workspace
clc Borra la ventana de comandos
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© Carlos A. Lázaro Carrascosa. Laboratorio de Comunicación Oral R.W.N. 31
what List all m-files in current directory dir List all files in current directory ls Same as dir type test Display test.m in command window delete test Delete test.m cd a: Change directory to a: chdir a: Same as cd pwd Show current directory which test Display current directory path to
test.m
Otros comandos útiles
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MATLAB supports six relational operators.
Less Than <
Less Than or Equal <=
Greater Than >
Greater Than or Equal >=
Equal To ==
Not Equal To ~=
Operadores relacionales
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MATLAB supports three logical operators.
not ~ % highest precedence
and & % equal precedence with or
or | % equal precedence with and
Operadores lógicos
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MATLAB also supports some logical functions.xor (exclusive or) Ex: xor (a, b) Where a and b are logical expressions. The xor operator
evaluates to true if and only if one expression is true and the other is false. True is returned as 1, false as 0.
any(x) returns 1 if any element of x is nonzeroall(x) returns 1 if all elements of x are
nonzeroisnan(x) returns 1 at each NaN in xisinf(x) returns 1 at each infinity in xfinite(x) returns 1 at each finite value in x
Funciones lógicas
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Formatos para mostrar números
MATLAB supports 8 formats for outputting numerical results.format long 16 digits
format short e 5 digits plus exponent
format long e 16 digits plus exponent
format hex hexadecimal
format bank two decimal digits
format + positive, negative or zero
format rat rational number (215/6)
format short default display
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Estructuras de Selección
An if - elseif - else structure in MATLAB. Note that elseif is one word.
if expression1 %(es verdadera)% execute these commands
elseif expression2 %(es verdadera)% execute these commands
else %(por defecto)% execute these commands
end
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A for loop in MATLAB for x = array for x = 1: 0.5 : 10
% execute these commands
end
A while loop in MATLAB while expression
while x <= 10% execute these commands
end
Estructuras de Repetición
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Suma Escalar - Matriz
>> a=3;>> b=[1, 2, 3;4, 5, 6]b = 1 2 3 4 5 6
>> c = b+a % Suma a a cada elemento de bc = 4 5 6 7 8 9
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© Carlos A. Lázaro Carrascosa. Laboratorio de Comunicación Oral R.W.N. 39
>> a=3;>> b=[1, 2, 3;4, 5, 6]b = 1 2 3 4 5 6
>> c = b – a % Resta a de cada elemento de bc = -2 -1 0 1 2 3
Resta Escalar - Matriz
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© Carlos A. Lázaro Carrascosa. Laboratorio de Comunicación Oral R.W.N. 40
>> a=3;
>> b=[1, 2, 3; 4, 5, 6]
b =
1 2 3
4 5 6
>> c = a * b % Multiply each element of b by a
c =
3 6 9
12 15 18
Multiplicación Escalar - Matriz
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© Carlos A. Lázaro Carrascosa. Laboratorio de Comunicación Oral R.W.N. 41
>> a=3;
>> b=[1, 2, 3; 4, 5, 6]
b =
1 2 3
4 5 6
>> c = b % Divide each element of b by a
c =
0.3333 0.6667 1.0000
1.3333 1.6667 2.0000
División Escalar - Matriz