introducciÓn a la programaciÓn en matlab © carlos a. lázaro carrascosa. laboratorio de...

INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN EN

MATLAB

© Carlos A. Lázaro Carrascosa. Laboratorio de Comunicación Oral R.W.N. 2

Introducción a MatLab

• MATLAB: MATrix LABoratory

• Programa de simulación

• Ayuda potente

• Entorno de trabajo


Entorno de trabajo

• PATH BROWSER

• EDITOR Y DEBUGGER

• WORKSPACE BROWSER

• FORMATOS DE SALIDA

Introducción a MatLab


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]


Vectores y Matrices

Operaciones

• Suma (+)• Resta (-)• Multiplicación (*)• Traspuesta (‘)• Potenciación (^)• Producto a nivel de elemento (.*)• División a nivel de elemento (./)


Vectores y Matrices

Tipos base

• Reales Ej. 5.0

• Complejos Ej. 3 + 4j

• Cadenas de caracteres Ej. ‘cadena’


Vectores y Matrices

Matrices predefinidas

• eye(4)• zeros(3,5)• zeros(4)• ones(2)• linspace(x1,x2,n)• rand(3)• hilb(3)


Funciones

• Devolución múltiple de valores

• Funciones sin argumentos no llevan paréntesis

• No son palabras reservadas del lenguaje

• Número de argumentos variable


• 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


Elementos adicionales

• Gráficos: Funcionesplot(), pie(), ginput(), plot3(), surf()...

• Llamadas al sistema: Operador !

• Comentarios: Operador %

Otras características


• 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


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


Para comenzar, teclear alguno de los siguientes comandos:

helpwin, helpdesk, or demo

>> a=5;

>> b=a/2

b =

2.5000

>>

Comienzo


Los nombres SON case-sensitive.

Pueden contener hasta 63 caracteres.

Deben comenzar con una letra seguida de letras, dígitos o underscores (_).

Nombres de Variables


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


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)


>> 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


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


Un escalar puede crearse en MATLAB como sigue:

>> a_value=23

a_value =

23

Escalares


Una matriz con sólo una fila se llama vector:

>> rowvec = [12 , 14 , 63]

rowvec =

12 14 63

Vectores


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


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


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


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


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


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


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


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')



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)



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


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


MATLAB supports six relational operators.

Less Than <

Less Than or Equal <=

Greater Than >

Greater Than or Equal >=

Equal To ==

Not Equal To ~=

Operadores relacionales


MATLAB supports three logical operators.

not ~ % highest precedence

and & % equal precedence with or

or | % equal precedence with and

Operadores lógicos


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


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


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


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


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


>> 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


>> 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


>> 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

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