Najważniejsze rodzaje plików

[x,y]=meshgrid(-3.5:0.05:3.5);
z=sin(x).*sin(y)+4*exp(-(x-0.5).^2-(y-0.5).^2);
surf(x,y,z)
colormap('jet')
shading interp
xlabel('X')
ylabel('Y')
zlabel('Z')
text(0,4,4,'z=sin(x).*sin(y)+4*exp(-(x-0.5).^2-(y-0.5).^2)','FontSize',18)

clear all
x=1:100;
y=sin(x);
save dwie_zmienne x y

load dwie_zmienne

Język programowania

Język programowania pakietu MATLAB jest pełnoprawnym językiem programowania wysokiego poziomu, o składni wzorowanej na języku C. Pozwala on na używanie funkcji i struktur, oraz umożliwia pisanie programów zorientowanych obiektowo. Posiada on instrukcje sterujące takie jak: if, for, while, switch. Rezygnacja z trójargumentowej pętli for na rzecz tzw. notacji dwukropkowej skraca kod źródłowy, a więc i czas pisania.
Przykładowa pętla for napisana w C

int i;
for (i=0; i<N; ++i) {
  //instrukcje
}

Przykładowa pętla for napisana w programie MATLAB

for i=1:N
  %instrukcje
end

W zakresie programowania obiektowego możemy: definiować własne klasy obiektów i metody (funkcje) je obsługujące, przeciążać (nadpisywać) funkcje i operatory, oraz dziedziczyć klasy obiektów.

Zaawansowane możliwości programowania w MATLAB, duża ilość gotowych funkcji bibliotecznych (w tym implementacji metod numerycznych) oraz możliwości graficzne powodują, że MATLAB pozwala na rozwiązanie wielu problemów numerycznych w czasie znacznie krótszym, niż zajęłoby napisanie własnego kodu w C lub Fortranie.

Wszelkie wprowadzane i deklarowane dane (liczby, tekst) MATLAB traktuje jako macierz – pojedyncza liczba jest traktowana jako macierz o wymiarze 1x1. MATLAB wyróżnia następujące typy danych (wersja 5.x):

• double – macierz pełna. Liczby są reprezentowane w formacie zmiennoprzecinkowym z podwójną precyzją. W programie MATLAB możemy wykonywać operacje arytmetyczne tylko na liczbach typu double.
• char – typ tekstowy jakim jest dowolny napis. Formalnie jest to tak samo jak w języku C 8-bitowy typ całkowity (zakres 0–255). Dana liczba reprezentuje odpowiadający jej kod ascii.
• sparse – macierz rzadka. Elementy zerowe macierzy nie są zapamiętywane w pamięci komputera. W przypadku macierzy o dużej liczbie zer (macierze diagonalne, macierze rzadkie etc.) oszczędzamy pamięć oraz uzyskujemy skrócenie czasu obliczeń.
• struct – struktura. Tak jak w każdym języku programowania struktura jest typem danych zawierającym w swoich polach dane różnych typów.
• cell – macierz komórkowa (blokowa) – pojedynczymi elementami takiej macierzy mogą być nie tylko liczby ale i dowolne dane z powyższych typów. W macierzy komórkowej możemy przechować kilka macierzy o różnym wymiarze, tekst i strukturę jednocześnie.
• uint8 – 8-bitowy typ całkowity (zakres 0–255) przeznaczony do zapisywania w pamięci obrazów graficznych. Na tym typie danych nie można wykonywać żadnych operacji arytmetycznych.

Charakterystyczne dla języka programowania Matlaba jest automatyczne rozpoznawanie typów zmiennych – nie występuje deklaracja typu (przykładowo w języku C przed użyciem zmiennej abc konieczna jest linia – „double abc;”). MATLAB rozpoznaje typ zmiennej przy jej pierwszym użyciu, należy tylko odpowiednio ją wywołać.

Grafika

Przykładowy wykres 3D wykonany za pomocą Matlaba

MATLAB cechuje obiektowy system graficzny:

• obiekty graficzne (nadrzędne okno graficzne, układ współrzędnych, okno menu, przyciski i suwaki etc.) są hierarchicznie uporządkowane w postaci drzewa – każdy obiekt ma jednego przodka i może mieć dowolną ilość potomków (dziedziczenie),
• każdy obiekt graficzny ma swoje właściwości (kolor, rozmiar, położenie etc.).

Pisząc okienkowy program w MATLAB wykorzystujemy gotowe obiekty graficzne, lub możemy tworzyć własne obiekty dziedzicząc już zdefiniowane.

Wczytywane obrazy są w pamięci zapisywane w postaci macierzy liczb double (w zakresie 0–1) lub liczb uint8 (zakres 0–255), obróbka obrazu polega na dokonywaniu operacji matematycznych na takiej macierzy.

Biblioteki dodatkowe (toolboksy)

Toolboksy (z ang. toolboxes) to zbiór dodatkowych bibliotek (m-plików) do rozwiązywania specjalistycznych problemów z określonych dziedzin (automatyka, elektronika, telekomunikacja, matematyka etc.). Biblioteki te rozszerzają możliwości programu MATLAB.

Spośród dużej liczby istniejących toolboksów wymienić można:

• Financial Toolbox – przeznaczony do analiz i obliczeń finansowych (planowanie stałych przychodów, badanie wydajności obligacji, kalkulacja przepływu gotówki, obliczanie stóp procentowych etc.).
• Fuzzy Logic Toolbox – środowisko do projektowania i diagnostyki inteligentnych układów sterowania wykorzystujących metody logiki rozmytej i uczenie adaptacyjne.
• Image Processing Toolbox – programowe narzędzia do przetwarzania obrazów.
• Mapping Toolbox – przeznaczony do analizy informacji geograficznych i wyświetlania map, z możliwością dostępu do zewnętrznych źródeł geograficznych.
• Neural Network Toolbox – zbiór funkcji do projektowania i symulacji sieci neuronowych.
• Symbolic Math Toolbox – zestaw funkcji do obliczeń symbolicznych – rozszerza możliwości programu MATLAB o możliwość wykonywania obliczeń symbolicznych.
• Partial Differential Equation Toolbox – zestaw funkcji do numerycznego rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych metodą elementów skończonych.
• Simulink – pakiet służący do modelowania, symulacji i analizy układów dynamicznych. Simulink dostarcza także graficzny interfejs użytkownika umożliwiający konstruowanie modeli w postaci diagramów blokowych.
• Spline Toolbox – zestaw bibliotek do aproksymacji i interpolacji funkcjami sklejanymi.
• Wavelet Toolbox – biblioteka do analizy falowej sygnałów.