DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA, INFORMAZIONE E BIOIGNEGNERIA. INFORMATICA B Ingegneria Elettrica. Script in Matlab

Transcript

1 DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA, INFORMAZIONE E BIOIGNEGNERIA INFORMATICA B Ingegneria Elettrica Script in Matlab

2 Gli script Uno script è un file di testo contenente una sequenza di comandi MATLAB (è un programma ) Lo script viene salvato con estensione.m I comandi contenuti in uno script sono eseguiti in modo sequenziale, come se fossero scritti nella finestra dei comandi Uno script può essere ri-eseguito essere facilmente modificato essere distribuito e condiviso con altre persone 2

3 Eseguire uno script Per eseguire il file Ci si sposta nella cartella che contiene lo script con il comando cd Si digita il suo nome (senza.m) I risultati appaiono nella finestra dei comandi (se non usiamo il ; ) Uno script opera nello spazio di lavoro (o workspace) principale della linea di comando Può accedere alle variabili dello spazio di lavoro Può aggiungere nuove variabili allo spazio di lavoro Il comando clear permette di cancellare il contenuto dello spazio di lavoro 3

4 Creare uno script Può essere creato utilizzando un qualsiasi editor di testo Matlab include un editor dove creare o modificare script Si può aprire l editor utilizzando il comando edit <nomefile> Ricordarsi di salvare il file come solo testo e di dare l estensione.m Il file di script deve essere presente nella directory corrente o comunque in uno dei percorsi standard di Matlab Utilizzando il comando cd <percorso> ci si può spostare tra le cartelle Il comando pwd restituisce il percorso della cartella corrente 4

5 Creare uno script Il nome del file deve essere lungo al massimo 31 caratteri, deve cominciare con una lettera e può contenere cifre e il carattere _ Si consiglia di specificare un nome univoco. Quindi diverso da Nome di un altro file o variabile Nome di un comando, variabile o funzione Matlab Per verificare un nome è già utilizzato si può utilizzare il comando exist nome (restituisce 0, cioè falso, se il simbolo nome non è in uso, un altro valore altrimenti) Sintassi alternativa: exist('nome') 5

6 Struttura di uno script È consigliabile organizzare uno script nel seguente modo: Commento di intestazione Specifica cosa fa lo script I commenti iniziano con il carattere % Sezione di input Contiene i comandi per l acquisizione dei dati da tastiera o da file Sezione di elaborazione Contiene i comandi che eseguono il compito dello script Sezione di output Mostrano i risultati a video (testo e/o grafici) o li salvano su file 6

7 Acquisizione di dati da tastiera La funzione input permette di acquisire dati da tastiera valore=input('inserisci un valore: '); Matlab stampa a video la stringa inserisci un valore: ed aspetta i dati che possono essere: Un valore scalare Un array o una matrice racchiuso tra [], i cui dati sono separati da, e ; Una stringa racchiusa tra '' Il dato inserito viene memorizzato nella variabile valore Per acquisire una stringa si può utilizzare anche il comando valore=input('inserisci un valore ', 's'); In tal caso non c è bisogno di racchiudere la stringa tra ' ' 7

8 Stampa a video dei risultati Il risultato di un operazione viene mostrato immediatamente se non viene specificato il carattere ; La funzione disp mostra un array a video disp(pi) La funzione num2str può essere utilizzata per fare il cast da numero a stringa str=['il valore di pi è ' num2str(pi)]; disp(str); OUTPUT: il valore di pi è

9 Stampa a video dei risultati Si può utilizzare anche la funzione fprintf fprintf('il valore di pi è %f\n', pi); Stringhe di formato: %d (formato intero) %e (formato esponenziale) %f (formato in virgola mobile) %g (il più corto tra il formato esponenziale e quello in virgola mobile disp è in grado di stampare anche numeri complessi, mentre fprintf ne stampa solo la parte reale 9

10 Lettura e scrittura di file Matlab è in grado di gestire File di testo (ascii) File binari (hanno estensione.mat) Comandi per leggere e scrivere dati in un file load save 10

11 Salvataggio su file save <nomefile> salva nel file nomefile.mat tutte le variabili contenute nello spazio di lavoro save <nomefile> array1 array2 salva nel file solo le variabili array1 ed array2 I file.mat contengono Il nome, il tipo, la dimensione ed il valore di ciascuna variabile nello spazio di lavoro Possono essere trasferiti da un computer ad un altro, anche con sistemi operativi diversi ma possono essere aperti solo da Matlab 11

12 Salvataggio su file È possibile anche salvare i dati in formato ascii (file di testo) Il comando x= [3, 5.5; 4,5] save ascii nomefile.dat x; Produce un file nomefile.dat con il seguente contenuto: e e e e+00 Nota: si può utilizzare qualsiasi estensione per i file di testo ma è consigliato evitare di utilizzare l estensione.mat 12

13 Lettura da file load <nomefile.mat> carica nello spazio di lavoro tutte le variabili contenute nel file binario.mat load <nomefile.mat> x y carica nello spazio di lavoro solo le variabili specificate load <nomefile.dat> crea una variabile nomefile che conterrà in una matrice tutti i dati letti dal file di testo Il testo nel file deve contenere i dati separati da virgole e spazi ed a- capo ed deve essere formattato come un unica matrice 13

14 Lettura da file a=xlsread('nomefile') importa il contenuto del file MS Excel nomefile.xls nella matrice a Alcuni fogli di calcolo utilizzano il formato.wk1 a=wk1read('nomefile') 14

15 Tipo di dato logico Il tipo di dato logico è composto da solo due valori true (rappresentato con un numero diverso da 0) false (rappresentato con il valore 0) Un valore logico è restituito da Operatori relazionali Operatori logici Funzioni e comandi (come per esempio exist) 15

16 Operatori relazionali Gli operatori relazionali possono operare su tipi numerici e stringhe Forma generale: a OP b Dove a e b possono essere espressioni aritmetiche, variabili o costanti (stringhe e numeri) Operatori disponibili: == ~= > >= < <= È possibile confrontare Due valori di egual dimensione (dimensione dell array) Il confronto è eseguito tra valori in posizione equivalente Il risultato è un array di ugual dimensione Un valore scalare ed un array di qualsiasi dimensione Il valore scalare è confrontato con ciascuna posizione dell array Il risultato è un array di dimensione uguale all array ricevuto come parametro Il confronto tra i singoli caratteri di una stringa è eseguito in base alla codifica dei caratteri 16

17 Operatori relazionali Attenzione a non confondere i seguenti operatori == (confronto) = (assegnamento) La precisione finita della rappresentazione in virgola mobile può farci commettere degli errori sin(0)==0 restituisce 1 sin(pi)==0 restituisce 0 I confronti di uguaglianza/diseguaglianza tra numeri in virgola mobile vanno eseguiti nel seguente modo abs(sin(pi))<=eps 17

18 Operatori relazionali Esempi: Espressione Risultato 3<4 1 'a'>'b' 0 [1 0; -2 1]<0 [0 0; 1 0] [1 0; -2 1]>[2-1; 0 0] [0 1; 0 1] 'pippo'=='pluto' [ ] 18

19 Operatori logici Gli operatori logici sono simili a quelli del C e funzionano solo con operandi scalari && (AND) (OR) ~ (NOT) xor(a,b) 19

20 Operatori logici Nell esecuzione dell operazione logica viene valutato prima l operando a sinistra Se è possibile stabilire già il risultato dell operazione, l operando a destra non viene valutato Altrimenti viene valutato anche l operando a destra Questo meccanismo funziona allo stesso modo anche il C Esempio: a/b>10 Se b è uguale a 0 la divisione non va fatta (b~=0)&&(a/b>10) è la soluzione corretta: se b è uguale a 0 restituisce 0 senza valutare la seconda espressione 20

21 Operatori logici Gli operatori & e operano sui singoli elementi della matrice È possibile applicare gli operatori & e su Due valori di egual dimensione (dimensione dell array) L operazione è eseguito tra valori in posizione equivalente Il risultato è un array di ugual dimensione Un valore scalare ed un array di qualsiasi dimensione L operazione è eseguita su ciascuna posizione dell array ed utilizzando lo scalare come secondo parametro Il risultato è un array di dimensione uguale all array ricevuto come parametro 21

22 Accesso ad un array mediante un array logico È possibile eseguire un accesso contemporaneo ad un array mediante un array logico di egual dimensione Esempio: x = [ ] y = [true false true true false] z = x(y); Risultato: y = [3 5 1] 22

23 Accesso ad un array mediante un array logico La funzione find restituisce gli indici degli elementi diversi da 0 ( o false) Esempio: x = [0 0 1; 1 0 0] y = find(x) y contiene l indice della matrice linearizzata [r c] = find(x) Risultato: y = [2; 5] r = [2; 1] c = [1; 3] R e c contengono rispettivamente gli indici di riga e colonna 23

24 Operazioni vettorizzate È possibile combinare operazioni aritmetiche, logiche e relazionali ed eseguirle direttamente su array Tale operazione semplifica molto l algoritmo dello script Esempio: contare quanti studenti hanno superato un esame con un voto inferiore a 25 voto = [ 12, 15, 8, 29, 23, 24, 27 ] conta_mediocri = sum(voto>=18 & voto<25) Esempio: assegnare un punto extra agli studenti che hanno ottenuto almeno 27 voto = [ 12, 15, 8, 29, 23, 24, 27 ] voto(voto>=27) = voto(voto>=27)

25 Ordinamento tra gli operatori Le operazioni vengono valutate nel seguente ordine Operatori aritmetici di moltiplicazione e divisione ed elevamento a potenza Operatori aritmetici di somma e sottrazione Operatori relazionali Operatore logico NOT Operatori logici AND (&& e &) Operatori logici OR ( e ) e XOR A parità di livello, la priorità va da sinistra verso destra 25

26 Funzioni logiche Matlab fornisce le seguenti funzioni logiche all ed any funzionano come min e max: operano su vettori restituendo un singolo valore, o su matrici analizzando singolarmente le colonne e restituendo un vettore riga 26

27 Strutture di controllo Matlab offre le classiche strutture di controllo Per la selezione (if e switch) Per l iterazione (while e for) Costrutto if: if a==b c=1; elseif a<b c=2; else c=3; end Le clausole elseif ed else sono facoltative 27

28 Strutture di controllo Costrutto switch: switch(x) case -1 display('meno uno'); case 0 display('zero'); case 1,2 display('uno o due'); otherwise display('altro valore'); end 28

29 Strutture di controllo Costrutto for: for n=2:1:10 end x(n)=2*x(n-1); A differenza del C, il costrutto for forza alla specifica di un intervallo di valori del parametro di controllo su cui interare Costrutto while: n=1; while n^2 < 100 disp(n); n=n+1; end 29