Лекция 3. Программирование в среде MATLAB
Условие цикла while может содержать логическое выражение, составленное из операций отношения и логических операций или операторов. Для задания условия повторения цикла допустимы операции отношения, приведенные в табл. 1.
Меньше или равно
Больше или равно
Таблица 1. Операции отношения
Матрицы в операциях сравнения должны иметь одинаковые размеры. Все операции сравнения производят поэлементное сравнение матричных элементов. Результатом операции сравнения является матрица из нулей и единиц и того же размера, что и сравниваемые матрицы.
Задание более сложных условий производится с применением логических операторов или операций Основные логические операции и операторы и примеры их записи приведены в табл. 2
Таблица 2. Логические выражения
Операнды логических операций и операторов должны иметь одинаковые размеры. Логические операции производят поэлементные операции над матричными элементами. Результатом логической операции всегда является матрица из нулей и единиц и того же размера, что и операнды.
2.2. Операторы ветвления.
Условный оператор if и оператор переключения switch позволяют создать гибкий разветвляющийся алгоритм, в котором при выполнении определенных условий выполняется соответствующий блок операторов или команд MATLAB. Практически во всех языках программирования имеются аналогичные операторы.
Условный оператор if .
Условный оператор if в общем виде записывается следующим образом:
Инструкции_1 elseif Условие
Эта конструкция допускает несколько частных вариантов. В простейшем случае
пока Условие возвращает логическое значение 1 (то есть «истина»), выполняются Инструкции , составляющие тело структуры if. end . При этом оператор end указывает на конец перечня инструкций. Инструкции в списке разделяются оператором, (запятая) или ; (точка с запятой). Если Условие не выполняется (дает логическое значение 0, «ложь»), то Инструкции также не выполняются.
Еще одна конструкция
выполняет Инструкции_1 , если выполняется Условие , или Инструкции_2 в противном случае.
В общем случае применение этих структур достаточно очевидное. Приведем только один общий пример:
использования структуры if-elseif-else
- двойка или больше' )
меньше двух, но не ноль и не единица' )
Следует обратить внимание, что в данном примере мы использовали специальную функцию disp , которая позволяет выводить текстовую информацию.
Для осуществления множественного выбора (или ветвления) используется конструкция с переключателем типа switch :
switch Выражение case Значение
Каждая ветвь определяется оператором case , переход в нее выполняется тогда, когда ’Выражение’ оператора switch принимает значение, указанное после case , или одно из значений списка case . После выполнения какой-либо из ветвей происходит выход из switch , при этом значения, заданные в других ветвях case , уже не проверяются. Если подходящих значений не нашлось, то выполняется ветвь оператора переключения, соответствующая otherwise .
% пример использования оператора switch switch a
case 3 disp( 'Март' )
case 4 disp( 'Апрель' )
case 5 disp( 'Май' )
disp( 'Ошибка задания' )
2.3. Операторы break , continue и return .
В управляющих структурах, в частности в циклах for и while , часто используются операторы, влияющие на их выполнение. Так, оператор break может использоваться для досрочного прерывания выполнения цикла. Как только он встречается в программе, цикл прерывается.
Оператор continue передает управление в следующую итерацию цикла, пропуская операторы, которые записаны за ним, причем во вложенном цикле он передает управление на следующую итерацию основного цикла.
Оператор return обеспечивает нормальный возврат в вызывающую функцию или в режим работы с клавиатурой.
2.4. О рациональной техники программирования в MATLAB.
MATLAB интерпретирует команды, записанные в М-файлах, в машинный код и последовательно выполняет их. Процесс интерпретации занимает много времени в том случае, когда алгоритм обработки большого объема данных содержит циклы, поскольку каждая строка цикла интерпретируется столько раз, сколько выполняется цикл. Следовательно, при разработке приложений MATLAB необходимо свести использование циклов к минимуму. Эффективность приложений также определяется распределением памяти под создаваемые большие массивы.
x=0:2*pi/10000:2*pi; y=exp(-x.^2).*cos(x); toc
for i=1:10001 x(i)=2*pi/10000*(i-1); y(i)=exp(-x(i)^2)*cos(x(i)); end
Работа этой файл-программы состоит из двух частей. Первая часть начинается с вызова функции tic - таймера, затем вычисляются значения двух массивов x и y , и вызывается функция toc – вывести на экран время в секундах, прошедшее с момента включения таймера.
Вторая часть файл-программы выполняет такие же действия начинается вновь с включения таймера. Затем в цикле for вычисляются значения массивов x и y. Обе части файл-программы делают практически одно и тоже, но используя разные операторы. После запуска файл-программы на моем компьютере я получил, что время выполнения первой части 0.016 секунды, а второй - 1.36 секунды. Хорошо известный в среде программистов на Matlab результат - использование циклов снижает быстродействие программы более чем на два порядка.
Старайтесь свести использование циклов в программах к минимуму. Иногда бывает полезно делать вставки на С, С++ или Fortran в тех местах программы, где циклы существенно снижают быстродействие.