Учебник Математические пакеты

Рис. 1.5.2-4 Сценарий РИС1524, содержащий команды для построения графика

Для сохранения только что созданного сценария следует щелкнуть по элементу инструментальной панели Редактора Сохранить как…, затем в соответствующей строке окна Сохранить ввести имя файла с расширением*.sce, и щелкнуть по кнопке Save. Имя файла появится в окне текущего каталога, а в строке активных файлов вместо имени Безымянный1, появится введенное имя. Например, на рис. 1.5.2-4 показан сценарий , созданный в редак-

торе SciNotes.

Загрузка и запуск сценария, сохраненного в sce-файле, осуществляется из Командного окна по его имени с указанием пути к этому файлу. Желательно предварительно в окне Обозреватель файлов установить путь к папке, где находится сохраненный sce-файл с соответствующим сценарием, то есть сделать эту папку текущей.

Загрузка содержимого sce-файла в оперативную память компьютера осуществляется командой exec, которая может иметь следующие форматы:

exec('Путь доступа к файлу\ИмяФайла.sce', РежимОтображения); exec('ИмяФайла.sce', РежимОтображения);

В первом формате указывается полный путь к загружаемому sce-файлу. Этот формат используется, если папка, где находится загружаемый сценарий, не является текущей. Во втором случае указывается только имя файла, при условии, что папка, где находится загружаемый сценарий, является текущей.

Второй парамер функции exec – РежимОтображения является необязательным, и может принимать значения 0, 1, -1, 2, 3, 4. Если он равен 0 или 1, то результаты работы инструкций Scilab выводятся в Командном окне, а если он равен -1, то в Командное окно ничего не выводится. Этот параметр позволяет управлять отображением информации в Командном окне в ходе выполнения

161

инструкций Scilab. Вывод строк сценария в Командное окно и результаты работы инструкций Scilab можно также включать и отключать с помощью встроенной функции Scilab mode.

Следует обратить внимание, что при отсутствии параметра РежимОтображения команда execможет заканчиваться символом точка с запятой. Если этот символ отсутствует, то строки программного кода, выполняемого сценария, выводится в Командное окно, а наличие точки с запятой гасит вывод кода сценария.

Следует помнить, что если выполнение сценария требует задания начальных значений для используемых переменных, то это необходимо сделать перед запуском файла сценария на выполнение.

Чтобы выполнить сценарий – РИС1524.sce, который предназначен для построения графика, следует предварительно загрузить файл с именем

РИС1524.sce(рис. 1.5.2-5).

--> // Подключение и выполнение сценария РИС15204.sce

-->

--> clear

--> exec ('РИС15204.sce', 0);

Рис. 1.5.2-5 Результат выполнения сценария с именем РИС1524.sce

Сценарии и встроенные функции

Общая структура сценария со встроенными в него внутренними функциями может быть следующей:

162

//Комментарий, описывающий назначение сценария

...

ТелоСценария

...

Описание встроенных внутренних функций

...

//конец сценария

В отличие от сценариев, функции являются типичными объектами языка программирования высокого уровня, и имеют свою определенную структуру.

Общая структура описания внутренних встроенных функции с nвходными иkвыходными параметрами имеет следующий формат:

function [y1,…,yk] = ИмяФункции(x1,…,xn)

// Комментарии, описывающие назначение функции и ее параметров

...

ТелоФункции

...

y1 = Выражение1;

...

yk = Выражениеk;

...

endfunction

где: x1,…,xk – список входных формальных параметров функции (если функция не имеет входных параметров, тогда после имени функции указываются пустые скобки); y1,…,yn – список выходных формальных параметров (для одного выходного параметра квадратные скобки необязательны); ТелоФункции – содержит команды, операторы и библиотечные функции, необходимые для вычисления выходных параметров. Если вычисленные результаты должны быть в ходе выполнения функции (или ее отладки) отображены в Командном окне, то символ точка с запятой в конце операторов отсутствует, иначе вывод результата гасится символом точки с запятой.

Первая строка описания любой функции начинается с ключевого слова function, вслед за которым в квадратных скобках через запятую указываются имена выходных параметров, далее после знака присвоения (=) указывается уникальное ИмяФункции, а затем в круглых скобках – СписокВходныхФормальныхПараметров функции. Заканчивается описание функции

командой endfunction или end.

Следует напомнить, что функция может не иметь входных параметров, тогда после имени функции указываются пустые скобки.

Обращение к функции может иметь следующие форматы:

[var1,var2,…,vark]=ИмяФункции(СписокВходныхФактическихПараметров); var=ИмяФункции(СписокВходныхФактическихПараметров) ИмяФункции(СписокВходныхФактическихПараметров)

163

Первый формат предусматривает необходимость вычисления в теле функции kзначений, которые в результате выполнения функции присваиваются kвыходным параметрам и выводятся на экран (или только сохраняются под их именами в случае, если после обращения к функции стоит точка с запятой, которая гасит их вывод).

Второй формат используется, если функция имеет только один выходной параметр. Формат практически идентичен первому, но здесь имя выходного параметра можно не заключать в квадратные скобки.

Третий формат обращения к функции используется в двух случаях. В первом случае функция имеет один выходной параметр, но он не используется в выражениях (в этом случае значение выходного параметра записывается в переменную ans). Во втором случае функция не имеет выходных параметров, а, например, предназначена для вывода результатов расчета (построение графика, таблицы значений и т.п.).

По умолчанию все переменные, описанные в теле функции, являются

локальными.

Простейшим случаем использования внутренних встроенных функций является сценарий, состоящий из одной функции. Рассмотрим пример создания сценария с описанной внутри него одной функцией fun(x)=ax2+x/2 и одним входным параметром, сохранения этого сценария в sce-файле, загрузки и обращения к нему из Командного окна.

Для этого необходимо выполнить следующие шаги:

6)Загрузить текстовый редактор SciNotes.

7)Описать сценарий со встроенной функцией fun(x)в редакторе.

8)Сохранить сценарий в sce-файл под именем РИС1526.

9)Загрузить сценарий в Командном окне командой exec.

10)Выполнить (вызвать) функцию fun(x).

На рис. 1.5.2-6 показаны окно редактора SciNotes после написания сценария, содержащего функцию fun(x), записанного в файл РИС1526.sce. Ниже приведено содержимое Командного окна, из которого происходит загрузка файла-сценария РИС1526, двукратное обращение к встроенной функции fun(x)и в котором отображаются результаты ее вы выполнения.

При выполнении команды fun(x), функция принимает один фактический входной параметр x=5 (переменная xдолжна быть предварительно определена), вычисляет с использованием встроенной в сценарий функции значение по соответствующей формуле и возвращает его через выходной параметр ans. Второе обращение в функции показывает возможность использования функции fun в операторе присваивания. Здесь в качестве параметра xиспользовано числовое значение, а результат выполнения присваивается переменной y.

164

--> y = fun(4) // Использование функции в операторе присваивания y =

18.

Рис. 1.5.2-6 Окно SciNotes и Командное окно

Тело функции может включать в себя любые выражения Scilab, функции ввода/вывода, операторы управления, комментарии, пустые строки и вложенные функции и многое другое.

Обратите внимание, что любые переменные, которые определены в функциях, хранятся в своих локальных Рабочих областях данных каждой функции, то есть отдельно от Рабочей области Обозревателя переменных, в которой хранятся только переменные, определенные в Командном окне и сценариях.

В следующем примере, приведенном на рис. 1.5.2-7, представлено описание сценария, включающего одну встроенную функцию с несколькими выходными параметрами. Заметим, что список выходных параметры в заголовке функции заключен в квадратные скобки, а сами параметры отделены друг от друга запятыми. Загрузим файл-сценарий РИС1527.sce и вызовем функцию quadeq, которая должна по заданным коэффициентам квадратного уравнения вычислить его корни.

165

--> // Загрузка файла РИС15207.sce и выполнение функции quadeq

--> exec('РИС1527.sce', 0); -->

--> clear

--> // Матрицы с заданными коэффициентами трех уравнений

--> A = [1 3 5]; B = [2 4 6]; C = [1 2 4];

--> [X1, X2] = quadeq (A, B, C) // Обращение к функции quadeq X2 =

-1. -0.6666667 - 0.4714045i -0.6 - 0.663325i X1 =

-1. -0.6666667 + 0.4714045i -0.6 + 0.663325i

Рис. 1.5.2-7 Содержимое окна SciNotes и Командного окна после загрузки сценария РИС1527 и выполнения функции quadeq

В двух рассмотренных выше примерах сценарии РИС1526 и РИС1527 были созданы в редакторе SciNotes, загружены и вызваны на выполнение из Командного окна, куда и были выведены результаты.

Чтобы запустить на выполнение сценарий из окна редактора SciNotes, достаточно нажать кнопку (Выполнить) или выбрать команду Выполнить в одноименном элементе меню. В результате в строке Командного окна появится команда exec c указанием полного пути к файлу, а курсор устанавливается в начале следующей строки.

Следует помнить, что переменные, созданные внутри функции, являются локальными и действуют только в пределах этой функции. Переменные, созданные в пространстве вне функций, являются глобальными и доступны во всех функциях данного файла и текущей рабочей сессии.

В одном файле, созданном в редакторе, который является, по сути дела, всегда сценарием, может быть описано сразу несколько функций. Эти функции могут общаться между собой посредством имен функций, а также вход-

ных и выходных параметров.

Общая структура сценария, содержащего несколько встроенных внутренних функций сценария, может быть следующей:

//Имя Сценария и его назначение

Тело сценария

...

functionf1

ТелоФункцииf1 end

…

functionfm

ТелоФункцииfm end

//end сценария

166

Эта структура и некоторые другие вопросы, касающиеся области видимости данных при использовании нескольких функций, будут рассмотрены подробно в п. 1.5.3.

1.5.3. Общая структура функций и сценариев. Области видимости переменных

Общая структура кода сценария

В предыдущем разделе были даны правила описания сценариев и внутренних встроенных в них функций, а также приведены соответствующие примеры их описания, где в каждом sce-файле содержалось по одной функции. Однако в каждом сохраненном sce-файле могут находиться описания более чем одной независимой функции, причем в каждую из них может быть вложена другая функция (рис 1.5.3-1).

--> // Загрузка и выполнение вложенных функцией

--> exec('РИС15301.sce', 0); --> clear

--> x = 2; --> r = mvf(x)

r = 2.

Рис. 1.5.3-1 Пример реализации вложенных функцией

Как уже отмечалось, в сценарии программные коды независимых функций должны располагаться одна за другой, когда как вложенные функции располагаются внутри функций.

167

На рис 1.5.3-2 показано сначала обращение из Командного окна к функции vstfun, использующей функции vfun1 и vfun2, расположенные в сценарии, а затем отдельно к функции vfun2. Этот пример показывает, что все остальные функции, при подключении сценария командой exec становятся доступными для использования в Командном окне.

--> // Загрузка сценария РИС15302 и обращения к vstfun, vfun1 и vfun2

--> exec('РИС15302.sce', 0); -->

--> clear

--> y = vstfun(2) //Обращение к vstfun2(2), а из нее кvfun1(2) иvfun2(2) y =

2.

-->

--> f=vfun1(2), f = vfun2(2) //Независимое обращение к vfun1(2) и vfun2(2) f =

0. f = 2.

Рис. 1.5.3-2 Пример обращения к функциям сценария

Следует помнить, что перед обращением к любому сценарию, сохраненному в sceфайле, этот файл должен быть загружен командой exec.

Имя функции как тип переменной

Одно из достоинств языка Scilab является то, что функции являются типом переменных. Это означает, что мы можем хранить функции в переменных и использовать переменные как функции. В компилируемых языках эта возможность часто называется «указатель на функцию».

В следующем примере (рис 1.5.3-3) определим функцию f. Затем, установим содержимое переменной fp равным функции f. Наконец, мы можем использовать функцию fp как обычную функцию.

168

--> // Загрузка сценария РИС15303 и обращения к функции f

--> exec('РИС15303.sce', 0); -->

--> clear --> fp = f

fp =

[y] = fp(t) -->

--> fp(1) ans =

2.

Рис. 1.5.3-3 Пример использования указателя на функцию

Эта возможность позволяет использовать широко распространённый инструмент языков программирования, известный как функция обратного вы-

зова (callback).

Функция обратного вызова – это функция, которая передается другой функции в качестве параметра. При этом передается указатель (ссылка) на эту функцию. В свою очередь другая функция, вызывает переданную через параметр функцию.

Поскольку функции являются переменными можно устанавливать значения этих переменных несколько раз. Для того, чтобы предупредить пользователей от нежелательного переопределения функций, при переопределении может появляться сообщение-предупреждение, как показано в примере на рис

1.3.5-4.

--> // Загрузка сценария РИС15304 и переопределение функций

--> exec('РИС15304.sce', 0); -->

169

--> clear --> f = f1 f =

[y] = f(x)

-->

--> f = f2

Предупреждение: переопределение функции: f. Используйте funcprot(0) чтобы не выводить это сообщение

--> f =

--> [y] = f(x)

Рис. 1.5.3-4. Получение предупреждения о переопределении функции

В данном случае нет причин защищать себя от присвоения переменной f нового значения, в Scilab имеется простой способ отключить на время предупреждение. Функция funcprot позволяет заблокировать режим защиты функций:

pr=funcprot() – получить текущий режим защиты функций; funcprot(0) – нет сообщений, когда функция переопределена; funcprot(1) – выдает предупреждение о переопределении функции

(по умолчанию);

funcprot(2) – выдает ошибку, когда функция переопределена.

Scilab позволяет переопределить любые функции (даже библиотечные), но это вызывает ошибку и выводится соответствующее сообщение. В следующем примере (рис. 1.5.3-5) функция rand определена как обычная функция, проверим, можем ли мы вызвать её как любую другую функцию, определённую пользователем.

--> // Загрузка сценария РИС15305 и переопределение функций rand

--> exec('РИС15305.sce', 0); --> clear

--> rand()

Предупреждение: переопределение функции: rand. Используйте funcprot(0) чтобы не выводить это сообщение

-->

--> funcprot(0) --> y = rand(1)

y = 2.

Рис. 1.5.3-5 Переопределение встроенный библиотечной функции rand, описанной в сценарии РИС15305

170