1.5. Основы программирования на языке matlab

1.5.1. Начальные положения

При решении сложных расчетных задач возникает необходимость в сохранении последовательностей команд, используемых в интерактивной среде с тем, чтобы обеспечить возможность их последующего использования и дальнейшей модификации.

Это реализуется с помощью программирования в системе MATLAB, которое является эффективным средством расширения ее возможностей и адаптации к решению специфических задач. Программирование в системе осуществляется на языке высокого уровня, который носит наименование MATLAB, совпадающее с названием системы. Программы сохраняются на дисках в виде текстовых файлов с расширением .m (m-файлов).

В системе различаются два типа m-файлов: скрипты (сценарии) и функции. Содержательная разница между ними достаточно условна: скрипты по существу предназначены для автоматизации набора последовательностей команд, а функции в основном используются для расширения возможностей системы.

Общая идея построения и дальнейшего использования программного кода состоит в том, что в m-файлы записываются последовательности любых команд, которые можно вводить в командном окне, а также операторов, допустимых только в программном коде. Затем в командном окне подается команда, совпадающая с именем m-файла, и вся записанная в нем последовательность выполняется автоматически от начала до конца.

Формирование m-файла можно осуществить в любом текстовом редакторе, однако наиболее удобно использовать специальное средство, которое входит в состав системы.

Для редактирования и отладки m-файлов служит специальный многооконный редактор (рис. ). Он представляет собой обычное приложение Windows. Редактор можно вызвать командой edit из командного окна, выбрав пункт New/M-file из меню File или нажав соответствующую кнопку на панели инструментов. Если в команде edit указать имя доступного системе m-файла (без расширения .m), то он будет загружен в редактор при его запуске. Если указанное имя не известно системе, то появится окно с предупреждением и предложением создать новый файл с указанным именем.

Редактор позволяет создавать новые файлы, загружать и редактировать существующие файлы, пользоваться средствами их запуска и отладки. Перед запуском файла из окна команд интегрированной среды его следует предварительно сохранить на диске, используя команду Save из меню File окна редактора. Тот факт, что текст в редакторе изменен, но не записан на диск, отражается указанием знака «*» после имени файла в системной строке. Если же запуск осуществляется непосредственно из редактора командой Run, клавишей F5 или соответствующей кнопкой с пиктограммой быстрого доступа, то предварительная запись на диск будет выполнена автоматически.

1.5.2. Основные действия, выполняемые с помощью редактора

1. Создание нового файла. Если редактор еще не запущен, то два пути (кнопкой на инструментальной панели или командой edit). Если редактор запущен, то через меню или через соответствующую кнопку на инструментальной панели.

2. Открытие существующего файла. Если редактор еще не запущен, то два пути (кнопкой на инструментальной панели или командой edit filename). Если редактор запущен, то через меню или через соответствующую кнопку на инструментальной панели.

Есть и третий путь: если скрипт или функция вызываются внутри иного программного кода, то для загрузки его в редактор нужно выделить соответствующее имя, затем правой клавишей мыши вызвать контекстное меню и выбрать команду Open Selection.

3. Редактирование открытого файла. Осуществляется по обычным правилам работы с текстовыми редакторами в MS Windows. Удобным средством является задание различных цветов для элементов программного кода. По умолчанию ключевые слова система выделяются синим цветом, комментарии – зеленым, строковые константы – бордовым. При желании эти цвета можно изменить в настройках системы.

Очень удобным средством является контроль парности скобок различных типов: при переходе курсора через скобку (в любом направлении), будет показана ее пара, а если таковой не найдется, то скобка будет перечеркнута.

Стоит обратить внимание на средства навигации по редактируемому тексту, если он содержит достаточно много строк. Можно пользоваться тремя способами быстрого перехода к необходимому фрагменту: указанием номера строки, контекстным поиском заданной строки символов, переходом на книжную закладку (bookmark), переходом на выделенный участок.

4. Сохранение файла. Осуществляется по обычным правилам.

5. Запуск на исполнение. Двумя способами: из командной строки и из редактора.

6. Отладка. Выполняется аналогично любым другим популярным системам программирования.

Основным приемом отладки m–файлов является установка в их тексте точек прерывания (breakpoints). Они устанавливаются (или сбрасываются) с помощью кнопки Set/Clear Breakpoint на панели инструментов редактора-отладчика, или при помощи аналогичной команды меню Debug. Для установки точки прерывания необходимо поместить текстовый курсор в строку, перед выполнением которой нужно приостановить программу, и нажать кнопку Set/Clear Breakpoint. Теперь при запуске программы она будет выполнена до точки прерывания. При остановке в точке прерывания можно произвести контроль интересующих пользователя значений переменных или выполнить любые действия в командном окне MATLAB. С помощью кнопок Single Step, Step In, Step Out, Continue или аналогичных команд меню Debug можно выполнить очередной шаг вычислений или продолжить вычисления до следующей точки прерывания. Сброс всех точек прерывания обеспечивается кнопкой Clear All Breakpoints.