14

1. Вводные сведения по применению системы Matlab

Взаимодействие пользователя с системой Matlab аналогично традиционным оконным приложениям офисной направленности, функционирующим в операционной среде Windows. Отметим, что в Matlab предусмотрены специализированные возможности, связанные с организацией и выполнением действий, основанных на достаточно разноплановом математическом аппарате. Изначально система Matlab возникла как матричная лаборатория (MATrix LABoratory), ориентированная на «узкие» задачи математического сообщества для облегчения задания и выполнения математических действий при работе с матрицами. Первая версия появилась в конце 70-х годов и использовалась в Университете Нью-Мехико и Стэнфордском университете для преподавания курсов теории матриц, линейной алгебры и численного анализа.

Однако достаточно быстро произошла переориентация на более широкий круг потенциальных пользователей, не являющихся профессиональными математиками и программистами. Matlab превратился в многофункциональную инструментальную среду проектирования разных режимов обработки данных и представления получаемых результатов. Нынешний Matlab – это высокоэффективный язык инженерных и научных вычислений, ориентированный на работу с массивами данных [1], [2]. Для обеспечения удобства пользователей Matlab имеет определенные отличия по организации интерфейсных функций, которые помогают разрабатывать различные схемы решения задач. При этом полученные решения могут быть визуализированы различными средствами, а также подвергнуты последующей интерактивной модернизации с целью придания более наглядной формы. К существенным свойствам интерфейсных возможностей Matlab следует отнести следующие:

1. многооконный интерфейс, обеспечивающий: а) традиционную математическую форму записи данных (на основе матричного представления) и расчетных формул средствами собственного языка, б) средства отслеживания текущего состояния данных и истории выполняемых преобразований, в) специализированный текстовый редактор m-файлов для формирования последовательности команд обработки, г) инструменты для визуального проектирования схем размещения, передачи и обработки данных, а также устройств, с ними взаимодействующих (фиксирующих, преобразующих, отображающих), д) отдельные графические окна, в которые осуществляется вывод подготовленных визуальных форм представления данных;

2. преобладающий командный режим задания инструкций по формированию и обработке данных в окне команд (Command Window), причем их исполнение осуществляется в режиме интерпретации с немедленной выдачей результатов, размещаемых после команды в математической форме записи или в отдельном окне при их визуальном представлении;

3. формируемые на основе текстовых команд графические изображения (окно Figure) могут далее быть подвергнуты покомпонентной модернизации с помощью развитой системы инструментальных панелей настройки или прямыми манипуляциями с изображением в целом или его фрагментами.

1.1. Особенности управления памятью

Память в Matlab выделяется динамически не только под новые данные – матрицы (переменные), но и под каждый новый элемент такой матрицы, т. е. размеры матрицы изменяются автоматически в зависимости от производимых действий. Обычно пользователь Matlab не указывает системе количество ячеек памяти, которое необходимо выделить под его данные (элементы матрицы). По умолчанию им приписывается класс памяти double (вещественные значения двойной точности), но имеется возможность указать другие варианты выделения памяти. Существуют диапазоны представления числовых значений. Система отслеживает несоответствие размерностей данных, участвующих в качестве операндов в определенных командах (выражениях), вплоть до отказа от их выполнения. Формат вывода числовых значений определяется конкретным хранящимся в памяти значением, которое может отображаться как целое, вещественное или комплексное число.

Д оступ к значению осуществляется через приписываемое соответствующей области памяти имя. При использовании в последующих командах ранее уже встречавшегося имени происходит «замещение» старых данных новыми, что может исказить ход проводимых преобразований данных. В Matlab одинаковые имена, начинающиеся со строчной и с прописной букв, воспринимаются как разные. Поэтому рекомендуется четко следить за назначаемыми именами. Для просмотра известных системе переменных необходимо активизировать окно «Workspace» («каталог рабочих областей»), выбрав пункт «Workspace» в подменю «View». Для переменных по их имени (см. рисунок) указывается размерность матрицы (Size) и объем занимаемой памяти (Bytes).