% Пример построения поверхности и ее проекции
[X,Y]=meshgrid(-5:0.1:5);
Z=X.*sin(X+Y);
meshc(X,Y,Z)
Первая задает разметку сетки будущей поверхности с интервалом изменения x и y от –5 до 5 с шагом 0,1. Вторая задает выражение для вычисления значений z в узлах сетки. Наконец, третья команда строит собственно график поверхности. Окно с построенным графиком показано на рисунке. Раньше пришлось бы убить много дней на составление и отладку нужной для построения такого графика программы. В MATLAB же можно в считанные секунды изменить задающую поверхность функцию Z(X, Y) и тут же получить новый график поверхности с окраской, в данном случае заданной вектором Z, и с ее проекцией на плоскость XY.
Вращение графиков мышью
Можно поворачивать построенную фигуру мышью и наблюдать ее под разными углами. Рассмотрим эту возможность на примере построения логотипа системы MATLAB – мембраны. Для этого, введя команду logo, получим исходный график, представленный на рисунке.
Для вращения графика достаточно активизировать последнюю справа кнопкупанели инструментов с изображением пунктирной окружности со стрелкой. Теперь, введя курсор мыши в область графика и нажав левую кнопку мыши, можно круговыми движениями заставить график вращаться.
Любопытно, что в новых версиях MATLAB вращать можно и двумерные графики, наблюдая поворот плоскости, в которой они построены.
Контекстное меню графиков
Для переключения в режим редактирования графика нужно щелкнуть на кнопке Edit Plot (Редактировать график) с изображением курсора-стрелки. В этом режиме графиком можно управлять с помощью контекстного меню, вызываемого щелчком правой кнопки мыши. Вид этого меню при курсоре, расположенном в области трехмерного графика вне построенных трехмерных графических объектов, показан на рисунке. С помощью мыши можно также выделить график. Щелчок левой клавишей выводит набор точек (прямоугольников) в области рисунка. Теперь на график можно наносить стрелки, поясняющие надписи (кнопка с буквой A) и т. д.
Еще раз напоминаем, что контекстное меню правой клавиши мыши позволяет оперативно выполнять любые команды, в том числе и не относящиеся к графике.
Интерфейс основного окна MATLAB
Средства панели инструментов
Как любая программа, MATLAB имеет основное окно с титульной строкой, строкой меню, панелью инструментов, строкой статуса и другими компонентами. Начинающим пользователям удобно знакомиться с работой в системе с помощью панели инструментов, расположенной под строкой меню. Она дает наиболее простой и удобный, особенно для начинающих пользователей, способ работы с системой MATLAB.
Панель инструментов основного окна MATLAB довольно проста и содержит знакомые большинству пользователей кнопки. Ниже они перечислены слева направо:
• New M-file (Новый m-файл) – выводит пустое окно редактора m-файлов;
• Open file (Открыть файл) – открывает окно для загрузки m-файла;
• Cut (Вырезать) – вырезает выделенный фрагмент и помещает его в буфер;
• Copy (Копировать) – копирует выделенный фрагмент в буфер;
• Paste (Вставить) – переносит фрагмент из буфера в текущую строку ввода;
• Undo (Отменить) – отменяет предшествующую операцию;
• Redo (Повторить) – восстанавливает последнюю отмененную операцию;
• Simulink – открывает окно браузера библиотек Simulink;
• QUIDE – открывает окно создания и расширения интерфейса;
• Help (Помощь) – открывает окно справки.
Набор кнопок панели инструментов обеспечивает выполнение наиболее часто необходимых команд и вполне достаточен для повседневной работы с системой. О назначении кнопок говорят и всплывающие подсказки, появляющиеся, когда курсор мыши устанавливается на соответствующую кнопку. Они имеют вид желтого прямоугольника с текстом короткой справки.
Кнопка New M-file открывает окно редактора/отладчика m-файлов. Работу с этим средством мы обсудим позже. Кнопка Open file (Открыть файл) служит для загрузки в редактор/отладчик ранее созданных m-файлов, например входящих в пакет расширения (Toolbox) системы или разработанных пользователем. Она открывает стандартное окно, которое является типичным элементом интерфейса Windows-приложений.
Кнопки Cut (Вырезать), Copy (Копировать) и Paste (Вставить) реализуют наиболее характерные команды работы с буфером обмена (Clipboard). Первые две операции относятся к выделенным фрагментам сессии или текста m-файлов (если они выполняются в окне редактора/отладчика). Для выделения объектов можно использовать мышь, перемещая курсор по тексту при нажатой левой кнопке, или клавиши со стрелками в комбинации с клавишей Shift.
В MATLAB можно использовать контекстное меню, появляющееся при нажатии правой кнопки мыши. Например, установив курсор мыши на выделенный фрагмент матрицы M и нажав правую кнопку, можно увидеть меню. В нем, кстати, дублируется позиция с командой Copy (Копировать). Есть и ряд других доступных в данный момент команд. Обратите внимание, что в момент подготовки магической матрицы M ее имя появилось в окне браузера рабочей области – в правой части экрана. При этом матрица представляется изображением таблицы.
Часто, выполнив какую-то операцию, мы замечаем, что она оказалась ошибочной. При работе в MATLAB такой ситуации пугаться не стоит – нажатие кнопки Undo (Отменить) панели инструментов приведет к отмене последнего действия, выполненного в текущей строке. Операции в предыдущих строках документа этой командой не отменяются. Если оказалось, что вы зря произвели отмену последней операции, то ее легко восстановить, введя с панели инструментов операцию Redo (Восстановить).
Кнопка GUIDE открывает окно создания и изменения объектов интерфейса пользователя.
Браузер рабочей области
Нетрудно догадаться, что имена (идентификаторы) переменных различного типа и их значения хранятся в памяти компьютера. Эту область памяти именуют рабочей областью. В левой части окна системы MATLAB имеется окно специального браузера рабочей области – Workspace Browser. Он служит для просмотра ресурсов рабочей области памяти. Браузер дает наглядную визуализацию содержимого рабочей области . В частности, в нем имеются данные обо всех заданных переменных, векторах, матрицах и массивах.
Окно браузера рабочей области выполняет и другие важные функции – позволяет просматривать существующие в памяти объекты, редактировать их содержимое и удалять объекты из памяти. При работе с браузером рабочего пространства в меню появляются две новые позиции – View (обзор массивов) и Graphics (специальные возможности графики).
Для вывода содержимого объекта достаточно выделить его имя с помощью мыши и щелкнуть на кнопке Open (Открыть). Объект можно открыть и двойным щелчком на его имени в списке. Откроется окно редактирования массива Array Editor, показанное на рисунке применительно к матрице M2.
Окно редактирования матрицы дает удобный доступ для редактирования любого элемента матрицы по правилам, принятым при работе с электронными таблицами. Основное из них – быстрый доступ к любому элементу матрицы. Можно менять тип значений элементов, выбирая его из списка, предоставляемого меню Numeric format (Формат чисел). В окне также выводятся данные о числе строк и столбцов матрицы.
Заметим, что в новых версиях MATLAB работа с браузером рабочей области стала еще более удобной, чем в прежних версиях этой системы. Это достигнуто за счет того, что главные возможности работы с браузером перенесены в позицию меню View.
Команды просмотра рабочей области who и whos
Следует отметить, что просмотр рабочей области возможен и в командном режиме, без обращения к браузеру Workspace Browser. Команда who выводит список определенных переменных, а команда whos – список переменных с указанием их размера и объема занимаемой памяти.
Пример: создать три переменные и просмотреть их в рабочем пространстве.
>> x=1.234;
>> V=[1 2 3 4 5];
>> M=magic(4);
>> who
Your variables are:
M V x
>> whos
Name Size Bytes Class
M 4x4 128 double array
V 1x5 40 double array
X 1x1 8 double array
Grand total is 22 elements using 176 bytes
Если вы хотите просмотреть данные одной переменной, например M, следует использовать команду whos M. Естественно, просмотр рабочей области с помощью браузера рабочей области (Workspace Browser) более удобен и нагляден.
Браузер файловой структуры
Для просмотра файловой структуры MATLAB служит специальный браузер файловой системы (Path Browser), который запускается при обычной загрузке системы. Если был установлен упрощенный интерфейс, то для запуска браузера файловой системы используется окно Current Directory (Текущая папка). На рисунке показано окно этого браузера, выведенное отдельно.
Исполнив команду Open (Открыть) из контекстного меню правой клавиши мыши или дважды щелкнув по выделенной строке с именем файла, можно ввести этот файл в окно редактора/отладчика m-файлов. При этом редактор запустится автоматически и его окно с готовым для редактирования выбранным файлом появится на экране.
Работа с меню
Команды, операции и параметры
Каждая открытая позиция строки основного меню содержит различные операции и команды. Выделенная команда или операция исполняется при нажатии клавиши Ввод (Enter). Выполнение команды можно также осуществить щелчком мыши или нажатием на клавиатуре клавиши, соответствующей выделенному символу в названии команды. Для ряда команд указаны «горячие» клавиши или комбинации клавиш, обеспечивающие быстрое выполнение той или иной команды с вводом с клавиатуры.
Между командами и операциями нет особых отличий, и в литературе по информатике их часто смешивают. Для определенности мы будем считать командой действие, которое исполняется немедленно. А операцией – действие, которое требует определенной подготовки, например открытие окна для установки определенных параметров.
Параметр (option) – это значение определенной величины, действующее во время текущей сессии. Параметрами обычно являются указания на применяемые наборы шрифтов, размеры окна, цвет фона и т. д.