Знак не равно в матлабе

Вторым шагом создания полноценных программ на языке MatLab является изучение операторов ветвления и циклов. С их помощью можно реализовывать логику выполнения математических алгоритмов и создавать повторяющиеся (итерационные, рекуррентные) вычисления.

2.1. Условный оператор if

Для того чтобы иметь возможность реализовать логику в программе используются условные операторы. Умозрительно эти операторы можно представить в виде узловых пунктов, достигая которых программа делает выбор по какому из возможных направлений двигаться дальше. Например, требуется определить, содержит ли некоторая переменная arg положительное или отрицательное число и вывести соответствующее сообщение на экран. Для этого можно воспользоваться оператором if (если), который и выполняет подобные проверки.

В самом простом случае синтаксис данного оператора if имеет вид:

Если значение параметра «выражение» соответствует значению «истинно», то выполняется оператор, иначе он пропускается программой. Следует отметить, что «выражение» является условным выражением, в котором выполняется проверка некоторого условия. В табл. 2.1 представлены варианты простых логических выражений оператора if.

Таблица 2.1. Простые логические выражения

if a b

Истинно, если переменная a больше переменной b и ложно в противном случае.

if a == b

Истинно, если переменная a равна переменной b и ложно в противном случае.

if a = b

Истинно, если переменная a больше либо равна переменной b и ложно в противном случае.

Истинно, если переменная a не равна переменной b и ложно в противном случае.

Ниже представлен пример реализации функции sign(), которая возвращает +1, если число больше нуля, −1 — если число меньше нуля и 0, если число равно нулю:

function my_sign
x = 5;
if x > 0
disp(1);
end
if x

Анализ приведенного примера показывает, что все эти три условия являются взаимоисключающими, т.е. при срабатывании одного из них нет необходимости проверять другие. Реализация именно такой логики позволит увеличить скорость выполнения программы. Этого можно добиться путем использования конструкции

if
% выполняются, если истинно условие
else
% выполняются, если условие ложно
end

Тогда приведенный выше пример можно записать следующим образом:

function my_sign
x = 5;
if x > 0
disp(1);
else
if x

В данной программе сначала выполняется проверка на положительность переменной x, и если это так, то на экран выводится значение 1, а все другие условия игнорируются. Если же первое условие оказалось ложным, то выполнение программы переходит по else (иначе) на второе условие, где выполняется проверка переменной x на отрицательность, и в случае истинности условия, на экран выводится значение −1. Если оба условия оказались ложными, то выводится значение 0.

Приведенный выше пример можно записать в более простой форме, используя еще одну конструкцию оператора if языка MatLab:

if
% выполняются, если истинно выражение1
elseif
% выполняются, если истинно выражение2
.
elseif
% выполняются, если истинно выражениеN
end

и записывается следующим образом:

function my_sign
x = 5;
if x > 0
disp(1); % выполняется, если x > 0
elseif x

С помощью условного оператора if можно выполнять проверку более сложных (составных) условий. Например, необходимо определить: попадает ли переменная x в диапазон значений от 0 до 2? Это можно реализовать одновременной проверкой сразу двух условий: x >= 0 и x

function my_if
x = 1;
if x >= 0 & x

Во втором примере выполним проверку на не принадлежность переменной x диапазону от 0 до 2. Это достигается срабатыванием одного из двух условий: x 2:

function my_if
x = 1;
if x 2
disp('x не принадлежит диапазону от 0 до 2');
else
disp('x принадлежит диапазону от 0 до 2');
end

Используя логические операторы И, ИЛИ, НЕ, можно создавать разнообразные составные условия. Например, можно сделать проверку, что переменная x попадает в диапазон от −5 до 5, но не принадлежит диапазону от 0 до 1. Очевидно, это можно реализовать следующим образом:

Обратите внимание, что при сложном составном условии были использованы круглые скобки. Дело в том, что приоритет операции И выше приоритета операции ИЛИ, и если бы не было круглых скобок, то условие выглядело бы так: (x >= −5 и x 1. Очевидно, что такая проверка давала бы другой результат от ожидаемого.

Круглые скобки в программировании используются для изменения приоритетов выполнения операторов. Подобно арифметическим операторам, логические также могут быть изменены по желанию программиста. Благодаря использованию круглых скобок, сначала выполняется проверка внутри них, а, затем, за их пределами. Именно поэтому в приведенном выше примере они необходимы для достижения требуемого результата.

Приоритет логических операций следующий:

) — самый высокий приоритет;
И (&) — средний приоритет;
ИЛИ (|) — самый низкий приоритет.

В.Г.Потемкин «Введение в Matlab» (v 5.3)
Глава 3. Программирование в среде Matlab 5

3.4. Операторы системы MATLAB 5. Объединение операторов в арифметические выражения. Встроенные функции

Читайте также:  Как войти в даркнет инструкция

Операторы системы MATLAB делятся на три категории:

  • Арифметические операторы позволяют конструировать арифметические выражения и выполнять числовые вычисления.
  • Операторы отношения позволяют сравнивать числовые операнды.
  • Логические операторы позволяют строить логические выражения.

Логические операторы имеют самый низкий приоритет относительно операторов отношения и арифметических операторов.

Арифметические операторы. При работе с массивом чисел установлены следующие уровни приоритета среди арифметических операций :

уровень 1: поэлементное транспонирование (.'), поэлементное возведение в степень (.^), эрмитово сопряженное транспонирование матрицы ('), возведение матрицы в степень (^);
уровень 2: унарное сложение (+), унарное вычитание (-);
уровень 3: умножение массивов (.*), правое деление (./), левое деление массивов (.), умножение матриц (*), решение систем линейных уравнений — операция (/), операция ();
уровень 4: сложение (+), вычитание (-);
уровень 5: оператор формирования массивов (:).

Внутри каждого уровня операторы имеют равный приоритет и вычисляются в порядке следования слева направо. Заданный по умолчанию порядок следования может быть изменен с помощью круглых скобок.

Пример

Пусть заданы 2 вектора

A = [3 9 5];
B = [2 1 5];

Результаты выполнения операторов

C = A./B. ^ 2
C = 0.7500 9.0000 0.2000
C = (A./B). ^ 2
C = 2.2500 81.0000 1.0000
совершенно различны.

Арифметические операторы допускают использование индексных выражений:

b = sqrt (A(2)) + 2*B (1)
b = 7

Арифметические операторы системы MATLAB работают, как правило, с массивами одинаковых размеров. Для векторов и прямоугольных массивов оба операнда должны быть одинакового размера, за исключением единственного случая, когда один из них — скаляр. Если один из операндов скалярный, а другой нет, в системе MATLAB принято, что скаляр расширяется до размеров второго операнда и заданная операция применяется к каждому элементу. Такая операция называется расширением скаляра.

Операторы отношения. В системе MATLAB определено 6 следующих операторов отношения:

  • Больше
  • > = Больше или равно
  • == Равно тождественно

Операторы отношения выполняют поэлементное сравнение двух массивов равных размерностей. Для векторов и прямоугольных массивов, оба операнда должны быть одинакового размера, за исключением случая когда один из них скаляр. В этом случае MATLAB сравнивает скаляр с каждым элементом другого операнда. Позиции, где это соотношение истинно, получают значение 1, где ложно — 0.

Операторы отношения, как правило, применяется для изменения последовательности выполнения операторов программы. Поэтому они чаще всего используются в теле операторов if, for, while, switch.

Операторы отношения всегда выполняются поэлементно.

Пример.

Выполним сравнение двух массивов, используя условие А ) возвращает вектор индексов тех элементов, которые удовлетворяет заданному условию.

A = magic(4)
A =

16 2 3 13
5 11 10 8
9 7 6 12
4 14 15 1

k = find(A > 8);
A(k) = 100

A =

100 2 3 100
5 100 100 8
100 7 6 100
4 100 100 1

Функция вида [i, j] = find(x) позволяет получить индексы ненулевых элементов прямоугольного массива. Функция вида [i, j, s] = find(x) возвращает кроме того и их значения в виде вектора s.

Объединение операторов в арифметические выражения.

Теперь вы имеете возможность строить выражения, которые используют любую комбинацию арифметических, логических операторов и операторов отношения.

Пример
Рассмотрим пример оператора сравнения, в котором сравниваются результаты двух выражений

(a*b) 0 и нечетное, увеличить на 1 и разделить.
end

Если в операторе if условное выражение является пустым массивом, то такое условие ложно. То есть оператор условия вида

if A
S1
else
S0
end

выполнит инструкции S0 только тогда, когда А — пустой массив.

switch. case. otherwise. end
Оператор переключения

switch
% выражение — это обязательно скаляр или строка
case
инструкции
% выполняются, если =
case
инструкции
% выполняются, если =

.
otherwise
инструкции
% выполняются, если не совпало ни с одним из
%значений

end

Оператор switch . case 1 . case k . otherwise . end выполняет ветвления, в зависмости от значений некоторой переменной или выражения.

Оператор переключения включает:

  • Заголовок switch, за которым следует вычисляемое выражение (скаляр или строка).
  • Произвольное количество групп case; Заголовок группы состоят из слова case, за которым следует возможное значение выражения, расположенное на одной строке. Последующие строки содержат инструкции, которые выполняются для данного значения выражения. Выполнение продолжается до тех пор, пока не встретится следующий оператор case или оператор otherwise. На этом выполнение блока switch завершается
  • Группа otherwise. Заголовок включает только слово otherwise, начиная со следующей строки размещаются инструкции, которые выполняются, если значение выражения оказалось не обработанным ни одной из групп case. Выполнение завершается оператором end.
  • Оператор end является последним в блоке переключателя.

Оператор switch работает, сравнивая значение вычисленного выражения со значениями групп case. Для числовых выражений оператор case выполняется, если == . Для строковых выражений, оператор case истинен, если strcmp(значение, выражение) истинно.

Пример.
Рассмотрим оператор switch со следующими условиями: он проверяет переменную input_num; если input_num равно −1, 0 или 1, то операторы case выводят на экран соответствующее сообщения. Если значения выражения input_num не равно ни одному из этих значений, то выполнение переходит к оператору otherwise.

Читайте также:  Драйвер модема 827f мтс

switch input_num
case −1
disp('минус один')
case 0
disp('нуль')
case 1
disp('плюс один')
otherwise
disp('другое значение')
end

Оператор switch может использовать множественное условие в единственной группе case посредством включения выражения case, если выражение для этого условия записано в виде массива ячеек:

switch var
case 1
disp('1')
case<2,3,4>
disp('2 или 3 или 4')
case 5
disp('5')
otherwise
disp('что-то другое')
end

while. end
Оператор цикла с неопределенным числом операций

while выражение
инструкции

end

Оператор цикла с неопределенным числом операций while . end многократно выполняет инструкцию или группу инструкций, пока управляющее выражение истинно.

Если выражение использует массив, то все его элементы должны быть истинны для продолжения выполнения. Чтобы привести матрицу к скалярному значению, следует использовать функции any и all.

Пример.
Этот цикл с неопределенным числом операций находит первое целое число n, для которого n! — записывается числом, содержащим 100 знаков:

n = 1;
while prod(1:n) = : :
инструкции
end

Оператор цикла for . end выполняет инструкцию или группу инструкций предопределенное число раз. По умолчанию приращение равно 1. Можно задавать любое приращение, в том числе отрицательное. Для положительных индексов выполнение завершается, когда значение индекса превышает ; для отрицательных приращений выполнение завершается, когда индекс становится меньше чем .

Пример

Этот цикл выполняется пять раз:
for i = 2:6
x(i) = 2*x(i-1);
end

Допустимы вложенные циклы типа:
for i = 1:m
for j = 1:n
A(i,j) = 1/(i + j — 1);
end
end

Использование массива в качестве переменной цикла. В качестве переменной цикла for могут использоваться массивы.

Пример.
Рассмотрим массив A размера mхn. Оператор цикла

for i = A
инструкции
end

определяет переменную цикла i как вектор A(:, k). Для первого шага цикла k равно 1; для второго k равно 2, и так далее, пока k не достигнет значения n. То есть цикл выполняется столько раз, сколько столбцов в матрице A. Для каждого шага i — это вектор, содержащий один из столбцов массива A.

Начиная с версии MATLAB 5, M-файлы могут содержать коды для более, чем одной функции. Первая функция в файле -это основная функция, вызываемая по имени M-файла. Другие функции внутри файла — это подфункции, которые являются видимыми только для основной функции и других подфункций этого же файла.

Каждая подфункция имеет свой собственный заголовок. Подфункции следуют друг за другом непрерывно. Подфункции могут вызываться в любом порядке, в то время как основная функция выполняется первой.

Основная функция function [avg, med] = newstats (u)
% NEWSTATS Находит среднее значение и медиану для элементов вектора u , используя встроенные функции.
n = length(u);
avg = mean(u,n);
med = median(u,n);
Подфункция 1 function m = mean(v,n)
% Вычислить среднее.
a = sum(v)/n;
Подфункция 2 function m = median(v,n)
% Вычислить медиану.
w = sort(v);
if rem(n,2) == 1
m = w ((n + 1) /2);
else
m = (w (n/2) + w (n/2 + 1)) /2;
end

Подфункции mean и median вычисляют среднее и медиану входного списка. Основная функция newstats определяет длину списка и вызывает подфункции, передавая им длинну списка n. Функции внутри одного и того же М-файла не могут обращаться к одним и тем же переменным, если они не объявлены глобальными переменными внутри соответствующих функций, или не переданы им в качестве параметров. Следует иметь в виду, что справка help может видит только основную функцию и не видит подфункций.

Когда приходит вызов функции из М-файла, то MATLAB, в первую очередь, проверяет, не является ли эта функция подфункцией. Поскольку первой проверяется наличие подфункций, то можно в качестве имени подфункции использовать имена функций системы MATLAB.

Частные каталоги. Они введены в систему MATLAB, начиная с версии 5.0. Частные каталоги представляют собой подкаталог с именем private родительского каталога. М-файлы частного каталога доступны только М-файлам родительского каталога. Поскольку файлы частного каталога не видимы вне родительского каталога, они могут иметь имена совпадающие, с именами файлов других каталогов системы MATLAB. Это удобно в тех случаях, когда пользователь создает собственные версии некоторой функции, сохраняя оригинал в другом каталоге. Поскольку MATLAB просматривает частный каталог раньше каталогов стандартных функций системы MATLAB он в первую очередь находит функцию из частного каталога.

Условный оператор if

В самом простом случае синтаксис данного оператора if имеет вид:

Обращаю Ваше внимание что в отличие от современных языков программирования не используются такое понятие как составной оператор. Блок условного оператора обязательно заканчивается служебным словом end.

Читайте также:  Двухканальный термометр на atmega8

Ниже представлен пример реализации функции sign(), которая возвращает +1, если число больше нуля, −1 — если число меньше нуля и 0, если число равно нулю:

x = 5;
if x > 0
disp(1);
end
if x
% выполняются, если истинно условие
else
% выполняются, если условие ложно
end

Тогда приведенный выше пример можно записать следующим образом:

x = 5;
if x > 0
disp(1);
else
if x
% выполняются, если истинно выражение1
elseif
% выполняются, если истинно выражение2
.
elseif
% выполняются, если истинно выражениеN
end

и записывается следующим образом:

x = 5;
if x > 0
disp(1); % выполняется, если x > 0
elseif x = 0 и x

Рассмотрим пример использования составных условий. Пусть требуется проверить попадание переменной x в диапазон от 0 до 2. Программа запишется следующим образом:

x = 1;
if x >= 0 & x 2:

x = 1;
if x 2
disp('x не принадлежит диапазону от 0 до 2');
else
disp('x принадлежит диапазону от 0 до 2');
end

Используя логические операторы И, ИЛИ, НЕ, можно создавать разнообразные составные условия. Например, можно сделать проверку, что переменная x попадает в диапазон от −5 до 5, но не принадлежит диапазону от 0 до 1. Очевидно, это можно реализовать следующим образом:

Обратите внимание, что при сложном составном условии были использованы круглые скобки. Дело в том, что приоритет операции И выше приоритета операции ИЛИ, и если бы не было круглых скобок, то условие выглядело бы так: (x >= −5 и x 1. Очевидно, что такая проверка давала бы другой результат от ожидаемого.

Круглые скобки в программировании используются для изменения приоритетов выполнения операторов. Подобно арифметическим операторам, логические также могут быть изменены по желанию программиста. Благодаря использованию круглых скобок, сначала выполняется проверка внутри них, а, затем, за их пределами. Именно поэтому в приведенном выше примере они необходимы для достижения требуемого результата.

Приоритет логических операций следующий:

) — самый высокий приоритет;
И (&) — средний приоритет;
ИЛИ (|) — самый низкий приоритет.

Оператор цикла while

Язык программирования MatLab имеет два оператора цикла: while и for. С их помощью, например, выполняется программирование рекуррентных алгоритмов, подсчета суммы ряда, перебора элементов массива и многое другое.

В самом простом случае цикл в программе организуется с помощью оператора while, который имеет следующий синтаксис:

Здесь означает условное выражение подобное тому, которое применяется в операторе if, и цикл while работает до тех пор, пока это условие истинно.

Следует обратить внимание на то, что если условие будет ложным до начала выполнения цикла, то операторы, входящие в цикл, не будут выполнены ни разу.

Приведем пример работы цикла while для подсчета суммы ряда :

S = 0; % начальное значение суммы
i=1; % счетчик суммы
while i 20 % если S > 20,
break; % то цикл завершается
end
end % конец цикла
disp(S); % отображение суммы 21 на экране

В данном примере второе условие завершения цикла, когда S будет больше 20, записано в самом цикле и с помощью оператора break осуществляется выход из цикла на функцию disp(), стоящую сразу после цикла while.

Второй оператор управления выполнением цикла continue позволяет пропускать выполнение фрагмента программы, стоящий после него. Например, требуется подсчитать сумму элементов массива

a = [1 2 3 4 5 6 7 8 9];

исключая элемент с индексом 5. Такую программу можно записать следующим образом:

S = 0; % начальное значение суммы
a = [1 2 3 4 5 6 7 8 9]; % массив
i=0; % счетчик индексов массива
while i = : :

end

Рассмотрим работу данного цикла на примере реализации алгоритма поиска максимального значения элемента в векторе:

a = [3 6 5 3 6 9 5 3 1 0];
m = a(1); % текущее максимальное значение
for i=1:length(a) % цикл от 1 до конца вектора с
% шагом 1 (по умолчанию)
if m m,
m = a(i); % то m = a(i)
end
end % конец цикла for
disp(m);

В данном примере цикл for задает счетчик i и меняет его значение от 1 до 10 с шагом 1. Обратите внимание, что если величина шага не указывается явно, то он берется по умолчанию равным 1.

В следующем примере рассмотрим реализацию алгоритма смещения элементов вектора вправо, т.е. предпоследний элемент ставится на место последнего, следующий — на место предпоследнего, и т.д. до первого элемента:

a = [3 6 5 3 6 9 5 3 1 0];
disp(a);
for i=length(a):-1:2 % цикл от 10 до 2 с шагом −1
a(i)=a(i-1); % смещаем элементы вектора а
end % конец цикла for
disp(a);

Результат работы программы

3 6 5 3 6 9 5 3 1 0
3 3 6 5 3 6 9 5 3 1

Приведенный пример показывает, что для реализации цикла со счетчиком от большего значения к меньшему, нужно явно указывать шаг, в данном случае, −1. Если этого не сделать, то цикл сразу завершит свою работу и программа будет работать некорректно.

Оцените статью
Adblock detector