scilab учебник. Учебник Scilab. Учебник Для студентов по дисциплин Базовые средства математических пакетов
 Скачать 5.73 Mb.
|
|
Примитив – это внешняя откомпилированная функция, которая может быть реализована средствами Scilab, C++, Фортран или любого другого языка программирования, причем вызов такой функции осуществляется через спе- циальный шлюз Scilab. В Scilab шлюз – это функция C++ или Fortran, которая позволяет пользователю соединять интерпретатор с набором библиотечных функций, чтением входных параметров, заданных пользователем, и записью выходных аргументов, затребованных пользователем. Далее в этом разделе будут рассмотрены правила описания простейших сценариев и встроенных в них функций, являющихся частью сценария, а также запись их в sce -файлы, загрузку их из файла в оперативную память и выпол- нение загруженных сценариев. Инструментом создания и отладки сценариев и встроенных в сценарии функций является редактор SciNotes. Этот редактор является одним из основ- ных компонентов системы Scilab, и вместе с файловой системой, обеспечива- ющей хранение сценариев, макросов и примитивов, а также алгоритмиче- скими средствами, и является системой программирования Scilab. Обратите внимание, что sce -файлы – это текстовые файлы, в которых могут хра- ниться сценарии, созданные с помощью встроенного редактора SciNotesили любого другого текстового редактора. Самые простые функции пользователя, встроенные в программный код Командного окна или сценарий, можно создать, используя оператор deff. Независимо от способа создания функции, следует помнить, что сначала функ- цию следует описать с формальными параметрами, а затем обратиться к ней с фактическими параметрам. Следует помнить, что все входные параметры функций (фактические параметры) пе- ред обращением к ней должны быть обязательно определены (заданы конкретные зна- чения). deff – Описание и вызов однострочной функции В соответствии с синтаксисом Scilab описание функции с использова- нием deff должно располагаться в одной строке командного кода, поэтому назовем ее однострочной функцией. Начинается описание с ключевого слова deff и имеет следующий формат: deff('[y1,…,yn]=ИмяФункции(x1,…,xk)','y1=Выражение1,…,yn=Выражениеn'), где: x1,…,xk – СписокВходныхФормальныхПараметров; y1,…,yn – СписокВыходныхФормальныхПараметров (для одного вы- ходного параметра квадратные скобки необязательны); 54 Выражение1,…,Выражениеn – список выражений, по которым определяются вы- ходные параметры функции. Если описание функции не умещается в одной строке экрана, то ее можно перенести, используя символы переноса – три точка (…). Параметры передаются системе в виде строк, которые затем разбива- ются на лексемы и из которых Scilab строит однострочную функцию. При описании функции deff в выражениях для вычисления выходных параметров мо- гут использоваться не только входные параметры функции, но и выходные пара- метры, вычисленные в предыдущих выражениях этой функции, а также переменные, определенные в Командном окне. Обращение к функции, описанной с помощью deff , производиться из программного кода: [z1,…,zn] = ИмяФункции(p1,…,pk) [z1,…,zn] = ИмяФункции(p1,…,pk);, где: p1,…,pk – СписокВходныхФактическихПараметров функции; z1,…,zn – СписокВыходныхФактическихПараметров (для одного выходного параметра квадратные скобки необязательны). В первом случае на экран выводятся значения всех выходных парамет- ров (причем вывод начинается с последнего), а во втором – вывод значений параметров гасится точкой с запятой, но в переменных z1,…,zn сохраняются все вычисленные значения выходных параметров. Если вызов функции осуществляется без указания имен выходных пара- метров ( ИмяФункции(p1,…,pk )) , то результат отображается в переменной ans , зна- чение которой равно значению последнего выходного параметра. Именно по- этому такое обращение к функции рекомендуется применять к функции только с одним выходным параметром. Обращение по имени функции можно использовать не только при выводе результата, но в записи арифметических выражений внутри его описания (рис.1.2.5.1). --> // Использование deff для описания функции --> // с одним выходным параметром --> --> deff('y = f1(x1, x2)','y = sin(x1) + a * x2'); --> --> a = 2; //Определение переменной a, используемой в выражении функции --> r = f1(2, 3)//Обращение к функции f1 r = 6.9092974 --> 55 --> f1(2, 3) // Обращение к функции f1 ans = 6.9092974 --> --> d = 1 + f1(2,3) // илиd=1+ans d = 7.9092974 --> // Использование deff для описания функции --> // с двумя выходными параметрами --> --> deff('[y1, y2] = ff1(x1, x2)', 'y1 = sin(x1) + x2; y2 = cos(x2) + y1'); --> --> [z1, z2] = ff1(2, 3) // Обращение к функции f2 в командной строке z2 = 2.9193049 z1 = 3.9092974 --> --> z = z1 + z2 // Использование результатов выполнения функции z = 6.8286024 --> --> ff1(2, 3) // В ans сохраняется значение первого выходного параметра ans = 3.9092974 Рис. 1.2.5-1 Использование deff для описания однострочной функции пользователя в Командном окне Описание функции с помощью deff используется, как правило, если функция имеет один или два выходных параметра, а выражения для их вычис- лений достаточно короткие. В противном случае описание функции либо пол- ностью не видно в Командном окне, либо строка должна быть перенесена с использованием символов три точки (…), что затрудняет чтение и контроль за правильностью ввода. Громоздкие выражения принято вычислять по частям, но тогда для вычисления значения одного выходного параметра требуется не один, а несколько операторов, что не соответствует формату описания функ- ции с помощью deff . Описание функции с помощью function в данном случае предпочтительнее, поскольку оно может занимать несколько строк. Наряду с рассмотренными выше способами создания внутренних встра- иваемых функций пользователя в Командном окне, в Scilab имеется возмож- ность создания функций с использованием текстового редактора SciNotes, ко- торый позволяет сохранить содержимое его окна в виде sce -файла. В этом слу- чае сохраненный файл можно многократно подключать и использовать в дру- гих сеансах работы. 56 Прежде чем перейти к правилам описания и вызова сценариев, а также записи их в sce -файлы, рассмотрим элементы редактора SciNotes и их исполь- зование при создании и выполнении сценариев. Средства Редактора SciNotes Для работы с редактором его необходимо открыть (активировать). Это можно сделать элементом SciNotes инструментальной панели Scilab, в ре- зультате чего открывается окно редактора SciNotes (рис. 1.2.5-2). Рис. 1.2.5-2 Окно редактора SciNotes для создания сценария Меню редактора SciNotes содержит следующие элементы: Файл – включает команды, которые позволяют создавать новый до- кумент, открывать существующий или последний сохраненный доку- мент, и другие. Правка – включает команды, которые позволяют работать с текстом в окне редактора: отменить действие, повторить, вырезать, копиро- вать, вставить и другие. Формат – включает команды, которые позволяют осуществить фор- матирование документа: сделать или удалить отступ, удалить про- белы в конце строки, сменить регистр, добавить или удалить коммен- тарий, заменить одинарные кавычки на двойные. Настройка – включает команды, которые позволяют выполнить те- кущую кодировку файла, настройку шрифтов и цвета. Окно – включает инструменты копирования или отделения вкладки в новое окно, включение или отключение разделителя на две колонки и другое. Выполнить – включает команды, которые позволяют выполнить со- зданный файл и сохранить в текущем каталоге, а также выполнять выделенную часть файла. Справка – о редакторе SciNotes. 57 Элементы панели инструментов дублируют часто используемые ко- манды меню SciNotes, и позволяют, например, открывать, сохранять, редак- тировать, запускать и осуществлять отладку созданного документа и многое другое. Для редактирования содержимого ранее созданного и записанного в sce - файл сценария и, необходимо открыть этот файл либо выполнив команду От- крыть элемента меню Файл, либо щелкнув мышкой на соответствующий эле- мент панели инструментов , либо двойным щелчком мышки на Имя файла в окне Обозреватель файлов. При использовании команды Открыть открывается окно Open (рис.1.2.5-3), в строке Filename которого необходимо ввести имя открываемого файла и щелкнуть по кнопке Open (или вызвать его двойным щелчком в поле текущей директории). Рис. 1.2.5-3 Окно Open (Открыть) Запись созданного сценария в sce -файл осуществляется либо командой Сохранить как…элемента меню Файл, либо выбором соответствующего эле- мента панели инструментов . В открывшемся одноименном окне требуется выбрать путь сохранения программного кода и ввести его имя, а затем щелк- нуть по кнопке Save (рис. 1.2.5-4). Следует помнить, что по умолчанию все файлы записываются с расширение *. sce Рис. 1.2.5-4 Окно Сохранить как… 58 Для сохранения программного кода после его редактирования необхо- димо выполнить команду Сохранить элемента меню Файл или щелкнуть по соответствующему элементу панели инструментов . Отметим, что одновременно в редакторе могут быть загружено не- сколько сценариев, что отражается на вкладках, расположенных в строке над полем ввода текста, где перечислены имена загруженных и создаваемых сце- нариев. Переход между вкладками с соответствующим отображением про- граммного кода в окне Редактора можно произвести щелчком по вкладке с именем нужного сценария. Следует помнить, что в первых строках любого создаваемого sce -сценария, нужно вво- дить комментарии о назначении программного кода. Создание, сохранение и выполнение сценариев Для создания нового сценария достаточно открыть SciNotes и ввести в команды, например, необходимые для построения простейшего графика (рис. 1.2.5-5.). Рис. 1.2.5-5 Сценарий РИС1524 , содержащий команды для построения графика Для сохранения только что созданного сценария следует щелкнуть по элементу инструментальной панели Редактора Сохранить как…, затем в со- ответствующей 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. 1.2.5-5 показан сценарий РИС1525 , созданный в редак- торе SciNotes. 59 Загрузка и запуск сценария, сохраненного в sce- файле, осуществляется из Командного окна по его имени с указанием пути к этому файлу. Жела- тельно 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 необязатель- ным, 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 инструкций Scilab. Вывод строк сценария в Командное окно и результаты ра- боты инструкций Scilab можно также включать и отключать с помощью встро- енной функции Scilab mode Следует обратить внимание, что при отсутствии параметра РежимОтображения команда exec может 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 вы- вод кода сценария. Следует помнить, что если выполнение сценария требует задания начальных значе- ний для используемых переменных, то это необходимо сделать перед запуском файла сценария на выполнение. Чтобы выполнить сценарий – РИС1524.sce , который предназначен для по- строения графика, следует предварительно загрузить файл с именем РИС1524.sce (рис. 1.2.5-6). --> // Подключение и выполнение сценария РИС15206.sce --> --> clear --> exec ('РИС15206.sce', 0); 60 Рис. 1.2.5-6 Результат выполнения сценария с именем РИС1524.sce Сценарии и встроенные функции Общая структура сценария со встроенными в него внутренними функ- циями может быть следующей: // 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 n вход- ными и k выходными параметрами имеет следующий формат: function [y1,…,yk] = ИмяФункции(x1,…,xn) // Комментарии, описывающие назначение функции и ее параметров ... ТелоФункции ... y1 = Выражение1; ... yk = Выражениеk; ... endfunction 61 где: x1,…,xk – список входных формальных параметров функции (если функ- ция не имеет входных параметров, тогда после имени функции указываются пустые скобки); y1,…,yn – список выходных формальных параметров (для од- ного 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) Первый формат предусматривает необходимость вычисления в теле функции k значений, которые в результате выполнения функции присваива- ются k выходным параметрам и выводятся на экран (или только сохраняются под их именами в случае, если после обращения к функции стоит точка с за- пятой, которая гасит их вывод). Второй формат используется, если функция имеет только один выход- ной параметр. Формат практически идентичен первому, но здесь имя выход- ного 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 |