MATLB: p edná²ka 2. Datové typy a struktury. TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

MATLB: p°edná²ka 2 Datové typy a struktury

Zbyn¥k Koldovský

Projekt ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050 Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických p°edm¥t·.

Z. Koldovský

MATLB: p°edná²ka 2

ást I Datové typy a struktury

Z. Koldovský


Datové typy a struktury P°ehled typ·: Product Help Fundamentals

→

→

MATLAB

→

Programming

Classes (Data Types)

Z. Koldovský


Numerické, logické a textové datové typy Numerické: p°etypování pomocí

double

int8, uint8, int16, single,

...

Logické Textové:

char,

°et¥zce jako pole typ·

char,

pracujeme s ním

tedy podobn¥ jako s maticemi (spojování, indexování, atd.)

>> s='Ahoj' s = Ahoj >> whos s Name s

Size

Bytes

1x4

8

Class char

>> s(2) ans = h Z. Koldovský


Attributes


double


...

Logické Textové:

char,


char,

pracujeme s ním



Size

Bytes

1x4

8

Class char



Attributes


double


...

Logické Textové:

char,


char,

pracujeme s ním



Size

Bytes

1x4

8

Class char



Attributes

et¥zce >> s=[s ' Honzo'] % spojování s = Ahoj Honzo >> a=['Ahoj';'Honzo'] % chyba - °ádky matice nejsou stejn¥ velké ??? Error using ==> vertcat CAT arguments dimensions are not consistent. >> a=['Ahoj ';'Honzo'] a = Ahoj Honzo >> strcmp(a(1,:),'Ahoj ') % porovnání °et¥zc· ans = 1 Z. Koldovský


Standardní p°íkazy pro práci s °et¥zci

strcmp, strfind, regexp

- porovnávání, vyhledávání,

regulární výrazy, parsování

fprintf, sprintf - formátované výrazy upper, lower - velká/malá písmena eval - vyhodnovení výrazu

Z. Koldovský







Z. Koldovský







Z. Koldovský







Z. Koldovský


Záznamy Datový typ

struct

Automatická denice poloºek

>> s.jmeno='Tomas'; >> s.adresa='Praha'; % nebo >> s=struct('jmeno','Tomas','adresa','Praha') s = jmeno: 'Tomas' adresa: 'Praha' Kaºdý prvek je zárove¬ pole

>> whos s Name s

Size

Bytes

1x1

268 Z. Koldovský

Class struct


Attributes


struct



>> whos s Name s

Size

Bytes

1x1

268 Z. Koldovský

Class struct


Attributes


struct



>> whos s Name s

Size

Bytes

1x1

268 Z. Koldovský

Class struct


Attributes

Záznamy (2)

Pole záznam· (databáze)

>> s(2).jmeno='Ales' s = 1x2 struct array with fields: jmeno adresa >> s(2) ans =

jmeno: 'Ales' adresa: []

Z. Koldovský


Záznamy (3) P°íklad

>> files=dir('*.m') files = 6x1 struct array with fields: name date bytes isdir datenum >> files(1) ans = name: date: bytes: isdir: datenum:

'dft.m' '05-XI-2009 10:59:17' 143 0 7.3408e+005 Z. Koldovský



>> files(1:3).name ans = dft.m ans = funkcef.m ans = pokus.m >> [files(1:3).name] ans = dft.mfunkcef.mpokus.m >> strvcat(files(1:3).name) ans = dft.m funkcef.m pokus.m Z. Koldovský



>> files=dir files = 131x1 struct array with fields: name date bytes isdir datenum >> directory=files([files.isdir]) % pouze adresá°e directory = 7x1 struct array with fields: name date bytes isdir datenum Z. Koldovský


Vícerozm¥zná pole Vícerozm¥rné pole typu

double

>> A=zeros(3,4,5,2); >> A(:,1,2,2) % indexování jako u matic P°íkazy

sum, mean, prod

>> sum(v) % sou£et 1D pole = vektoru >> sum(A) % sou£et sloupc· >> sum(A,n) % sou£et p°es n-tý rozm¥r % n-tý rozm¥r výsledku je 1 Dal²í p°íkazy:

squeeze, reshape, permute

>> squeeze(sum(sum(A,3),2)) % odstraní 1-dimenzionální % rozm¥ry >> reshape(A,12,10) % zm¥na rozm¥r· % po£et prvk· nového pole musí být stejný >> permute(A,[3 4 1 2]) % vým¥na po°adí rozm¥r· Z. Koldovský



double


sum, mean, prod






double


sum, mean, prod





Pam¥óvá pole Pam¥óvá pole:

Cell Arrays

Nejobecn¥j²í moºné: indexovaná pole jejichº prvky jsou libovolného typu a struktury Automatická alokace, indexování pomocí

{, }

>> c{1,1}=randn(3,4); >> c{1,2}=struct('jmeno','Ales'); >> c{1,3}=c c = [3x4 double] [1x1 struct]

{1x2 cell}

Indexování:

>> c(2) % vrací pam¥óvé pole 1x1 na 2. pozici v c >> c{2} % vrací obsah 2. prvku v c >> c{1}(2,3) % (2,3)-prvek v 1. prvku c >> c{3}{1,2}.jmeno(3) % no comment ans = e Spojování: pozor na rozdíl významu Z. Koldovský

{, }

a [,


]


Cell Arrays


{, }


{1x2 cell}

Indexování:


{, }

a [,


]


Cell Arrays


{, }


{1x2 cell}

Indexování:


{, }

a [,


]


Cell Arrays


{, }


{1x2 cell}

Indexování:


{, }

a [,


]


Cell Arrays


{, }


{1x2 cell}

Indexování:


{, }

a [,


]

ást II Programování skript· a funkcí

Z. Koldovský


Skript

ASCII soubory s koncovkou *.m Skript nemá vlastní datový segment Workspace, pracujeme v základním Base Globální prom¥nné: deklarace pomocí p°íkazu

Z. Koldovský


global

Skript


Z. Koldovský


global

Skript


Z. Koldovský


global

Funkce ASCII soubory s koncovkou *.m za£ínající klí£ovým slovem

function Vlastní datový segment Workspace (prom¥nné jsou lokální) Deklarace funkce, vstupních a výstupních prom¥nných

function [a,b,c]=mojefunkce(x,y) % tady je nápov¥da Net°eba denovat datové typy, po£et vstup· a výstup· (deklarací si vstupy a výstupy pouze pojmenováváme, nemusí existovat, m·ºe jich být víc) Po£et vstupních a výstupních prom¥nných: prom¥nné

nargout, pro vstup a varargin, varargout a

nargin

výstup lze pouºít pam¥óvé pole

Vloºené funkce: dal²ím klí£ovým slovem

function

lokální funkci, která ale není vid¥t navenek

Z. Koldovský


denujeme





nargin



function


Z. Koldovský


denujeme





nargin



function


Z. Koldovský


denujeme





nargin



function


Z. Koldovský


denujeme





nargin



function


Z. Koldovský


denujeme





nargin



function


Z. Koldovský


denujeme

Debugging a Proling Breakpointy vkládáme v programovacím editoru, z p°íkazové °ádky je to téº moºné (p°íkaz

dbstop)

av²ak. . .

Lze vkládat i podmín¥né breakpointy Pomáháme si p°íkazy

warning,

echo, disp, keyboard, return,

...

B¥hem debuggingu m·ºeme d¥lat prakticky cokoliv: sledovat a m¥nit prom¥nné, vytvá°et nové, volat p°íkazy . . . zde je zásadní výhoda toho, ºe Matlab je interpret nikoliv p°eklada£ Proler slouºí k m¥°ení £asové náro£nosti

profile clear profile on mujskript mojefunkce(x,y) profile off profile report Z. Koldovský



dbstop)

av²ak. . .


warning,


...





dbstop)

av²ak. . .


warning,


...





dbstop)

av²ak. . .


warning,


...





dbstop)

av²ak. . .


warning,


...




Cykly

Cyklus

for

for i=ind % ind obsahuje hodnoty, které i nabývá % £asto nap° 1:50 % t¥lo cyklu end Lze m¥nit °ídící prom¥nnou v pr·b¥hu, av²ak v dal²ím pr·b¥hu bude mít dal²í hodnotu z pole Cyklus

ind

while

while podminka % podminka je logická hodnota % nap°. a>1 % t¥lo cyklu end

Z. Koldovský


Cykly

Cyklus

for

for i=ind % ind obsahuje hodnoty, které i nabývá % £asto nap° 1:50 % t¥lo cyklu end Lze m¥nit °ídící prom¥nnou v pr·b¥hu, av²ak v dal²ím pr·b¥hu bude mít dal²í hodnotu z pole Cyklus

ind

while

while podminka % podminka je logická hodnota % nap°. a>1 % t¥lo cyklu end

Z. Koldovský


Podmínky

Podmínka

if podminka % t¥lo podmínky elseif podminka2 % t¥lo druhé podmínky elseif podminka3 % t¥lo t°etí podmínky else % jinak end

Z. Koldovský


Podmínka switch

Podmínka

switch

switch vyraz case 1 % t¥lo p°íkazu case {2, 3, 4} % t¥lo p°íkazu otherwise % jinak % t¥lo p°íkazu end Provádí se pouze pravdivé p°ípady, není t°eba ukon£ovat p°ípady pomocí

break

jako je tomu nap°. v C++

Z. Koldovský


Standardní matematické funkce v Matlabu

Standardní názvy:

sin, cos, tan, log, exp, abs, sign

...

Funkce fungují obecn¥ v komplexním oboru Funkce se standardn¥ aplikují po prvcích, výstup má stejný rozm¥r jako vstup

round, ceil, fix, floor minimální prvek a medián: max, mix, median.

Zaokrouhlování: Maximální a

V

p°ípad¥ vektoru je jedno je-li sloupcový nebo °ádkový, u matic fungují po sloupcích, dále viz help. Neslouºí k hledání minim a maxim funkcí (Optimization Toolbox)! T°íd¥ní:

sort

Z. Koldovský



Standardní názvy:


...




V


sort

Z. Koldovský



Standardní názvy:


...




V


sort

Z. Koldovský



Standardní názvy:


...




V


sort

Z. Koldovský



Standardní názvy:


...




V


sort

Z. Koldovský



Standardní názvy:


...




V


sort

Z. Koldovský


ást III Vektorizace a skládání výraz· a p°íkaz·

Z. Koldovský


Vektorizace a skládání výraz· a p°íkaz·

V Matlabu se obecn¥ snaºíme vyhnout cykl·m. Jsou pomalé, vytvá°í zbyt¥£n¥ dlouhý kód, m·ºe nastat problém s doalokováváním. Nap°.

y=[]; % prázdné pole for x=1:10000 y=[y x]; % na konec pole y p°idáme prvek x end V cyklu

for

£asto zpracováváme postupn¥ v²echny prvky pole,

tzv. po prvcích. To lze £asto °e²it vektorizovaným výrazem. Jiº známý p°íklad z minulé p°edná²ky: vyhledávání prvk· pomocí logického indexování.

Z. Koldovský





for



Z. Koldovský





for



Z. Koldovský


Vektorizace a skládání výraz· a p°íkaz· P°íklad: Výpo£et log10 (x ) na intervalu [0.01,10] s krokem 0.01

index=0; for x=0.01:0.01:10 index=index+1; y(index)=log10(x); end versus

x=0.01:0.01:10; y=log10(x); versus

y=log10(0.01:0.01:10);

Z. Koldovský


Vektorizace a skládání výraz· a p°íkaz· P°íklad: Výpo£et sin

2 (x ) cos(x )

na intervalu [1,20] s krokem 0.1

index=0; for x=1:0.1:20 index=index+1; y(index)=sin(x)^2*cos(x); end versus

x=1:0.1:20; y=sin(x)^2*cos(x); % toto je ²patn¥! y=sin(x).^2.*cos(x);

Z. Koldovský


Vektorizace a skládání výraz· a p°íkaz· P°íklad: Ode£tení °ádkových pr·m¥r· z °ádk· matice A

for i=1:size(A,1) for j=1:size(A,2) prumer=0; for k=1:size(A,2) prumer=prumer+A(i,k); end prumer=prumer/size(A,2); A(i,j)=A(i,j)-prumer; end end % tohle je katastrofa: zápo£et nikdy! versus

for k=1:size(A,1) A(k,:)=A(k,:)-mean(A(k,:)); end Z. Koldovský


Vektorizace a skládání výraz· a p°íkaz· P°íklad: Ode£tení °ádkových pr·m¥r· z °ádk· matice A

A = A - repmat(mean(A,2),1,size(A,2)); % repmat vytvá°í pole "dlaºdicováním" první prom¥nné versus

A = A - mean(A,2)*ones(1,size(A,2)); % £astý trik s vyuºitím maticového násobení versus

A = bsxfun(@minus,A,mean(A,2)); % pouºití speciální funkce bsxfun

Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických p°edm¥t·,

který je spolunancován Evropským sociálním fondem a státním rozpo£tem R. Z. Koldovský


MATLB: p edná²ka 2. Datové typy a struktury. TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Recommend Documents