Bài giảng Tin học chuyên ngành - Chương 3: Lập trình trong Matlab - Hoàng Xuân Dương
Bài giảng Tin học chuyên ngành
76
Õ
CHƯƠNG 3:
Giảng viên: Hoàng Xuân Dương
38
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
77
I. PHẦN TỬ CƠ BẢN
II. HÀM TOÁN HỌC
III. CÁC DẠNG FILE
IV. BIỂU THỨC QUAN HỆ VÀ LOGIC
V. CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
VI. BÀI TẬP
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
78
I. PHẦN TỬ CƠ BẢN
1. Giới hạn của các giá trị tính toán trong Matlab
Đối với phần lớn máy tính, khoảng giá trị cho phép từ
10-323 đến 10308.
Nếu có giá trị tràn số mũ trên, nó được biểu diễn bởi
inf (số vô hạn)
Nếu tràn mũ dưới, nó được biểu diễn là 0
Chia cho 0 là toán tử không hợp lệ, kết quả là inf.
Matlab sẽ cảnh báo và sử dụng giá trị inf để tính tiếp.
39
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
79
I. PHẦN TỬ CƠ BẢN
2. Biến string:
Chuỗi ký tự được đặt giữa 2 dấu nháy đơn
Chuỗi ký tự là một mảng nhiều ký tự. Ký tự được lưu
dưới dạng mã ASCII.
>> name= ‘Trường Đại học DL Công Nghệ Sài Gòn’
Có thể truy xuất đến từng phần tử chuỗi
>> fprintf (‘Trường tôi là %s\n’, name(8:35));
Kết hợp các string tạo string mới
>> text1=‘Tôi học tại’; text=[text1 ‘ ’ name];
Nhập string từ bàn phím:
>> str= input(‘Nhap vao mot chuoi’,’s’);
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
80
I. PHẦN TỬ CƠ BẢN
2. Biến string:
Các lệnh với biến string:
Hàm
char
Ý nghĩa
Tạo mảng ký tự
double
Đổi chuỗi sang mã ASCII
Đổi số sang chuỗi
num2str
str2num
int2str
Đổi chuỗi sang số
Đổi số nguyên sang chuỗi
Đổi chuỗi sang ma trận
Đổi ma trận sang chuỗi
str2mat
mat2str
40
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
81
II. HÀM TOÁN HỌC
1. Hàm toán học cơ bản
Hàm
Ý nghĩa
round
Làm tròn về số nguyên gần nhất
Làm tròn về 0
fix
floor
Làm tròn nhỏ hơn
Làm tròn lớn hơn
ln(x)
ceil
log(x)
log10(x)
pow2(x)
nextpow2(N)
log thập phân
Lũy thừa cơ số 2
Tìm p: 2p=N
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
82
II. HÀM TOÁN HỌC
1. Hàm toán học cơ bản
Ví dụ:
>> a=[-1.9 -0.2 3.4 5.6 7 2.4 +3.6i];
>> fix(a)
-1.0000 0 3.0000 5.0000 7.0000 2.0000 0+3.0000i
>> ceil(a)
-1.0000 0 4.0000 6.0000 7.0000 3.0000 0+4.0000i
>> floor(a)
-2.0000 -1.0000 3.0000 5.0000 7.0000 2.0000 0+3.0000i
>> round(a)
-2.0000 0 3.0000 6.0000 7.0000 2.0000 0+4.0000i
41
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
83
II. HÀM TOÁN HỌC
2. Hàm lượng giác cơ bản:
Hàm
sin(x)
Ý nghĩa
sin của x khi x có đơn vị radian
cos của x khi x có đơn vị radian
tan của x khi x có đơn vị radian
∈[-π/2,π/2] khi x ∈ [-1,1]
∈[0,π] khi x ∈ [-1,1]
cos(x)
tan(x)
asin(x)
acos(x)
atan(x)
khi x ∈ [-π/2,π/2]
Đổi radian sang độ và ngược lại:
angle_degrees=angle_radians*(180/pi)
angle_radians=angle_degrees*(pi/180)
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
84
III. CÁC DẠNG FILE
1. Script file (m file):
Các chương trình, thủ tục bao gồm các dòng lệnh theo
một thứ tự nào đó do người sử dụng viết ra được lưu
trong các file *.m. Được gọi là script file
Dùng trình soạn thảo edit của Matlab để viết hàm
Lưu dưới dạng ASCII
Có thể chạy giống các lệnh, thủ tục của Matlab
42
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
85
Ví dụ: tập tin canhhoa.m có nội dung như sau:
% M-file script tao ra 4 hinh canh hoa
theta=-pi:0.01:pi;
rho(1,:)=2*sin(5*theta).^2;
rho(2,:)=cos(10*theta).^3;
rho(3,:)=sin(theta).^2;
rho(4,:)=5*cos(3.5*theta).^3;
for i=1:4
polar(theta,rho(i,:))
pause
end
Trong command window:
>> help canhhoa
M-file script tao ra 4 hinh canh hoa
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
86
>> echo on
>> canhhoa
theta=-pi:0.01:pi
rho(1,:)=2*sin(5*theta).^2;
rho(2,:)=cos(10*theta).^3;
rho(3,:)=sin(theta).^2;
rho(4,:)=5*cos(3.5*theta).^3;
for i=1:4
polar(theta,rho(i,:))
pause
polar(theta,rho(i,:))
pause
polar(theta,rho(i,:))
pause
polar(theta,rho(i,:))
pause
43
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
87
III. CÁC DẠNG FILE
2. Hàm và tạo hàm trong Matlab:
Giống như script file. Cấu trúc tổng quát của hàm:
function [y1,y2,…]=function_name (a,b,c…)
% help text in the usage of the function
%.......
:
end
Có thể chỉ là một nhóm dòng lệnh hay nhận vào các
đối số và trả về kết quả
Có thể gọi hàm từ các hàm, script khác
Các biến trong hàm là các biến cục bộ
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
88
Qui tắc viết hàm M-files:
1) Bắt đầu bằng từ function, sau đó lần lượt các tham số đầu
ra, dấu bằng, tên hàm và các tham số đầu vào
2) Một số dòng sau tên hàm bắt đầu bằng dấu % là các dòng
chú thích về cách dùng hàm, nó được bỏ qua khi chạy.
Được hiển thị khi lệnh help yêu cầu hàm
3) Matlab có thể chấp nhận nhiều tham số ngõ vào và tham
số ngõ ra
4) Nếu hàm trả về nhiều hơn một giá trị, các giá trị được trả
về như một vector
5) Nếu hàm nhận nhiều tham số ngõ vào, các tham số sẽ
được liệt kê trong dấu ngoặc đơn
6) Kết thúc hàm là phát biểu ‘end’
44
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
89
III. CÁC DẠNG FILE
2. Hàm và tạo hàm trong Matlab (tt)
Ví dụ 1:
Thực hiện hàm luythua.m như sau:
function y=luythua(a,b)
% Ham tinh a^b
y=a^b;
Trong command window:
>> luythua(2,3)
ans = 8
>> c=luythua(4,2)
c = 16
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
90
III. CÁC DẠNG FILE
2. Hàm và tạo hàm trong Matlab (tt)
Ví dụ 2:
Để giải phương trình bậc 2: ax2+bx+c=0. Thực hiện hàm
tính nghiệm như sau, lưu với tên quadroot.m
function [x1,x2]=quadroot(a,b,c)
% Hàm tính nghiệm của phương trình bậc 2
radical=sqrt(b^2-4*a*c);
x1=(-b+radical)/(2*a);
x2=(-b-radical)/(2*a);
45
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
91
III. CÁC DẠNG FILE
2. Hàm và tạo hàm trong Matlab (tt)
Chương trình có tên ptbac2.m có nội dung như sau:
disp('Chuong trinh giai phuong trinh bac 2: ax^2+bx+c=0');
a=input('Nhap a: ');
b=input('Nhap b: ');
c=input('Nhap c: ');
[x1,x2]=quadroot(a,b,c);
% gọi hàm quadroot
disp('Nghiem cua phuong trinh: ');
fprintf('x1=%f\n',x1);
fprintf('x2=%f\n',x2);
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
92
III. CÁC DẠNG FILE
2. Hàm và tạo hàm trong Matlab (tt)
Trong Command window:
>> [a,b]=quadroot(1,-3,2)
a = 2
b = 1
>> ptbac2
Chuong trinh giai phuong trinh bac 2: ax^2+bx+c=0
Nhap a: 1
Nhap b: -3
Nhap c: 2
Nghiem cua phuong trinh:
x1=2.000000
x2=1.000000
Gảng vnHng Xuân Dưng
46
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
93
III. CÁC DẠNG FILE
3. File dữ liệu:
Matlab phân biệt 2 loại dữ liệu khác nhau:
Mat-files: thích hợp cho dữ liệu chương trình Matlab.
Phần mở rộng là .mat
>> save <tên file> <tên ma trận>;
>> load <tên file>;
ASCII files: cho dữ liệu được chia sẻ với các chương
trình khác. Phần mở rộng là .dat
>> save <tên file>.dat <tên ma trận> /ascii;
>> load <tên file>.dat;
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
94
IV. BIỂU THỨC QUAN HỆ VÀ LOGIC
1. Các phép toán quan hệ:
Toán tử
<
Ý nghĩa
Nhỏ hơn
<=
>
Nhỏ hơn hoặc bằng
Lớn hơn
>=
==
~=
Lớn hơn hoặc bằng
Bằng
Không bằng
Phép so sánh 2 ma trận là so sánh từng phần tử. Kết quả
sinh ra ma trận {0,1} cùng cỡ. Nếu phép so sánh đúng,
các phần tử =1, ngược lại thì các phần tử bằng 0
Gảng vnHng Xuân Dưng
47
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
95
IV. BIỂU THỨC QUAN HỆ VÀ LOGIC
1. Các phép toán quan hệ (tt)
Ví dụ:
>> a=[3 4 3; 4 5 6];
>> b=[1 2 3; 7 8 6];
>> a==b
ans =
0
0
0
0
1
1
>> a>b
ans =
1
0
1
0
0
0
>> a>=b
ans =
1
0
1
0
1
1
Giảng viên: Hoàng Xuân Dương
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
96
IV. BIỂU THỨC QUAN HỆ VÀ LOGIC
2. Các phép toán logic:
Toán tử
not
Ký hiệu
~
&
|
and
or
Thứ tự các toán tử trong biểu thức logic từ cao đến
thấp là not, and, or. Tuy nhiên có thể dùng ngoặc đơn
để thay đổi
Trong Matlab, tất cả các giá trị khác không đều coi như
đúng (true), còn giá trị 0 được coi như sai (false)
48
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
97
IV. BIỂU THỨC QUAN HỆ VÀ LOGIC
2. Các phép toán logic (tt)
Ví dụ:
>> b=[1 1 0; 1 0 1]
>> a=[0 1 0; 0 0 1]
>> a&b
ans =
0
0
1
0
0
1
>> a|b
ans =
1
1
1
0
0
1
>> ~a
ans =
1
1
0
1
1
0
>> 1 | 0 & ~ 1
Giảng viên: Hoàng Xuân Dương
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
98
IV. BIỂU THỨC QUAN HỆ VÀ LOGIC
3. Các hàm quan hệ và logic:
Hàm
Ý nghĩa
Trả về vector hàng có các phần tử =1 nếu tồn tại bâ't
cu phần tử cột của x khác 0, ngược lại =0
any(x)
Trả về vector hàng có các phần tử =1 nếu tất cả
phần tử cột của x khác 0, ngược lại =0
all(x)
find(x)
exist(‘a’)
Trả về vector chứa chỉ số các phần tử của x khác 0
= 1 nếu a là biến, = 2 nếu là file, = 0 nếu a không
tồn tại…
Trả về ma trận cùng cỡ có các phần tử = 1 nếu các
phần tử tương ứng của x là nan, ngược lại = 0
isnan(x)
Gảng vnHng Xuân Dưng
49
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
99
IV. BIỂU THỨC QUAN HỆ VÀ LOGIC
3. Các hàm quan hệ và logic (tt)
Hàm
Ý nghĩa
Trả về ma trận cùng cỡ có các phần tử = 1 nếu
các phần tử tương ứng của x hữu hạn, = 0 nếu
vô hạn hoặc nan
finite(x)
isempty(x)
isstr(x)
= 1 nếu x rỗng, ngược lại = 0
= 1 nếu x là một chuỗi, ngược lại = 0
So sánh 2 chuỗi, =1 nếu 2 chuỗi giống hệt
nhau, ngược lại =0. Phân biệt hoa-thường, dấu
cách, đầu dòng
strcmp(y1,y2)
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
100
IV. BIỂU THỨC QUAN HỆ VÀ LOGIC
3. Các hàm quan hệ và logic (tt)
Ví dụ:
>> a=[0 1 2; 0 0 3];
>> any(a)
ans = 0
>> all(a)
ans = 0
>> find(a)
ans =
1
0
1
1
3
5
6
50
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
101
IV. BIỂU THỨC QUAN HỆ VÀ LOGIC
3. Các hàm quan hệ và logic (tt)
Ví dụ:
>> a=[nan 12 4 0; inf 3 8 nan]
a = NaN 12
Inf
>> isnan(a)
4
0
3
8 NaN
ans = 1
0
0
0
0
0
0
1
>> finite(a)
ans = 0
0
1
1
1
1
1
0
>> isempty(a)
ans = 0
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
102
IV. BIỂU THỨC QUAN HỆ VÀ LOGIC
3. Các hàm quan hệ và logic (tt)
Ví dụ:
>> text1='Lop HCDH';
>> text2='Lop';
>> text3='HCDH';
>> isstr(text1)
ans = 1
>> strcmp(text1,text2)
ans = 0
>> strcmp(text1,[text2 ' ' text3])
ans = 1
51
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
103
V. CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
1. Lệnh if else elseif:
Có các dạng sử dụng
if biểu thức logic
các phát biểu
end
hoặc
if biểu thức logic
các phát biểu 1
else
các phát biểu 2
end
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
104
V. CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
1. Lệnh if else elseif (tt)
hoặc
if biểu thức logic 1
các phát biểu 1
elseif biểu thức logic 2
các phát biểu 2
end
52
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
105
V. CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
1. Lệnh if else elseif (tt)
Ví dụ 1:
if rem(a,2)==0
disp('la mot so chan')
b=a/2;
end
if n>0
disp('la so duong')
elseif n==0
disp('la so 0')
else
disp('la so am')
end
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
106
V. CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
1. Lệnh if else elseif (tt)
Ví dụ 2: Hàm ngay_trong_thang.m
function y = ngay_trong_thang(th,nam)
if (th==4)|(th==6)|(th==9)|(th==11)
y=30
elseif (th==2)
if (rem(nam,4)~=0)
y=28
else
y=29
end
else
y=31
end
Gảng vnHng Xuân Dưng
53
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
107
V. CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
2. Lệnh switch case:
Chọn nhiều trường hợp
switch biểu thức (vô hướng hay chuỗi)
case trị_1
Các phát biểu 1
case trị_2
Các phát biểu 2
……
otherwise
Các phát biểu khác
end
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
108
V. CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
2. Lệnh switch case (tt)
Ví dụ 1:
switch input_num
case -1
disp(‘negative one’);
case 0
disp(‘zero’);
case 1
disp(‘positive one’);
otherwise
disp(‘other value’);
end
Gảng vnHng Xuân Dưng
54
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
109
V. CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
2. Lệnh switch case (tt)
Ví dụ 2:
switch var
case 1
disp(‘1’);
case {2,3,4}
disp(‘2 or 3 or 4’);
case 5
disp(‘5’);
otherwise
disp(‘something else’);
end
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
110
V. CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
c. Lệnh while:
while biểu thức logic
các phát biểu
end
Ví dụ 1:
n=1;
while prod(1:n) < 1e100
% prod tính tích các phần
n=n+1;
end
% tử cột của vectơ hay
% ma trận
55
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
111
V. CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
4. Lệnh for:
for index=star:increment:end
các biểu thức
end
Ví dụ 1:
x(1)=1;
for i=2:6
x(i)=2*x(i-1);
end
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
112
V. CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
4. Lệnh for (tt)
Ví dụ 2: Chương trình khởi tạo giá trị cho ma trận A(mxn)
for i=1:m
for j=1:n
A(i,j)=i+j;
end
end
56
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
113
V. CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
5. Gián đoạn bằng continue, break và return
•
Trong vòng lặp for hay while, gọi continue thì ngay lập
tức chu trình chuyển sang bước lặp kế tiếp, mọi lệnh
chưa thực hiện của vòng lặp hiện tại sẽ bị bỏ qua
•
•
Lệnh break mạnh hơn, ngừng vòng lặp đang tính
Nếu break sử dụng ngoài vòng lặp for và while, nhưng
nằm trong script file hoặc function thì sẽ dừng tại vị trí
của break
•
Lệnh return sử dụng để kết thúc sớm hàm trước khi
gặp lệnh end
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH TRONG MATLAB
114
V. CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
5. Gián đoạn bằng continue, break và return (tt)
for m=3:1:7
for n=2:1:m-1
if mod(m, n) ~=0
continue;
end
fprintf('%2d không là một số nguyên tố !\n',m)
break;
end
if n==m-1
fprintf('%2d là một số nguyên tố !\n',m)
end
end
57
Tải về để xem bản đầy đủ
36 trang
29960
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Tin học chuyên ngành - Chương 3: Lập trình trong Matlab - Hoàng Xuân Dương", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_tin_hoc_chuyen_nganh_chuong_3_lap_trinh_trong_matl.pdf
