Основы программирования в системе MATLAB

В.Г. Кошкидько, А.И. Панычев

ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ 

В СИСТЕМЕ MATLAB

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

В.Г. Кошкидько, А.И. Панычев

ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ 

В СИСТЕМЕ MATLAB

Учебное пособие

Таганрог

Издательство Южного федерального университета

2016

УДК 004.432(075.8)
ББК 32.973я73

К762

Печатается по решению

редакционно-издательского совета Южного федерального университета

Рецензенты:

кандидат технических наук, доцент кафедры теоретических основ 
радиотехники Института радиотехнических систем и управления 

Южного федерального университета Лабынцев А.В.;

кандидат химических наук, доцент Таганрогского политехническо
го института (филиал Донского государственного технического 

университета) Телеш А.Д.

Кошкидько, В. Г.

К762
Основы программирования в системе MATLAB : учебное

пособие / Кошкидько В. Г., Панычев А. И. ; Южный федеральный университет. – Таганрог : Издательство Южного 
федерального университета, 2016. – 84 с.

ISBN 978-5-9275-2048-0

Учебное пособие содержит описание среды программирования 

MATLAB, адаптированное к обучению студентов, для которых 
программирование не является будущей профессией, а лишь служит инструментом решения задач в их профессиональной предметной области. Закреплению навыков алгоритмизации, математического и компьютерного моделирования способствует практикум,
состоящий из пяти расчетных работ. 

Предназначено для обучающихся по образовательным програм
мам бакалавриата по направлениям «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» и «Радиотехника».

ISBN 978-5-9275-2048-0
УДК 004.432(075.8)

ББК 32.973я73

© Южный федеральный университет, 2016
© Кошкидько В.Г., Панычев А.И., 2016

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих 

дисциплину «Информатика и информационные технологии» и родственные дисциплины, входящие в образовательные программы 
бакалавриата по направлениям подготовки «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» и «Радиотехника».

Пособие содержит описание высокоуровневого языка и интер
активной среды для программирования MATLAB, адаптированное 
к обучению студентов, для которых программирование не является 
будущей профессией, а лишь служит инструментом решения задач 
в их профессиональной предметной области. 

Основная цель учебного пособия – закрепление и углубление 

теоретических знаний, полученных студентами при изучении дисциплины, приобретение практических навыков алгоритмизации и 
программирования, освоения основных этапов решения инженерных и научных задач с использованием вычислительных средств.

Помимо теоретических сведений по каждой теме пособие со
держит методические рекомендации по выполнению домашнего и 
практического заданий, контрольные вопросы для проверки уровня 
знаний и самоконтроля студентов. 

Отличительной особенностью учебного пособия является его 

направленность на решение задач, относящихся к областям радиотехники и инфокоммуникационных технологий. В качестве объектов исследования использованы электрические цепи, в качестве 
конкретных задач – расчеты электротехнических параметров, таких 
как коэффициент передачи, временные диаграммы, нагрузочные 
характеристики и другие. В частности, задачи, направленные на 
изучение линейных, ветвящихся и циклических алгоритмов, демонстрируют возможность постановки различных исследовательских задач на одном объекте исследования – одной и той же электрической цепи.

Пособие обеспечивает возможность индивидуализации обуче
ния студентов. Каждый обучающийся имеет возможность самостоятельно проработать изучаемый материал, закрепить свои знания с 
помощью контрольных вопросов по теме.

ТЕМА 1: ОСНОВЫ РАБОТЫ В MATLAB

1.1. Основные теоретические сведения и интерфейс

пользователя системы MATLAB

Исторически MATLAB разрабатывался как диалоговая среда 

для матричных вычислений (MATrix LABoratory). MATLAB как 
язык программирования был разработан Кливом Моулером (Cleve 
Moler) в конце 1970-х годов в Университете Нью-Мексико. Инженер Джон Литтл (John N. (Jack) Little) объединился с Кливом 
Моулером и Стивом Бангертом (Steve Bangert) и совместными усилиями они переписали MATLAB на язык C и основали в 1984 году 
компанию The MathWorks для дальнейшего развития MATLAB. 

В состав MATLAB входят интерпретатор команд, графическая 

оболочка, редактор-отладчик, библиотеки команд, компилятор, 
символьное ядро пакета Maple для проведения аналитических вычислений, математические библиотеки MATLAB на C/C++, генератор отчетов и богатый инструментарий (Toolboxes) [1-9]. 

Работа в среде MATLAB может осуществляться в двух режимах

[1]:

в режиме калькулятора, когда вычисления осуществляются 
сразу после набора очередного оператора или команды 
MATLAB; при этом значение результатов вычисления могут 
присваиваться некоторым переменным, или результаты получаются непосредственно, без присваивания (как в обычных 
калькуляторах);


в программном режиме, путем вызова имени программы, 
написанной на языке MATLAB, предварительно составленной и 
записанной на диске, которая содержит все необходимые команды, обеспечивающие ввод данных, организацию вычислений 
и вывод результатов на экран.
В обоих режимах пользователю доступны практически все вы
числительные возможности системы, в том числе по выводу информации в графической форме. Программный режим позволяет 
сохранять разработанные вычислительные алгоритмы и, таким образом, повторять вычисления при других входных данных.

Интерфейс MATLAB соответствует современным канонам про
граммирования (рис. 1.1). Он является многооконным и имеет 

средства прямого доступа к различным компонентам системы [2]. 
Наиболее употребительны следующие кнопки панели инструментов:

New M-file – выводит пустое окно редактора m-файлов;
Open file – открывает окно для загрузки файлов MATLAB;
Simulink – открывает окно браузера библиотек Simulink;
Help – открывает окно справки.

Эти функции дублируются в простом меню системы MATLAB.

В левой части окна системы расположены окна с вкладками до
ступа к компонентам системы Launch Pad>Workspace, вкладками 
текущей директории Current Directory и истории сессии History. 
Они обеспечивают оперативный контроль за состоянием системы. 
Выводимые на экран окна интерфейса MATLAB могут быть включены или отключены из пункта меню View.

Работа в системе MATLAB организуется через командное окно 

Command Window, которое появляется при запуске программы. В 
процессе работы данные располагаются в памяти Workspace в виде матриц. 

Рис. 1.1. Интерфейс программы MATLAB

1.2.
Работа в командном режиме: запуск системы и простые

вычисления в MATLAB

MATLAB обычно запускается из главного меню операционной 

системы Windows или активизацией ярлыка с логотипом системы 
на рабочем столе Windows. После запуска MATLAB на экране появляется основное окно системы MATLAB. Оно имеет обычные 
средства управления размерами, скрытия и закрытия. В окне командного режима показано окно About MATLAB, которое выводится одноименной командой в позиции Help меню и позволяет 
уточнить версию системы.

Система готова к проведению вычислений в командном режиме.
Интерпретирующий язык программирования системы MATLAB 

создан таким образом, что любые (подчас весьма сложные) вычисления можно выполнять в режиме прямых вычислений, то есть без 
подготовки программы пользователем. При этом MATLAB выполняет функции суперкалькулятора и работает в режиме командной 
строки.

Пользовательский интерфейс системы MATLAB многооконный 

и имеет ряд средств прямого доступа к различным компонентам 
системы [1,2]. Основную часть окна приложения занимает командное окно (Command Window), в котором расположена строка ввода, начинающаяся специальным маркером – символами «>>». В 
ней записываются команды для выполнения системой. В левой части окна приложения расположено окно истории команд 
(Command History), в котором отображаются вводимые пользователем команды. При необходимости эти команды можно снова выполнить, сделав двойной щелчок мыши по нужной команде в окне 
истории команд.

Основные правила работы в командном режиме [1-3]:
1) При наборе команд пользователь может использовать кла
виши [↑], [↓], [Home], [End], [Delete], [BackSpace] для перемещения по строке ввода или удаления символов. 

2) Для отмены ввода (очистки строки ввода) используется 

клавиша [Esc]. 

3) Следует обратить внимание на применение клавиш [↑], [↓]. 

Они используются для подстановки после маркера строки 
ввода ранее введенных команд, например для их исправления, дублирования или дополнения. При этом указанные 

клавиши обеспечивают перелистывание ранее введенных 
строк снизу вверх или сверху вниз. 

4) Ввод команды завершается нажатием клавиши [Enter], при 

этом MATLAB сразу же выполняет команду и выводит в 
следующей строке результат. 

5) Для того чтобы результат не выводился на экран, в конце 

команды ставится символ «;». 

6) Если команда слишком длинная, то можно перенести часть 

ее на новую строку. Для этого в месте переноса нужно поставить пробел и троеточие «…», а затем с новой строки 
продолжить запись команды.

7) Для очистки командного окна используется команда clc.
Работа с системой носит диалоговый характер и происходит по 

правилу «задал вопрос – получил ответ». Пользователь набирает на 
клавиатуре вычисляемое нажатием клавиши ENTER. В качестве 
примера покажем несколько простейших и вполне очевидных вычислений:

MATLAB – пример:

>> 2+3
ans =
5

>> sin(1)
ans =
0.8415

>> V=5
V =

5

>> V^2
ans =

25

Даже из таких простых примеров можно сделать некоторые выводы:

1.
для указания ввода исходных данных используется символ 
«>>»;

2.
данные вводятся с помощью простейшего строчного редактора;

3.
для блокировки вывода результата вычислений некоторого 
выражения после него надо установить знак «;» (точка с запятой);

4.
если не указана переменная для значения результата вычислений, то MATLAB назначает такую переменную с именем 
ans (от answer (ˈansər) – ответ), которая позволяет вывести 
результат вычислений.

5.
знаком присваивания является привычный математикам 
знак равенства «=», а не комбинированный знак «:=», как во 
многих других языках программирования и математических системах (например, PASCAL или DELPHI);

6.
встроенные функции (например, sin) записываются строчными буквами, и их аргументы указываются в круглых 
скобках;

7.
результат вычислений выводится в строках вывода (без 
знака «>>»);

Как видно из приведенных примеров, ввод исходных выраже
ний для вычислений в системе MATLAB осуществляется в самом 
обычном текстовом формате.

В этом же формате выдаются результаты вычислений, за ис
ключением графических. 

Все расчеты в MATLAB выполняются с двойной точностью, а 

для представления чисел на экране имеются разные форматы. 
Нужный формат может быть определен в меню File>Preferences, 
либо при помощи команды format. Существующие способы представления чисел приведены в табл. 1.1. 

1.3.
Переменные и константы в MATLAB

Константа – это предварительно определенное числовое или 

символьное значение, представленное уникальным именем (идентификатором) [1]. Числа (например, 1, –2 и 1.23) являются безымянными числовыми константами.

Символьная константа – это цепочка символов, заключенных 

в апострофы [9], например:
'Решение квадратного уравнения!'
'Привет!'
'2+3'