Dieser Artikel soll neuen MATLAB-Benutzern eine grundlegende Einführung in die grafische Darstellung von Daten geben. Es soll nicht jedes Detail der grafischen Darstellung in MATLAB abdecken, aber es sollte genug abdecken, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern. Diese Einführung setzt keine Vorkenntnisse in der Programmierung voraus und erklärt alle gängigen Programmierkonstrukte, die darin verwendet werden.
Schritte
Schritt 1. Machen Sie sich mit MATLAB vertraut
- Semikolon-Operator: Wenn auf einen Befehl ein ';' dann wird die Ausgabe nicht auf dem Bildschirm gedruckt. Dies ist trivial, wenn die Ausgabe eine kurze Zuweisung ist, wie y = 1, wird jedoch problematisch, wenn eine große Matrix erstellt wird. Außerdem sollte das Semikolon immer dann weggelassen werden, wenn eine Ausgabe wie ein Diagramm gewünscht wird.
- Befehl löschen: Es gibt einige nützliche Befehle im Befehlsfenster. Die Eingabe von „clear“im Befehlsfenster nach der >>-Eingabeaufforderung löscht alle aktuellen Variablen, was bei ungewöhnlichen Ausgaben hilfreich sein kann. Sie können auch „clear“gefolgt von einem Variablennamen eingeben, um nur die Daten für diese bestimmte Variable zu löschen.
- Variablentypen: Der einzige Variablentyp in MATLAB ist ein Array. Dies bedeutet, dass Variablen als Zahlenlisten gespeichert werden, wobei die einfachste Liste nur eine Zahl enthält. Im Fall von MATLAB muss die Array-Größe beim Erstellen der Variablen nicht angegeben werden. Um eine Variable auf eine einzelne Zahl zu setzen, geben Sie einfach z =1 ein. Wenn Sie dann zu z addieren möchten, können Sie einfach z[2] = 3 angeben. Sie können dann die an einer beliebigen Position im Vektor gespeicherte Zahl referenzieren, indem Sie z eingeben, wobei „i“die fünfte Position in ist der Vektor. Wenn Sie also den Wert 3 aus dem z-Beispiel erhalten möchten, geben Sie einfach z[2] ein.
- Schleifen: Schleifen werden verwendet, wenn Sie eine Aktion mehrmals ausführen möchten. In MATLAB gibt es zwei Arten von Schleifen, die for-Schleife und die while-Schleife. Beide können normalerweise austauschbar verwendet werden, aber es ist einfacher, eine unendliche while-Schleife als eine unendliche for-Schleife zu erstellen. Ob Sie eine Endlosschleife gemacht haben, erkennen Sie daran, dass Ihr Computer einfach da sitzt und nichts ausgibt, außer dem, was sich in der Schleife befindet.
- For-Schleifen: For-Schleifen in MATLAB haben die Form: "for i = 1:n / do stuff / end" (der Schrägstrich zeigt einen Zeilenumbruch an). Diese Schleife bedeutet n-mal „mache Sachen“. Wenn also jedes Mal „Hallo“gedruckt wird, wenn es die Schleife durchläuft und n 5 ist, dann würde es fünfmal „Hallo“drucken.
- While-Schleifen: While-Schleifen in MATLAB haben die Form: "while-Anweisung ist wahr / mach was / end". Diese Schleife bedeutet „mache Sachen“, während die Aussage wahr ist. Normalerweise hat der Teil "mache Sachen" einen Teil, der die Aussage schließlich falsch machen wird. Um eine while-Schleife wie die obige for-Schleife aussehen zu lassen, geben Sie "while i<=n / do stuff / end" ein.
- Verschachtelte Schleifen: Bei verschachtelten Schleifen befindet sich eine Schleife innerhalb einer anderen Schleife. Das sieht in etwa so aus: "for i = 1:5/ for j = 1:5 / do stuff / end / end". Dies würde fünfmal für j füllen, dann i erhöhen, fünfmal für j füllen, i erhöhen und so weiter.
- Weitere Informationen zu einem Teil dieses Tutorials oder zu MATLAB im Allgemeinen finden Sie in der MATLAB-Dokumentation
Schritt 2. Öffnen Sie MATLAB
Das Fenster sollte so aussehen:
Schritt 3. Erstellen Sie eine neue Funktionsdatei
Sie müssen diesen Schritt nicht ausführen, wenn Sie einfach eine Grundfunktion wie y = sin(x) zeichnen. Fahren Sie in diesem Fall mit Schritt 4 fort. Um eine Funktionsdatei zu erstellen, wählen Sie einfach Neu aus dem Menü Datei und dann Funktion aus dem Dropdown-Menü. Sie sollten ein Fenster erhalten, das wie folgt aussieht. Dies ist das Fenster, in dem Sie Ihre Funktionen schreiben.
Schritt 4. Richten Sie Ihre Funktionsdatei ein
Löschen Sie den Teil [output args] und das "="-Zeichen. Diese sind nur erforderlich, wenn Sie einen Ausgabewert wünschen, der für die grafische Darstellung nicht erforderlich ist. Ändern Sie den Teil "Unbenannt" in den gewünschten Namen Ihrer Funktion. Fügen Sie einen Variablennamen anstelle von "input args" ein. Ich werde ab hier "n" als Eingabeargument verwenden. Sie verwenden diese Variable, um dem Programm mitzuteilen, wie viele Datenpunkte Sie benötigen. Ihr Code sollte ungefähr so aussehen: Sie können die Teile nach den %-Zeichen entweder löschen oder darin belassen, es liegt an Ihnen, da alles, was auf ein '%' folgt, als Kommentar betrachtet wird und vom Computer ignoriert wird, wenn Sie Funktion ausgeführt wird.
Schritt 5. Richten Sie Ihre Daten ein
Dieser Schritt kann auf verschiedene Weise erreicht werden, je nachdem, welche Art von Daten Sie grafisch darstellen möchten. Wenn Sie eine einfache Funktion wie y = sin(x) darstellen möchten, verwenden Sie die einfache Methode. Wenn Sie einen Datensatz haben, der gegen einen ansteigenden x-Wert aufgetragen wird, wie (1, y1), (2, y2), …(n, yn), aber eine variable Anzahl von Punkten verwenden möchten, verwenden Sie den Vektor Methode. Wenn Sie eine Liste von Punkten mit 3 statt 2 Variablen erstellen möchten, ist die Matrixmethode am nützlichsten.
- Einfache Methode: Entscheiden Sie sich für den Bereich von x, den Sie für Ihre unabhängigen Variablen verwenden möchten, und um den Schritt, um den es jedes Mal gehen soll. Beispiel: ">>x = 0: (pi/100): (2*pi);" setzt x auf eine Liste von Werten von 0 bis 2*Pi mit Intervallen von Pi/100. Der mittlere Teil ist optional und wird standardmäßig auf Intervalle von 1 gesetzt, wenn er weggelassen wird (d. h. x = 1:10 weist x die Zahlen 1, 2, 3, …10 zu). Geben Sie Ihre Funktion in die Befehlszeile im Befehlsfenster ein. Es sieht ungefähr so aus wie ">> y = sin(x);"
- Vektormethode: Richten Sie eine for-Schleife ein, um Werte in einen Vektor zu platzieren. Vektorzuweisungen in MATLAB folgen der Form x(i) = 2, wobei „i“eine beliebige Zahl größer, aber nicht einschließlich Null ist. Sie können auch auf Teile des Vektors verweisen, die bereits einen Wert haben, z. B. x(3) = x(2) + x(1). Weitere Informationen zu Schleifen finden Sie im Abschnitt zu Schleifen mit Tipps. Beachten Sie, dass n die Zahl ist, mit der Sie die Anzahl der Datenpunkte bestimmen. Beispiel:
- Matrix-Methode: Richten Sie zwei verschachtelte Schleifen ein, dh eine Schleife in der anderen. Die erste Schleife sollte Ihre x-Werte steuern, während die zweite Schleife Ihre y-Werte steuern sollte. Durch Drücken der Tabulatortaste vor der zweiten Schleife können Sie verfolgen, welche Schleife an welcher Stelle aktiv ist. Geben Sie Ihre Gleichung in die zweite Schleife ein, die die Werte für z enthält. Matrixzuweisungen folgen der Form x(i, j) = 4, wobei „i“und „j“zwei beliebige Zahlen größer Null sind. Beachten Sie, dass n die Zahl ist, mit der Sie die Anzahl der Datenpunkte bestimmen. Beispiel:
Schritt 6. Richten Sie nun Ihr Diagramm ein
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Einfache und Vektormethoden: Geben Sie plot(x) nach Ihrer for-Schleife ein, wenn Sie die Vektormethode verwendet haben. Wenn Sie die einfache Methode verwendet haben, geben Sie plot(x, y) ein und drücken Sie die Eingabetaste. Fahren Sie dann mit Schritt 8 fort. Die allgemeine Form der Plotfunktion ist plot(x, y), wobei x und y Zahlenlisten sind. Wenn Sie plot(z) eingeben, werden die Werte von z gegen eine Liste von 1, 2, 3, 4, 5 usw. aufgetragen. Sie können die Farbe der Punkte, den verwendeten Linientyp und die Form der Punkte auswählen, die von verwendet werden Hinzufügen einer Zeichenfolge nach den Argumenten von plot. Dies würde in etwa wie plot(x, y, 'r-p') aussehen. In diesem Fall würde das 'r' die Linie rot machen, das '-' würde eine gerade Linie zwischen den Punkten bilden und das 'p' lässt die Punkte als Sterne erscheinen. Die Formatierung muss in Apostrophe eingeschlossen werden.
- Matrix-Methode: Geben Sie mesh(x) nach Ihren verschachtelten for-Schleifen ein. Stellen Sie sicher, dass Sie nach den Mesh- oder Plot-Anweisungen kein Semikolon hinzufügen.
Schritt 7. Stellen Sie sicher, dass die letzte Zeile in Ihrer Funktionsdatei "end" ist und speichern Sie Ihre Datei
Überspringen Sie diesen Schritt, wenn Sie die einfache Methode verwendet haben. Beispiele für den endgültigen Code für die Vektor- und Matrixmethoden sind unten aufgeführt.
- Vektormethode:
- Matrixmethode:
Schritt 8. Führen Sie die Funktion aus
Geben Sie dazu name(n) in das Befehlsfenster ein, wobei "name" der Name Ihrer Funktion und "n" die gewünschte Anzahl von Punkten ist. Beispiel: ">>FibGraph(8)".
Schritt 9. Sehen Sie sich die Ergebnisse an
Es sollte sich ein Fenster mit Ihrem Diagramm öffnen.
- Vektormethode:
- Matrixmethode:
