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CURSO BÁSICO DE MATLAB UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO

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Apresentação em tema: "CURSO BÁSICO DE MATLAB UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO"— Transcrição da apresentação:

1 CURSO BÁSICO DE MATLAB UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
IT – Departamento de Engenharia ÁREA DE MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA CURSO BÁSICO DE MATLAB Ambiente de computação para desenvolvimento de sistemas sofisticados Carlos Alberto Alves Varella, Prof. UFRRJ-IT/DE. Keilla Boehler, Aluna do Curso de Engenharia Agrícola, UFRRJ.

2 Conteúdo Introdução Principais Recursos do Programa
Janela Principal do Programa Principais Sub-janelas do Programa Manipulação de Matrizes Matrizes e gráficos para análise de dados Gráficos para análise de dados Janelas e Ferramentas Carregando algoritmo prático Operações com Vetores Funções Matemáticas Matrizes Comando for Estrutura switch, case, otherwise While Plotagem Representações em coordenadas polares Arquivos, extensões e rotinas Criação de uma nova função Gráficos tridimensionais Cores de Mapas

3 Introdução O programa computacional MATLAB é um ambiente de computação técnico-científica para o desenvolvimento de sistemas sofisticados ( MATSUMOTO, 2002); É extensivamente usado para exploração, análise e resolução de problemas em diversas áreas do conhecimento; Apresenta diversos pacotes de ferramentas ‘toolbox’ que são um conjunto de algoritmos especialmente desenvolvidos para aplicações específicas.

4 Principais Recursos do Programa
Linguagem de alto-nível para computação técnica Ambiente de desenvolvimento e administração de código, arquivos, e dados Ferramentas interativas para exploração, desígnio e resolução de problemas Funções matemáticas para álgebra linear, estatísticas, análise de Fourier, filtragem, otimização, e integração numérica Funções para visualizar dados de gráficos 2-D e 3-D Ferramentas para construção de interfaces com usuário Funções que integram MATLAB funcionam como base de algoritmos com aplicações externas e idiomas, como C, C++, Fortran, Java, COM, e Microsoft Excel,

5 Janela Principal do Programa

6 Principais Sub-janelas do Programa
Workspace Janela de comando Comand Window

7 Manipulação de Matrizes
Comando XLSREAD(‘*.xls) carrega o arquivo que contém os valores; Quantidades de cada item determinadas em uma matriz; Multiplicando as matrizes pode-se comparar os preços total ofertado no total por cada revendedor. Revendedor Automóvel Caminhonete Caminhão Revendedor A 15400 18200 46200 Revendedor B 16200 17900 47500 Revendedor C 15150 19000 48000 >> escolha=precos*quantidade escolha = 156800 161500 160450 >> precos= XLSREAD('exemplo novo.xls'); >> precos precos = >> quantidade=[3;1;2] quantidade = 3 1 2

8 Matrizes e gráficos para análise de dados
>> grafico=[precos,escolha] grafico = >> revendedor=[1 2 3]; >> bar(grafico) >> plot(revendedor,grafico(:,1))

9 Gráficos para análise de dados
>> plot(revendedor,grafico(:,2)) >> plot(revendedor,grafico(:,3)) >> plot(revendedor,grafico(:,4))

10 Janelas e Ferramentas Escolha de diretório;
Utilização de ferramenta de busca para opção de comando; Leitura de imagem em formato .JPG Salvar a variável em arquivo .m que consta em workspace . Amostragem para análise da composição da imagem. Carregando variável salva para eventual outro trabalho

11 Carregando algoritmo prático
O comando figure é um suporte sempre necessário quando deseja-se amostrar imagem. É designado através da interface programa-usuário As linhas de programação ficam gravadas em arquivos M-file ou arquivos de extensão .m

12 Operações com Vetores Criação >>t=[0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20]
Ou >>t1= 0:2:20 >> h=1:3:32 Manipulação >> h1=h+2 >> v=t+h >> t1=t*5 >> b=t*h‘ >> b1=t.*h >> b2=t/h >> who Your variables are: h t >> whos Name Size Bytes Class h x double array t x double array Grand total is 22 elements using 176 bytes

13 Funções Matemáticas Para facilmente escrever linhas de expressão matemática, Matlab disponibiliza bloco de códigos que realizam tarefas específicas. Contém funções padrão como sin, cos, tan, sec, exp, log, sqrt,sum, mean. Constantes geralmente usadas como pi, e i ou j para a raiz quadrada de -1, também está incorporado em Matlab. Encontra-se todas as funções matemáticas elementares listadas através do comando: >> help elfun

14 Implementação de Funções
>> x=4; y=3; >> t=(2*x^2-5*y)/(sqrt(2*y^(3-x)+17)) t = 4.0446 >> w=(5*x+3-x^3-y^3)/(2*y-x-4*y^2) w = 2 >> q=(sin(w)^3-t^4/10+tan(w))*(-sqrt(t*3+1))/12*w q =

15 Matrizes >> a = [1 2 3;4 5 6;7 8 9] >> a1 = [1 2 3 4 5 6
>> b=[1 2 2;3 2 4; 5 2 1]; >> d=[b,a] >> b=rand(6) >> var(b) >> cov(b) Sendo a matriz de variância diagonal da matriz de covância O cálculo de transpostas, inversas, determinantes,diagonais, covariâncias resume-se a comandos como: >> inv(x) Livro de algebra linear exercício help matfun

16 Funções para Matrizes >> ones(3) matriz de uns
>> zeros(5) matriz de zeros >> rand(3) matriz com elementos aleatórios distribuídos uniformemente >> randn(4) matriz com elementos aleatórios distribuídos normalmente >> eye(3) matriz identidade >> ones(3,1,2) matriz de uns com especificação da dimensão >> a=ones(2,5); b=zeros(2,5); c=ones(1,5)*3;vertcat(a,b,c) comando que concatena matrizes verticalmente >> repmat(a,2,3) >> m = size(rand(2,3,4),2) em que o ultimo algarismo responde sobre a dimensão dois, a das colunas. Poderia ser 3, a das linhas. E 4, a das bandas. >>d=peaks(25);

17 Programação simples Sistematização de terreno pelo ‘Método do Plano Único’ c =input('cotas das amostras ordenadas na sequencia da malha:') %[ , , , , ; , , , ,1 %0.4000; , , , , ; , , ,10. %7500, ]; a=size(c,1);b=size(c,2); N=a*b; Hc=(sum(sum(c,1)))/N; dif=c-Hc; inda=find(dif < 0);indc=find(dif > 0); dist=input('distancia entre pontos da malha:'); area=dist^2; volcorte= sum(dif(indc))*area; volaterro=sum(dif(inda))*area;

18 Comando for A forma básica do comando for é:
for índice = começa:incremento:para declarações end >> for a=1:10 a<=3; C(a)=a^2; a=3:7; C(a)=a+5; a=7:10; C(a)=a; end >> stem(C) >> for m=1:10 x(m)=m^2; end; >> x(3) ans = 9

19 Estruturas if-else-end
Matlab tem quatro tipos de afirmações são if, elseif, else,end Elas fazem o controle de fluxo baseadas no teste lógico. Em sua forma básica: If teste declarações End function retorno=posneg(ent) if all(ent>0) retorno=1; elseif all (ent<0) retorno=-1; else retorno=0; end O teste é uma expressão em que há 1(verdadeiro) ou 0(falso) é executado entre o if e end e retorna se o teste der verdadeiro, quando falso são ignoradas as declarações. Testes adicionais podem ser feitos usando elseif e else.

20 Estrutura switch, case, otherwise
A forma básica de parâmetros do switch e´: switch teste case resultado1 declaração case resultado2 ... otherwise end M-file switchx.m switch x case 1 disp('x is 1'); case {2,3,4} disp('x is 2, 3 or 4'); case 5 disp('x is 5'); otherwise disp('x is not 1, 2, 3, 4 or 5'); end >> x=5; Pressione o botão run: >> x is 5 A expressão em switch case só pode ser um escalar ou uma string.

21 While while teste declaração end n = 1; while sum(1:n)<=1000
n = n+1; end As declarações são executadas repetidamente enquanto o valor de teste for igual a 1, por exemplo, achar o primeiro inteiro n para qual 1+2+· · ·+n é maior que 1000:

22 Área de um Polígono com While
mat=input('matriz de coordenadas x e y dos pontos da poligonal:') matr=vertcat(mat,mat(1,:)); x=matr(:,1);y=matr(:,2); a=size(x,1); n=1; soma=0; while n<a; mult=x(n,1)*y(n+1,1); soma=soma+mult; n=n+1; end m=1; soma2=0; while m<a; mult2=x(m+1,1)*y(m,1); soma2=soma2+mult2; m=m+1; area=abs((soma-soma2)/2)

23 Plotagem O comando axis ajusta a escala do gráfico às coordenadas dos pontos plotados. Sintaxe: axis([xmin xmax ymin ymax]) >> x1=-1;y1=-1;x2=1;y2=-1;x3=-1;y3=1;x4=1;y4=1; >> plot(x1,y1,'o',x2,y2,'o',x3,y3,'o',x4,y4,'o') >> axis([ ]) >> axis square %forma quadrada >> axis normal ou >> x=[ ] ; y=[-1; -1; 1; 1] ; plot(x,y,'.r');axis([ ]) subplot trabalha com multiplicidade de gráficos renda= [ ]; gastos= [ ]; subplot(2,1,1); plot(renda) subplot(2,1,2); plot(gastos)

24 Comando subplot >> t = 0:.1:2*pi; subplot(2,2,1) plot(cos(t),sin(t)) subplot(2,2,2) plot(cos(t),sin(2*t)) subplot(2,2,3) plot(cos(t),sin(3*t)) subplot(2,2,4) plot(cos(t),sin(4*t)) subplot 221 plot(1:10) subplot 222 plot(0,’*’) subplot 212 plot([ ]) Sendo o primeiro índice o número de eixos na vertical, o segundo número de eixos na horizontal e o último o número de ordem ou posição.

25 Propriedades de Gráficos
Para colocar rótulos em gráficos pode-se usar a função xlabel, ylabel, and title >> xlabel(‘eixo x'); ylabel(‘eixo y'); title(‘pontos no plano') Inserir texto em ponto de sua escolha no gráfico >>gtext('P1');gtext('P2');gtext('P3');gtext('P4') Em help plot visualiza-se as especificações das características do gráfico >> t = 0:.1:2*pi; plot(t,sin(t),t,sin(1.05*t)) >> gtext('frequency = 1');gtext('frequency = 1.05');axis([0 max(t) -1 1]) Pode-se especificar o estilo de linha, o símbolo que marca o ponto e cor do gráfico ainda pelo prompt. >> x=[4 5 6; ]; y=(x.^2) >> plot(x,y,'-.or') >> plot(x,y,'-hk')

26 Propriedades de Gráficos
>> t = 0:.1:2*pi; plot(t,sin(t),t,sin(1.05*t)) >> gtext('frequency = 1');gtext('frequency = 1.05');axis([0 max(t) -1 1]) >> dt = 2*pi/10; t = dt:dt:10*dt; x = cos(t); y = sin(t); plot(x,y) axis equal off for i = 1:10 text(x(i),y(i),int2str(i)) end

27 Comando plot3 Matlab apresenta um gráfico tridimensional com plot3:
>> x1=3; y1=4; z1=5; >> plot3(x1,y1,z1,'*') >> th=[0:.01:2]*2*pi; x=cos(th); y=sin(th); z=th; plot3(x,y,z)

28 Representações em coordenadas polares
>> th=0:2*pi/100:2*pi; rho=3*th; polar(th,rho)

29 Arquivos, extensões e rotinas
As rotinas para automação de atividades também são gravados em arquivos de extensão .m e carregados sempre que necessário; File>New>M-File Copiar as linhas de programação com sintaxe correta e salvar; File>Open>(escolha) Desde que o arquivo esteja no diretório corrente; Botão para compilação ou prompt digitando o nome do arquivo. Já as variáveis de trabalho podem ser armazenadas em arquivos de extensão .mat através do menu File> Save Workspace As... E carregadas da mesma maneira que um M_File. clear, clf >>x1=1;y1=.5;x2=2;y2=1.5;x3=3;y3=2; >>plot(x1,y1,'o',x2,y2,'+',x3,y3,'*') >>axis([ ]) >>xlabel('xaxis') >>ylabel('yaxis') >>title('3points in a plane')

30 Criação de uma nova função
É necessário criar um arquivo .m denominado da mesma forma que a função; Em sua primeira linha escreve-se o comando function e segue a descrição dos parâmetros da nova função. Para a amostragem geométrica da função em seu domínio usa-se o comando fplot delimitando os intervalos >> fplot ('andre',[-2,7])

31 Gráficos tridimensionais
>> [x,y] = meshgrid(-10:10); z = sqrt(x.^2 + y.^2); >> mesh(x,y,z)

32 Tipos de representações
z = 3*(1-x).^2.*exp(-(x.^2) - (y+1).^2) ... - 10*(x/5 - x.^3 - y.^5).*exp(-x.^2-y.^2) ... - 1/3*exp(-(x+1).^2 - y.^2); [x,y,z] = peaks; colormap(gray) mesh(x,y,z) plot(z)

33 Outros tipos de representações
>> surfl(x,y,z) >> shading flat >> surf(x,y,z) >> shading flat >> imagesc(z) >> axis xy >> contour(x,y,z)

34 Outros tipos de representações
>> surfc(x,y,z) >> contourf(x,y,z)

35 Cores de Mapas Pode-se criar seu próprio traço ou usar qualquer mapa de cores predefinidas disponíveis hsv hot gray bone copper pink white flag lines colorcube jet prism cool autumn spring winter summer Red Green Blue Colour Black 1 White Yellow Magenta Cyan .5 Gray Dark red .62 .4 Dark orange .49 .83 Aquamarine .95 .9 .8 Parchment >> colormap (‘hot’) >> colormap ([ ]) >> gray(8) Colormap. Matlab usa matrizes para aplicar cores em mapas imagens e superfícies tendo elas as especificações:

36 Scientific Data Formats
Alguns comandos do MATLAB Data Formats Command Returns MAT - MATLAB workspace LOAD Variables in file CSV - Comma separated numbers CSVREAD Double array TXT – Formatted data in a text file TEXTREAD DAT - Formatted text IMPORTDATA DLM - Delimited text DLMREAD TAB - Tab separated text Spreadsheet Formats XLS - Excel worksheet XLSREAD Double array and cell array WK1 - Lotus 123 worksheet WK1READ Scientific Data Formats CDF - Common Data Format CDFREAD Cell array of CDF records FITS - Flexible Image Transport System FITSREAD Primary or extension table data HDF - Hierarchical Data Format HDFREAD HDF or HDF-EOS data set

37 Alguns comandos do MATLAB
Image Formats Command Returns TIFF – Tagged image format IMREAD Truecolor, grayscale or indexed image(s) PNG – Portable network graphics Truecolor, grayscale or indexed image HDF – Hierarchial data format Truecolor or indexed image(s) BMP – Windows bitmap Truecolor or indexed image Audio Formats AU – Next/Sun Sound AUREAD Sound data and sample rate SND – Next/Sun Sound WAV – Microsoft Wave Sound WAVREAD Movie Formats AVI - Movie AVIREAD MATLAB movie


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