INTRODU

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INTRODUÇÃO AO USO DO PROGRAMA COMPUTACIONAL MATLAB
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO IT
Departamento de Engenharia LABORATÓRIO DE
MECANIZAÇÃO AGRÍCOLA
Ambiente de computação para desenvolvimento de
sistemas sofisticados

• Carlos Alberto Alves Varella, Prof. UFRRJ-IT/DE.
  varella_at_ufrrj.br
• Joseph Kalil Khoury Junior, Prof. UFRRJ-IT/DE.
  kalil_at_ufrrj.br
• Keilla Boehler, Aluna do Curso de Engenharia
  Agrícola, UFRRJ. keillambidao_at_ig.com.br

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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
• Janelas e Ferramentas
• Comandos de alto nível
• Operações com Vetores
• Funções Matemáticas
• Matrizes
• Comando for-switch-case-otherwise-while
• Plotagem de gráficos
• Representações em coordenadas polares
• Arquivos, extensões e rotinas
• Criação de uma nova função
• Gráficos tridimensionais
• Mapa de Cores

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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.

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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,

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

gtgt escolhaprecosquantidade escolha
156800 161500 160450

• gtgt precos XLSREAD('exemplo novo.xls')
• gtgt precos
• precos
• 15400 18200 46200
• 16200 17900 47500
• 15150 19000 48000

gtgt quantidade312 quantidade 3
1 2
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Matrizes e gráficos para análise de dados

• gtgt graficoprecos,escolha
• grafico
• 15400 18200 46200 156800
• 16200 17900 47500 161500
• 15150 19000 48000 160450

gtgt revendedor1 2 3
gtgt bar(grafico)
gtgt plot(revendedor,grafico(,1))
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Gráficos para análise de dados
gtgt plot(revendedor,grafico(,2))
gtgt plot(revendedor,grafico(,3))
gtgt plot(revendedor,grafico(,4))
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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 ser usada em
  outro trabalho

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Comandos de alto nível

• O comando figure é um suporte sempre necessário
  quando deseja-se amostrar imagens. É designado
  através da interface programa-usuário

• As linhas de programação ficam gravadas em
  arquivos M-file ou arquivos de extensão .m

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Operações com Vetores

• Criação
• gtgtt0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
• Ou
• gtgtt1 0220
• gtgt h1332

Manipulação gtgt h1h2 gtgt vth gtgt t1t5 gtgt
bth gtgt b1t.h gtgt b2t/h
gtgt who Your variables are h t gtgt whos
Name Size Bytes Class
h 1x11 88 double
array t 1x11
88 double array Grand total is 22 elements
using 176 bytes
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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 gtgt help
  elfun

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Implementação de Funções

• gtgt x4 y3
• gtgt t(2x2-5y)/(sqrt(2y(3-x)17))
• t
• 4.0446
• gtgt w(5x3-x3-y3)/(2y-x-4y2)
• w
• 2
• gtgt q(sin(w)3-t4/10tan(w))(-sqrt(t31))/12w
• q
• 17.0289

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Matrizes
gtgt a 1 2 34 5 67 8 9 gtgt a1 1 2 3
4 5 6 7 8 9 gtgt a2 1 2
3,4 5 6,7 8 9
gtgt b1 2 23 2 4 5 2 1 gtgt db,a
gtgt brand(6) gtgt var(b) gtgt 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 gtgt inv(x)

• Livro de algebra linear exercício

• help matfun

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Funções para Matrizes

• gtgt ones(3) matriz de uns
• gtgt zeros(5) matriz de zeros
• gtgt rand(3) matriz com elementos
  aleatórios distribuídos uniformemente
• gtgt randn(4) matriz com elementos
  aleatórios distribuídos normalmente
• gtgt eye(3) matriz identidade
• gtgt ones(3,1,2) matriz de uns com
  especificação da dimensão
• gtgt aones(2,5) bzeros(2,5) cones(1,5)3vertca
  t(a,b,c)
• comando que
  concatena matrizes verticalmente
• gtgt repmat(a,2,3)
• gtgt 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.
• gtgtdpeaks(25)

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Programação simples

• Sistematização de terreno pelo Método do Plano
  Único

c input('cotas das amostras ordenadas na
sequencia da malha') 10.0000,10.2800,10.2000,10
.3000,10.310010.3000,10.3200,10.2800,10.3100,1 0
.400010.4800,10.5000,10.5500,10.4800,10.550010.5
600,10.7000,10.8000,10. 7500,10.7800 asize(c,1
)bsize(c,2) Nab Hc(sum(sum(c,1)))/N
difc-Hc indafind(dif lt 0)indcfind(dif gt
0) distinput('distancia entre pontos da
malha') areadist2 volcorte
sum(dif(indc))area volaterrosum(dif(inda))area

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Comandos for-if-else-end-switch-case-otherwise-whi
le
gtgt for a110 alt3 C(a)a2 a37
C(a)a5 a710 C(a)a end gtgt stem(C)

• A forma básica do comando for é
• for índice começaincrementopara
• declarações
• end

gtgt for m110 x(m)m2 end gtgt x(3) ans
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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 retornoposneg(ent) if all(entgt0)
retorno1 elseif all (entlt0)
retorno-1 else retorno0 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.

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Estrutura switch, case, otherwise

• A forma básica de parâmetros do switch e
• switch teste
• case resultado1
• declaração
• case resultado2
• declaração
• ...
• otherwise
• declaração
• 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
gtgt x5 Pressione o botão run gtgt x is 5

• A expressão em switch case só pode ser um escalar
  ou uma string.

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While

• while teste
• declaração
• end

n 1 while sum(1n)lt1000 n n1 end

• As declarações são executadas repetidamente
  enquanto o valor de teste for igual a 1, por
  exemplo, achar o primeiro inteiro n para qual
  12 n é maior que 1000

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Área de um Polígono com While
matinput('matriz de coordenadas x e y dos pontos
da poligonal') matrvertcat(mat,mat(1,)) xmatr
(,1)ymatr(,2) asize(x,1) n1 soma0 while
nlta multx(n,1)y(n1,1) somasomamult nn1
end m1 soma20 while mlta mult2x(m1,1)y(m,1
) soma2soma2mult2 mm1 end areaabs((soma-so
ma2)/2)
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Plotagem de Gráficos

• O comando axis ajusta a escala do gráfico às
  coordenadas dos pontos plotados.
• Sintaxe axis(xmin xmax ymin ymax)
• gtgt x1-1y1-1x21y2-1x3-1y31x41y41
• gtgt plot(x1,y1,'o',x2,y2,'o',x3,y3,'o',x4,y4,'o')
• gtgt axis(-2 2 -2 2)
• gtgt axis square forma quadrada gtgt axis normal
  ou
• gtgt x-1 1 -1 1 y-1 -1 1 1
  plot(x,y,'.r')axis(-2 2 -2 2)

• subplot trabalha com multiplicidade de gráficos
• renda 3.2 4.1 5.0 5.6
• gastos 2.5 4.0 3.35 4.9
• subplot(2,1,1) plot(renda)
• subplot(2,1,2) plot(gastos)

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Comando subplot

• gtgt t 0.12pi
• subplot(2,2,1)
• plot(cos(t),sin(t))
• subplot(2,2,2)
• plot(cos(t),sin(2t))
• subplot(2,2,3)
• plot(cos(t),sin(3t))
• subplot(2,2,4)
• plot(cos(t),sin(4t))

subplot 221 plot(110) subplot 222 plot(0,) sub
plot 212 plot(1 0 1 0)

• 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.

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Propriedades de Gráficos

• Para colocar rótulos em gráficos pode-se usar a
  função xlabel, ylabel, and title
• gtgt xlabel(eixo x') ylabel(eixo y')
  title(pontos no plano')
• Inserir texto em ponto de sua escolha no gráfico
• gtgtgtext('P1')gtext('P2')gtext('P3')gtext('
  P4')

• Em help plot visualiza-se as especificações das
  características do gráfico

gtgt t 0.12pi plot(t,sin(t),t,sin(1.05t)) gtgt
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.
• gtgt x4 5 6 1 2 3 y(x.2)
• gtgt plot(x,y,'-.or')
• gtgt plot(x,y,'-hk')

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Propriedades de Gráficos
gtgt t 0.12pi plot(t,sin(t),t,sin(1.05t)) gtgt
gtext('frequency 1')gtext('frequency
1.05')axis(0 max(t) -1 1)
gtgt dt 2pi/10 t dtdt10dt x
cos(t) y sin(t) plot(x,y) axis equal
off for i 110 text(x(i),y(i),int2str(i))
end
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Comando plot3

• Matlab apresenta um gráfico tridimensional com
  plot3
• gtgt x13 y14 z15
• gtgt plot3(x1,y1,z1,'')

gtgt th0.0122pi xcos(th) ysin(th) zth
plot3(x,y,z)
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Representações em coordenadas polares
gtgt th02pi/1002pi rho3th polar(th,rho)
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Arquivos, extensões e rotinas

• As rotinas para automação de atividades também
  são gravados em arquivos de extensão .m e
  carregados sempre que necessário
• FilegtNewgtM-File Copiar as linhas de programação
  com sintaxe correta e salvar
• FilegtOpengt(escolha) Desde que o arquivo esteja
  no diretório corrente
• Botão para compilação ou prompt
  digitando o nome do arquivo.
• As variáveis de trabalho podem ser armazenadas
  em arquivos de extensão .mat através do menu
  Filegt Save Workspace As... E carregadas da mesma
  maneira que um M_File.

• clear, clf
• gtgtx11y1.5x22y21.5x33y32
• gtgtplot(x1,y1,'o',x2,y2,'',x3,y3,'')
• gtgtaxis(0 4 0 4)
• gtgtxlabel('xaxis')
• gtgtylabel('yaxis')
• gtgttitle('3points in a plane')

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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

gtgt fplot ('andre',-2,7)
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Gráficos tridimensionais

• gtgt x,y meshgrid(-1010)
• z sqrt(x.2 y.2)
• gtgt mesh(x,y,z)

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Tipos de representações

• z 3(1-x).2.exp(-(x.2) - (y1).2) ...
• - 10(x/5 - x.3 - y.5).exp(-x.2-y.2) ...
• - 1/3exp(-(x1).2 - y.2)

x,y,z peaks colormap(gray)
mesh(x,y,z)
plot(z)
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Outros tipos de representações
gtgt surfl(x,y,z) gtgt shading flat

• gtgt surf(x,y,z)
• gtgt shading flat

gtgt imagesc(z) gtgt axis xy
gtgt contour(x,y,z)
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Outros tipos de representações
gtgt surfc(x,y,z)
gtgt contourf(x,y,z)
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Mapa de Cores

• Pode-se usar colormap predefinido ou criar seu
  próprio colormap
• Matlab usa matrizes para aplicar cores em mapas,
  imagens e superfícies.

• Colormap especificado

• Colormap predefinido

hsv hot gray bone copper pink white
flag lines colorcube jet prism cool autumn
spring winter summer
gtgt colormap (hot) gtgt colormap (.5 .5 .5)
gtgt gray(8)
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Formatos suportados para arquivos de dados
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Formatos suportados para arquivos de imagem,
áudio e filme