PDF de programación - UNA INTRODUCCIÓN RÁPIDA A SCILAB

UNA INTRODUCCIÓN RÁPIDA A SCILAB



Scilab es un paquete de software libre de código abierto para computación científica, orientado al cálculo
numérico, a las operaciones matriciales y especialemente a las aplicaciones científicas y de ingeniería.

Puede ser utilizado como simple calculadora matricial, pero su interés principal radica en los cientos de
funciones tanto de propósito general como especializadas que posee así como en sus posibilidades para la
visualización gráfica.

Scilab posee además un lenguaje de programación propio, muy próximo a los habituales en cálculo
numérico (Fortran, C, …) que permite al usuario escribir sus propios scripts (conjunto de comandos
escritos en un fichero que se pueden ejecutar con una única orden) para resolver un problema concreto y
también escribir nuevas funciones con, por ejemplo, sus propios algoritmos. Scilab dispone, además, de
numerosas Toolboxes, que le añaden funcionalidades especializadas.

Inicialmente desarrollado por el INRIA (Institut National de Recherche en Informatique et Automatique),
actualmente está a cargo de un Consorcio de universidades, empresas y centros de investigación.
Website: http://www.scilab.org

La versión actual es la 4.1.2. Tanto los binarios para varias plataformas (GNU Linux, Windows
2000/XP/Vista, Hp-UX) como los fuentes están disponibles en http://www.scilab.org/download


1. DOCUMENTACIÓN Y AYUDA ON-LINE

Scilab dispone de un manual de usuario que se puede consultar en una ventana de ayuda (Help
Browser). Esta ayuda se puede invocar desde la barra de herramientas (? ---> Scilab Help en Windows,
Help ---> Help Browser en Linux) o escribiendo mediante el comando help(). Se puede acceder
fácilmente a la descripción de todas las funciones que, en muchos casos, se acompaña de ejemplos de uso
ilustrativos.

También dispone de un conjunto de Demos que pueden ayudar mucho al aprendizaje de Scilab ya que se
acompañan, en general, del código que genera la demostración.

Sin embargo, Scilab no dispone de un tutorial propiamente dicho que facilite los primeros pasos, que
explique la filosofía general del lenguaje o que indique cómo resolver problemas técnicos concretos.

En las páginas http://www.scilab.org/product y http://www.scilab.org/publications se
pueden encontrar documentación adicional y referencias a libros y artículos relativos a Scilab.



Rosa Echevarría Líbano – Dpto. Ecuaciones Diferenciales y Análisis Numérico – Universidad de Sevilla

Una introducción rápida a Scilab

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2. SCRIPTS Y FUNCIONES. EL EDITOR SCILAB INTEGRADO

2.1 Scripts
Un script es un conjunto de instrucciones (de cualquier lenguaje) guardadas en un fichero (usualmente de
texto) que son ejecutadas normalmente mediante un intérprete. Son útiles para automatizar pequeñas
tareas. También puede hacer las veces de un "programa principal" para ejecutar una aplicación.

Así, para llevar a cabo una tarea, en vez de escribir las instrucciones una por una en la línea de comandos
de Scilab, se pueden escribir una detrás de otra en un fichero. Para ello se puede utilizar el
Editor integrado de Scilab: botón "Editor" de la barra de menús o bien usando la orden


-->scipad()


Por convenio, los scripts de Scilab tienen el sufijo .sce .

Para ejecutar un script se usa la orden


-->exec(nombre_fichero)

-->exec(nombre_fichero, -1)



// repite todas las instrucciones en pantalla

// para que no repita las instrucciones


Lógicamente, en el nombre del fichero hay que incluir el path, caso de que el fichero no esté en el
directorio actual. El nombre del fichero debe ir entre apóstrofes o comillas dobles, puesto que es una
cadena de caracteres.

2.2 Funciones
Es posible definir nuevas funciones Scilab. La diferencia entre un script y una función es que esta última
tiene una "interfase" de comunicación con el exterior mediante argumentos de entrada y de salida.

Las funciones Scilab responden al siguiente formato de escritura:


function [argumentos de salida] = nombre(argumentos de entrada)
// comentarios
//
. . .
instrucciones (normalmente terminadas por ; para evitar eco en pantalla)
. . .
endfunction


Las funciones se pueden definir on-line o bien escribiéndolas en un fichero (ASCII). A los ficheros que
contienen funciones Scilab, por convenio, se les pone el sufijo .sci . Las funciones definidas on-line están
disponibles de modo inmediato. Las funciones guardadas en un fichero hay cargarlas en el espacio de
trabajo de una sesión de Scilab mediante el comando exec. Se pueden incluir varias funciones en un
mismo fichero, una a acontinuación de otra.

También es posible definir funciones on-line mediante el comando deff:


-->deff('[arg_out]=nombre(arg_in)','instrucciones')



EJEMPLO

-->function [y]=fun1(x), y=2*x+1, endfunction
-->sqrt(fun1(4))
ans =
3.

-->deff('[s]=fun2(x,y)','s=sqrt(x^2+y^2)')
-->fun2(3,4)
ans =
5.

-->exec('misfunciones.sci',-1)
-->t=5;
-->max(fun3(t),0)
ans =
0.

FICHERO misfunciones.sci

function [z]=fun3(x)
z=sin(x);
endfunction


Rosa Echevarría Líbano – Dpto. Ecuaciones Diferenciales y Análisis Numérico – Universidad de Sevilla

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3. OBJETOS Y SINTAXIS BÁSICOS

En Scilab, por defecto, los números son codificados como números reales en coma flotante en doble
precisión. La precisión, esto es, el número de bits dedicados a representar la mantisa y el exponente,
depende de cada (tipo de) máquina.

El objeto básico de trabajo de Scilab es una matriz bidimensional cuyos elementos son números reales o
complejos. Escalares y vectores son casos particulares de matrices. También se pueden manipular matrices
de cadenas de caracteres, booleanas, enteras y de polinomios. También es posible construir otro tipo de
estructuras de datos definidos por el usuario.

Algunas constantes numéricas están predefinidas. Sus nombres comienzan por el símbolo %. En particular
%pi es el número π, %e es el número e, %i es la unidad imaginaria, %eps es la precisión de la máquina
(mayor número real doble precisión para el que 1+%eps/2 es indistinguible de 1), %inf es el infinito-
máquina (overflow: cualquier número que supere al mayor número real representable en doble precisión),
%nan es el símbolo NaN (Not a Number) para una operación inválida (por ejemplo, 0/0 es %nan).

El lenguaje de Scilab es interpretado, esto es, las instrucciones se traducen a lenguaje máquina una a una
y se ejecutan antes de pasar a la siguiente. Es posible escribir varias instrucciones en la misma línea,
separándolas por una coma o por punto y coma.
Scilab distingue entre mayúsculas y minúsculas: %nan NO ES LO MISMO QUE %Nan

Se pueden recuperar comandos anteriores, usando las teclas de flechas arriba y abajo. Con las flechas
izquierda y derecha nos podemos desplazar sobre la línea de comando y modificarlo.

3.1 Constantes y operadores aritméticos

8.01 -5.2 .056 1.4e+5 0.23E-2 -.567d-21 8.003D-12
1+2*%i
%t %f

Reales:
Complejos:
Booleanos:
Caracteres (entre apóstrofes o comillas): ’esto es una cadena de caracteres’ “string“
Operadores aritméticos:
Operadores de comparación: == ~= (ó <>) < > <= >=
Operadores lógicos: & | ~


+ - * / ^

3.2 Funciones elementales
Los nombres de las funciones elementales son los habituales. Algunas de ellas:



raiz cuadrada
módulo
complejo conjugado
parte real
parte imaginaria
exponencial
logaritmo natural
logaritmo decimal
aprox. racional

sqrt(x)
abs(x)
conj(z)
real(z)
imag(z)
exp(x)
log(x)
log10(x)
rat(x)
modulo(x,y) resto de dividir x por y
floor(x)
n tal que n<=x<(n+1)
ceil(x)
n tal que (n-1)<x<=n
int(x)
parte entera inglesa:
floor(x) si x>=0
ceil(x) si x<0

sin(x)
cos(x)
tan(z)
cotg(x)
asin(x)
acos(x)
atan(x)
cosh(x)
sinh(x)
tanh(x)
acosh(x)
asinh(x)
atanh(x)

seno (radianes)
coseno (radianes)
tangente (radianes)
cotangente (radianes)
arcoseno
arcocoseno
arcotangente
cos. hiperbólico
seno hiperbólico
tangente hiperbólica
arcocoseno hiperb.
arcoseno hiperb.
arcotangente hiperb.


Los argumentos pueden ser, siempre que tenga sentido, reales o complejos y el resultado se devuelve en
el mismo tipo del argumento.


Rosa Echevarría Líbano – Dpto. Ecuaciones Diferenciales y Análisis Numérico – Universidad de Sevilla

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3.3 Uso como calculadora
Se puede utilizar Scilab como simple calculadora, escribiendo expresiones aritméticas y terminando por
RETURN (<R>). Se obtiene el resultado inmediatamente a través de la variable del sistema ans (answer).
Si no se desea que Scilab escriba el resultado en el terminal, debe terminarse la orden por punto y coma
(útil, sobre todo en programación).


EJEMPLO

-->sqrt(34*exp(2))/(cos(23.7)+12)
ans =
1.3058717

-->7*exp(5/4)+3.54
ans =
27.97240

-->exp(1+3*%i)
ans =
- 2.6910786 + 0.3836040i



3.4 Variables
En Scilab las variables no son nunca declaradas: su tipo y su tamaño cambian de forma dinámica de
acuerdo con los valores que le son asignados. Así, una misma variable puede ser utilizada, por ejemplo,
para almacenar un número complejo, a continuación una matriz 25x40 de números enteros y luego para
almacenar un texto. Las variables se crean automáticamente al asignarles un contenido. Asimismo, es
posible eliminar una variable de la memoria si ya no se utiliza.


EJEMPLOS

-->a=10
a =
10.
--> pepito=exp(2.4/3)
p