PDF de programación - Introducción a Matlab y Octave

Introducción a Matlab y Octave
Release 0.1

Guillem Borrell i Nogueras

September 11, 2010

Índice general

1. Introducción

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1.1. Fundamentos de programación .
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1.2. Matlab es un lenguaje de programación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3. Matlab es un lenguaje interpretado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4. Matlab es un lenguaje dinámico .
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1.5. El intérprete Octave para el lenguaje de programación Matlab . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6. Lenguajes de programación modernos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Primer Contacto

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2.1. La interfaz gráfica de Matlab .
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2.2. La arquitectura de Matlab .
2.3. Octave .
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2.4. Nuestro primer programa en Matlab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5. Nuestro primer programa en Octave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3. Escalares, vectores y polinomios

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3.1. Scripts y sesiones interactivas .
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3.2. Operaciones aritméticas básicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3. Definición de funciones
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3.4. Vectores
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3.5. Polinomios .
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3.6. Ejercicio de síntesis
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4. Matrices y Álgebra Lineal

4.1. Rutinas de creación de matrices .
4.2. Operaciones con matrices
4.3. Ejercicio de Síntesis .
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4.4. Ejercicio propuesto .

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5. Control de Flujo de Ejecución
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5.1.
5.2. Condicionales

Iteradores .

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6. Representación Gráfica

6.1. Curvas en el plano .
6.2. Figura activa .
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6.3. Etiquetas .
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6.4. Otros comandos
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6.5. Plot handles
6.6. Subplots
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6.7. Representación de datos en el plano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.8. Ejercicio de síntesis
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7. Estadística Descriptiva y análisis de datos

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7.1. Distribuciones de frecuencias
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2. Medidas de concentración .
7.3. Medidas de dispersión .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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7.4. Funciones de densidad de probabilidad conocidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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7.5. Ejercicio de Síntesis .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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7.6. Ejercicio propuesto .
7.7. Análisis de Datos .
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8. Integración y Ecuaciones Diferenciales Ordinarias

8.1.
8.2.
8.3. Ejercicio propuesto .
8.4. Ejercicio propuesto .

Integración Numérica
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Integración de problemas de Cauchy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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9. Programación en Matlab
9.1. Funciones .
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9.2. Ejercicio de síntesis

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Bibliografía

Índice

II

Prólogo

Esta es una breve introducción al lenguaje de programación Matlab orientada a alumnos que no han asistido
nunca a un curso de programación. El único requisito para seguir este manual es una mente abierta. Matlab es útil
y sencillo pero está lleno de sutilezas. Cualquiera puede escribir programas sencillos con Matlab después de un
par de horas de práctica pero debemos tener siempre en cuenta que programar bien implica ser consciente de los
detalles. Se necesita una mente abierta para entender que hacer las cosas bien es siempre importante.

Versión 0.1
Fecha September 11, 2010

Más información en http://iimyo.forja.rediris.es
Nota de Copyright
© 2005-2010 Guillem Borrell i Nogueras. Se permite la copia, distribución y/o la modificación de este documento
bajo los términos de la licencia GNU Free Documentation License, versión 1.2 o posterior publicada por la Free
Software Foundation.

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Introducción a Matlab y Octave, Release 0.1

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Índice general

CAPÍTULO 1

Introducción

Tras encender Matlab la sensación puede ser de saturación. La interfaz gráfica de Matlab no se corresponde a la
sencillez de uso real del programa. Al final terminaremos usando un par de cosas e ignorando el resto. Por ahora
nos interesan sólo dos herramientas: la consola y el editor.
El editor nos servirá para escribir o modificar los programas y la consola será nuestra vía principal de comuni-
cación con Matlab. Cualquiera de las operaciones de la interfaz gráfica pueden realizarse únicamente escribiendo
comandos en la consola. De momento es en lo único que debemos centrarnos, durante esta primera introducción
bastará cone escribir comandos detrás del símbolo >>.

1.1 Fundamentos de programación

Nuestro punto de partida es así de simple:

>> a = 1;

Hay tres elementos en esta línea de código:

a es una variable
= es el operador asignación
1 es el literal que define el número 1.

Una variable es una palabra cualquiera. La única restricción es que no podemos utilizar unos pocos caracteres re-
servados como +, - o *. Debemos escoger siempre nombres bien descriptivos que permitan descifrar el algoritmo
que se está implementando. Las velocidades pueden llamarse v y las coordenadas x e y respectivamente.
El operador asignación almacena en memoria el resutado de la operación de su derecha y la asigna (por eso su
nombre) a la variable. En Matlab cada comando sólo puede obtener un operador asignación y a su izquierda sólo
puede haber una variable.
Nota: Otros lenguajes de programación como C++ permiten la asignación en cualquier estructura de código. Por
ejemplo

#include <iostream>

int main(int argc, char *argv[])
{

int c;
if(c = 1 > 0){

std::cout << "Mayor que cero" << std::endl;

}
std::cout << c << std::endl;

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Introducción a Matlab y Octave, Release 0.1

return 0;

}

Tiene la siguiente salida por pantalla:

Mayor que cero
1

Esta estructura es sencillamente imposible en Matlab.
Ahora tenemos un mecanismo para almacenar cualquier resultado independientemente de su naturaleza en la me-
moria del ordenador. Esta es la esencia de la programación: calcular a partir de datos almacenados en la memoria.
Ahora tenemos muchas preguntas por contestar. ¿Qué estamos calculando realmente? ¿Cómo se almacenan los
resultados en la memoria? etc. Todas estas preguntas encontrarán respuesta más tarde.
Importante: Matlab distingue entre letras mayúsculas y minúsculas en los nombres de las variables.
Para ayudarnos en las sesiones interactivas Matlab define una variable especial llamada ans y que no debemos
sobreescribir nunca. Cada vez que ejecutemos un comando y no asignemos su resultado a una variable Matlab
hará dicha asignación de manera completamente automática a la variable ans.

>> 2+2
ans =

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1.2 Matlab es un lenguaje de programación

Matlab es un lenguaje de programación, un conjunto de reglas para escribir programas de ordenador. Matlab es
un lenguaje de programación orientado al Cálculo Numérico (de ahí su nombre Matrix Laboratory) y es difícil
encontrarle cualquier otra aplicación. Desde un punto de vista estético y práctico Matlab es un buen lenguaje de
programación para realizar programas breves y simples. Matlab no es adecuado para:

Implementación de algoritmos complejos que requieran de modelos de datos complejos organizados de
forma jerárquica. Aunque con Matlab podemos programar utilizando la orientación a objetos no puede
considerarse un buen lenguaje para ello.
Computación de alto rendimiento. El HPC es un caso de uso extremo de los recursos de cálculo. Matlab
tiene un rendimiento razonable en la ma