Universidade Federal de Minas Gerais
Departamento de Ciˆencia da Computa¸c˜ao do ICEx
Fundamentos de SCILAB
vers˜ao preliminar
Frederico F. Campos, filho
setembro de 2008
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Scilab - DCC , Notas de estudo de Engenharia Mecânica
Scilab - DCC
Tipologia: Notas de estudo
2011
1 / 122
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Universidade Federal de Minas Gerais
Departamento de Ciˆencia da Computa¸c˜ao do ICEx
Fundamentos de SCILAB
vers˜ao preliminar
Frederico F. Campos, filho
setembro de 2008
Sum´ario
viii SUMARIO´
Cap´ıtulo 1
Ambiente de programa¸c˜ao
O SCILAB ´e executado por meio do script scilab no diret´orio
Neste cap´ıtulo ser´a descrita a janela de comando do SCILAB e seus comandos b´asicos, bem como, os meios que o programa tem de auxiliar o usu´ario durante a sess˜ao, no caso de d´uvida sobre a sintaxe ou mesmo a existˆencia de um comando.
1.1 Janela de comando
Para executar o SCILAB em ambiente Windows ou Macintosh, o cursor deve ser colocado sobre o seu ´ıcone e pressionado o bot˜ao da esquerda do mouse ou ent˜ao, no caso de ambi- ente Linux, entrar com o comando scilab ou scilab -nw (no window) em uma janela de comando. Sem a op¸c˜ao -nw aparecer´a uma nova janela pela qual ser´a feita a intera¸c˜ao entre o SCILAB e o usu´ario (ver Figura 1.1).
Se for utilizada a op¸c˜ao -nw a janela do SCILAB aparecer´a na pr´opria janela de comando (ver Figura 1.2). O sinal de que o programa est´a pronto para receber um comando ´e indicado pelo prompt formado pelos trˆes caracteres -->.
Um comando ´e finalizado acionando-se a tecla Enter ou Return. Se um comando for muito longo, ent˜ao trˆes pontos (...) seguidos do pressionamento da tecla Enter ou Return indica que o comando continuar´a na pr´oxima linha. V´arios comandos podem ser colocados em uma mesma linha se eles forem separados por v´ırgulas ou pontos-e-v´ırgulas. Al´em disto, as v´ırgulas indicam ao SCILAB para mostrar os resultados e os pontos-e-v´ırgulas para suprimir
1
1.1. Janela de comando 3
desativado por lines(0).
O comando clc ´e usado para limpar a janela de comando^1 e tohome posiciona o cursor no canto superior esquerdo da janela de comando. O t´ermino de execu¸c˜ao do SCILAB ´e feito pelos comandos quit ou exit.
Quando o SCILAB ´e ativado, os comandos contidos no arquivo scilab.ini s˜ao automati- camente executados, caso ele exista, para que sejam atribu´ıdos valores a alguns parˆametros. Deste modo, o usu´ario pode criar um arquivo contendo, por exemplo, defini¸c˜ao de constantes matem´aticas e f´ısicas, formatos de exibi¸c˜ao ou quaisquer comandos do SCILAB para perso- nalizar a sua janela de comando. Este arquivo deve ser criado em um diret´orio espec´ıfico, dependendo do sistema operacional utilizado (use help startup para mais informa¸c˜oes).
A abrangˆencia e potencialidade do SCILAB est´a muito al´em do que ser´a mostrado neste texto, por isso ´e aconselh´avel executar a op¸c˜ao Demos^1 para visualizar uma demonstra¸c˜ao e se ter uma id´eia dessa potencialidade.
1.1.1 Espa¸co de trabalho
As vari´aveis criadas durante uma sess˜ao ficam armazenadas em uma mem´oria denominada espa¸co de trabalho. O comando who lista o nome das vari´aveis que est˜ao sendo usadas, ou seja, que est˜ao presentes no espa¸co de trabalho. Este comando lista as vari´aveis criadas pelo usu´ario e as definidas pelo pr´oprio SCILAB. Por exemplo, no in´ıcio de uma sess˜ao, quando o usu´ario criou apenas uma vari´avel,
-->a = 1 // cria a variavel a com o valor 1 a =
-->who your variables are...
a scicos_pal %scicos_menu %scicos_short %scicos_help %scicos_display_mode modelica_libs scicos_pal_libs %scicos_lhb_list %CmenuTypeOneVector %helps home SCIHOME CreateScilabHomeDir PWD TMPDIR MSDOS SCI guilib sparselib xdesslib percentlib polylib intlib elemlib utillib statslib alglib siglib optlib autolib roblib soundlib metalib armalib tkscilib tdcslib s2flib mtlblib %F %T %z %s %nan %inf COMPILER %gtk %gui %pvm %tk $ %t %f %eps %io %i %e using 31686 elements out of 5000000. and 58 variables out of 9231
(^1) Quando o SCILAB for executado sem a op¸c˜ao -nw.
4 Cap´ıtulo 1. Ambiente de programa¸c˜ao
your global variables are...
LANGUAGE %helps demolist %browsehelp LCC %toolboxes %toolboxes_dir using 1122 elements out of 11000. and 7 variables out of 767
1.1.2 Mudan¸ca do diret´orio corrente
Diret´orio corrente ´e aquele considerado em uso, sem ser necess´ario especific´a-lo explicita- mente durante uma a¸c˜ao. Para saber qual o diret´orio de trabalho corrente utiliza-se o comando pwd,
-->pwd // mostra o diretorio de trabalho corrente ans = /pkg/ccc/scilab
O resultado exibido depende do diret´orio de onde o SCILAB foi executado. O diret´orio corrente pode ser alterado por meio do comando cd,
-->cd ferramentas // muda o diretorio de trabalho corrente para ’ferramentas’ ans = /pkg/ccc/scilab/ferramentas
1.1.3 Gerenciamento de arquivos
O SCILAB fornece diversos comandos para gerenciamento de arquivos, os quais s˜ao mostra- dos na Tabela 1.1.
Tabela 1.1: Comandos para gerenciamento de arquivos. Comando Descri¸c˜ao dir ou ls lista os arquivos do diret´orio corrrente; mdelete(
1.2 Comandos de aux´ılio ao usu´ario
O SCILAB possui muito mais comandos do que aqueles apresentados neste texto, o que torna mais dif´ıcil lembr´a-los. Com o intuito de auxiliar o usu´ario na procura de comandos, o programa provˆe assistˆencia por interm´edio de suas extensivas capacidades de aux´ılio direto. Estas capacidades est˜ao dispon´ıveis em trˆes formas: o comando help, o comando apropos e, interativamente, por meio de um menu de barras.
6 Cap´ıtulo 1. Ambiente de programa¸c˜ao
LAB. Por exemplo, para informa¸c˜oes sobre fatoriza¸c˜ao, tecla-se apropos factorization, resultando em uma p´agina listando os nomes de v´arias fun¸c˜oes com esta finalidade. Apesar de a palavra factorization n˜ao ser um comando do SCILAB, ela foi encontrada na des- cri¸c˜ao de v´arios comandos. Um clique sobre uma das linhas na p´agina exibida, por exemplo chfact - sparse Cholesky factorization, ´e equivalente ao comando help, como mos- trado na Figura 1.4.
Figura 1.4: Janela do comando apropos.
1.2.3 Menu de barras
Quando o SCILAB ´e executado sem a op¸c˜ao -nw, um aux´ılio por interm´edio de menu-dirigido ´e dispon´ıvel selecionando Help browser ou Apropos na op¸c˜ao Help do menu de barras. Como o uso desta forma de assistˆencia ´e bem intuitivo, o melhor a fazer ´e experimentar!
1.3 Exerc´ıcios
Se¸c˜ao 1.
1.1. Executar o programa SCILAB.
1.2. Verificar a diferen¸ca entre , e ; nos comandos %pi+1, %pi10 e %pi+1; %pi10;.
1.3. Testar o funcionamento das teclas ↑ e ↓.
1.4. Ver o funcionamento das teclas → e ←.
1.5. Verificar a diferen¸ca entre lines(20), lines() e lines(0).
1.3. Exerc´ıcios 7
Se¸c˜ao 1.
1.6. Quantos parˆametros tem a fun¸c˜ao erro erf?
1.7. Quais s˜ao os comandos utilizados para interpola¸c˜ao (interpolation)?
1.8. Qual o comando usado para calcular o determinante (determinant) de uma matriz?
1.9. Qual o comando para achar ra´ızes (roots) de uma equa¸c˜ao polinomial?
1.10. Comparar a soma dos autovalores (eigenvalues) com o tra¸co (trace) de uma matriz de ordem qualquer. Fazer a mesma compara¸c˜ao usando uma matriz com elementos aleat´orios.
Cap´ıtulo 2
Estruturas de dados
Neste cap´ıtulo ser˜ao apresentados alguns ´ıtens b´asicos, tais como, constantes, vari´aveis, vetores, matrizes, hipermatrizes, polinˆomios e listas, o que tornar´a poss´ıvel o uso imediato do SCILAB no modo interativo. Al´em disto, o conhecimento sobre as estruturas de dados ´e fundamental para um uso eficiente do programa.
2.1 Constantes
O SCILAB suporta trˆes tipos de constantes: num´ericas, l´ogicas e literais.
2.1.1 Num´ericas
Uma constante num´erica ´e formada por uma seq¨uˆencia de d´ıgitos que pode estar ou n˜ao precedida de um sinal positivo (+) ou um negativo (-) e pode conter um ponto decimal (.). Esta seq¨uˆencia pode terminar ou n˜ao por uma das letras e, E, d ou D seguida de outra seq¨uˆencia de d´ıgitos precedida ou n˜ao de um sinal positivo (+) ou um negativo (-). Esta segunda seq¨uˆencia ´e a potˆencia de 10 pela qual a primeira seq¨uˆencia ´e multiplicada. Por exemplo, 1.23e-1 significa 1, 23 × 10 −^1 = 0,123 e 4.567d2 ´e 4, 567 × 102 = 456,7,
-->1.23e- ans =
-->4.567d ans =
Algumas linguagens de programa¸c˜ao requerem um tratamento especial para n´umeros com- plexos, o que n˜ao ´e o caso do SCILAB. Opera¸c˜oes matem´aticas com n´umeros complexos s˜ao escritas do mesmo modo como para n´umeros reais. Para indicar a parte imagin´aria basta acrescentar os trˆes caracteres (%i), ou seja, multiplicar () por
−1 = i representado por (%i), 9
10 Cap´ıtulo 2. Estruturas de dados
-->3+2*%i ans =
- 2.i
As vari´aveis reais e complexas em SCILAB ocupam 24 e 32 bytes de mem´oria, respectiva- mente.
2.1.2 L´ogicas
Uma constante l´ogica pode assumir apenas dois valores: %t (ou %T) para verdadeiro e %f (ou %F) para falso,
-->%t // valor verdadeiro ans = T -->%f // valor falso ans = F
2.1.3 Literais
Uma constante literal ´e composta por uma cadeia de caracteres em vez de n´umeros ou verdadeiro e falso. A cadeia de caracteres deve estar delimitada por aspas (’) ou ap´ostrofos ("),
-->’abcde’ // um valor literal ans = abcde
2.2 Vari´aveis
Uma vari´avel ´e uma regi˜ao da mem´oria do computador utilizada para armazenar uma in- forma¸c˜ao, sendo representada por um identificador.
2.2.1 Regras para nomes de vari´aveis
Como qualquer outra linguagem de programa¸c˜ao, o SCILAB tem regras a respeito do nome de vari´aveis, conforme mostrado na Tabela 2.1.
2.2.2 Comando de atribui¸c˜ao
O SCILAB ´e um interpretador de express˜oes. A express˜ao fornecida ´e analisada sintatica- mente e se estiver correta ent˜ao ser´a avaliada. O resultado ´e atribu´ıdo `a uma vari´avel por interm´edio do comando de atribui¸c˜ao
<vari´avel> = <express~ao>
Por exemplo,