Matlab là tên viết tắt của Matrix laboratory phần mềm được Mathworks thiết kế để cung cấp môi trường lập trình và tính toán kỹ thuật số. Matlab cho phép tính toán số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồ thông tin, thực hiện thuật toán,
34
tạo các giao diện người dùng và liên kết với những chương trình máy tính viết trên nhiều ngôn ngữ lập trình khác
a) Mục đích sử dụng của Matlab
Matlab được sử dụng để giải quyết các vấn đề trong phân tích số, xử lý tín hiệu kỹ thuật số và xử lý đồ họa mà không cần lập trình cổ điển. Matlab hiện có hàng nghìn lệnh và chức năng tiện ích. Ngoài các chức năng có sẵn của chính ngôn ngữ, Matlab còn có các lệnh ứng dụng đặc biệt và các chức năng hộp công cụ (Toolbox)để mở rộng môi trường Matlab nhằm giải quyết một số loại vấn đề nhất định. Hộp công cụ rất quan trọng và hữu ích cho người sử dụng toán học sơ cấp, xử lý tín hiệu kỹ thuật số, xử lý hình ảnh, xử lý giọng nói, ma trận thưa, logic mờ…
Bảng 2.7. Giao diện phần mềm Matlab
b) Chức năng của Matlab
Matlab là một ngôn ngữ lập trình cao cấp để tính toán số và phát triển ứng dụng. Cung cấp một môi trường tương tác để điều tra, thiết kế và giải quyết các vấn đề. Nó cung cấp một thư viện lớn các hàm toán học để giải các hàm số tuyến tính, thống kê, phân tích Fourier, lọc, tối ưu hóa, tích phân và phương trình vi phân bình thường.
Matlab cung cấp các biểu đồ tích hợp để trực quan hóa dữ liệu và các công cụ để tạo biểu đồ tùy chỉnh. Nó cung cấp các công cụ phát triển để tăng khả năng bảo trì chất lượng mã và tối đa hóa hiệu suất. Cung cấp các công cụ để xây dựng ứng dụng bằng giao diện đồ họa tùy chỉnh. Các chức năng để tích hợp các thuật toán dựa trên Matlab với các ứng dụng bên ngoài và các ngôn ngữ khác như C, Java, NET và Microsoft Excel.
35
Function (Hàm) là một nhóm các câu lệnh cùng thực hiện một tác vụ. Trong Matlab, các hàm được định nghĩa trong các tệp (file) riêng biệt. Tên của tệp và của hàm phải giống nhau. Hàm hoạt động dựa trên các biến nằm trong vùng làm việc (workspace) của riêng chúng. Đây còn được gọi là vùng làm việc cục bộ. Nó khác với vùng làm việc mà người dùng truy cập tại dấu nhắc lệnh Matlab. Vùng này được gọi là vùng làm việc cơ sở. Trong Matlab, các hàm có thể nhận nhiều hơn một tham số (arguments) đầu vào. Tương tự, chúng cũng có thể trả về nhiều hơn một tham số đầu ra.
Hàm ẩn danh
Có thể hiểu, loại hàm này giống như một hàm nội tuyến (inline function) trong các ngôn ngữ lập trình truyền thống. Đây là loại hàm được định nghĩa trong một câu lệnh Matlab duy nhất. Nó bao gồm một biểu thức (expression) Matlab duy nhất và không hạn chế số lượng tham số đầu vào và đầu ra. Có nhiều cách để bạn định nghĩa hàm ẩn danh. Bạn có thể định nghĩa ngay tại dòng lệnh của Matlab, trong một hàm hoặc trong một đoạn lệnh (script). Bằng những cách này, bạn có thể tạo hàm mà không cần phải tạo tệp cho chúng.
Hàm cục bộ
Nếu một hàm không phải hàm ẩn danh, thì chúng phải được định nghĩa trong một tệp. Mỗi tệp hàm sẽ chứa một hàm chính (Primary Function) xuất hiện đầu tiên. Sau đó, tệp sẽ gồm bất kỳ hàm con (Sub Function) tùy chọn nào được sử dụng. Hàm chính có thể được gọi từ bất kỳ dòng lệnh hoặc hàm nào khác, ở ngoài tệp xác định chúng. Tuy nhiên, hàm con thì không giống vậy. Ta không thể gọi hàm con từ một dòng lệnh hoặc hàm nào nằm bên ngoài tệp hàm. Hàm con chỉ hiển thị với hàm chính và hàm con khác nằm trong tệp hàm định nghĩa chúng.
Hàm lồng nhau
Người dùng có thể định nghĩa các hàm bên trong phần nội dung của một hàm khác. Chúng được gọi là các hàm lồng nhau. Một hàm lồng nhau chứa một hoặc tất cả các thành phần của bất kỳ hàm nào khác. Khi một hàm được định nghĩa bên trong một hàm khác, nó sẽ chia sẻ quyền truy cập vào vùng làm việc của hàm chứa nó.
Hàm riêng tư
Đây là một hàm chính nhưng chỉ hiển thị cho một nhóm hàm giới hạn khác. Nếu bạn không muốn công khai việc triển khai hàm, người dùng có thể tạo chúng
36
dưới dạng các hàm riêng tư. Hàm riêng tư sẽ nằm trong các thư mục con với tên đặc biệt là “private”. Chúng chỉ hiển thị với các hàm nằm trong thư mục mẹ.
Biến toàn cục
Các biến toàn cục trong Matlab có thể được chia sẻ nhiều hơn biến hàm. Để làm được điều này, bạn cần phải khai báo biến là biến “global” trong tất cả các hàm. Nếu muốn truy cập biến từ không gian làm việc cơ bản, bạn khai báo biến tại dòng lệnh. Khai báo biến toàn cục phải được thực hiện trước khi biến được sử dụng trong hàm. Cách tốt nhất để phân biệt biến toàn cục với các biến khác là sử dụng chữ in hoa cho tên biến toàn cục.