MATLAB プログラムの実行

実習の準備

この実習を行う前に， 実習用ディレクトリの作成を行っておいてください．

MATLAB を起動し， 作業ディレクトリを MATLAB から実習用のディレクトリに変更してください．

プログラムをキーインする

MATLAB のコマンドウィンドウ（中央の，大きなウィンドウ）では， プログラムを直接に入力し，実行することができます． とはいえ， 長いプログラムをこの方法で実行することには無理があります． 「コマンド」を実行するときにこの方法を用います．

テキストの例題 ex1102 をやってみましょう． 1 + 2 とキーイン（入力）して Enter キーを押してみてください． このプログラムが実行され，"3" という結果が返されます（下図）．

スクリプトファイルの作成と実行

コマンドは直接にキーインして実行しますが， 実行と修正を繰り返して完成させる長いプログラムは， プログラムを書いて保存し，それを実行します．

プログラムを書くには，MATLAB の [ホーム] タブにある， [新規スクリプト] をマウスで左クリックします．

「エディター」があらわれます．ここにプログラムを書きます．

エディターで，

1+2

というように，１行だけプログラムを書いてください． 書いたらこのプログラムを保存します． エディターの [保存] のアイコンの下側 （下向きの矢印を）マウスで左クリックして， [名前を付けて保存] を選択（左クリック）してください．

プログラムは，実習用ディレクトリ（下図では MyMATLAB）に， MATLAB Code file という形式で保存します． 拡張子は m です． デフォルトで Untitled.m というファイル名が表示されますので， Untitled という部分を書き換えます． MATLAB プログラムを書いたファイルは 「スクリプト M ファイル」と呼ばれることもあります．

今書いたプログラムは，ex1102.m という名前で保存しましょう．

現在のフォルダーである MyMATLAB の中に， ex1102.m というファイルが保存されました．

保存されたプログラムを実行するには， コマンドウィンドウで， 実行したいプログラムのファイル名（拡張子は不要）をキーインします． その前に，エディターが広いスペースを占めているので，最小化しておきましょう．

エディターの右上にある，下向きの三角印をクリックして， エディターアクションを表示してください．

表示されたエディターアクションから「最小化」を選択します．

エディターが最小化され，右隅に張り付きます．

最小化されたエディターにマウスのカーソルをあわせるか， 左クリックすると，再びエディターが現れます． 最小化の操作を一度行った後は， 上図の「エディター」をクリックすればエディターを開閉できます．

それでは，ex1102.m を実行しましょう． コマンドウィンドウで ex1102 と入力して Enter キーを押します． 拡張子は不要です．

注意：作業ディレクトリは実習用ディレクトリになっていますか？ そうなっていなければ， 作業ディレクトリを実習用ディレクトリに変更してください．

プログラムの編集を終えてエディターを閉じるには， 他の Windows アプリケーションと同様に， ウィンドウの右上にある X 印（閉じる）をマウスで左クリックしてください．

あるいは， エディターではひとつのスクリプトごとにひとつのタブが開かれますので， タブのラベルの横にある X 印をマウスで左クリックしてください． 開いているスクリプトがひとつだけの場合は， スクリプトのウィンドウが閉じられます． 複数のスクリプトを表示している場合には， X 印をクリックしたタブだけが閉じられます．

1+2 と書いただけのプログラムはあまりに味気なさすぎるので， もう少しだけ長いプログラムを書いて実行してみましょう． テキスト 1.1.5 節の例題 ex1106 をやってみます． （この例題の番号は ex1105 となるべきですが，改訂版第１刷では ex1106 となっています．以下では，改訂版第１刷のまま，ex1106 と表記します．）

エディタを閉じた場合には，新たに開いてください． エディタを閉じていなければ， タブを切り替えることで新しいスクリプトを書くことができます． 新規のタブを開くには，下図の + 印をクリックします．

下図に示すように，３行のプログラムを書いてください． テキストでは３行目の最後にセミコロン（;）がありますが， これは省略できます． １行目と２行目の最後にはセミコロンを入れてください．

プログラムが書けたら，例題 ex1102 と同様に， 名前をつけて作業ディレクトリに保存してください． 名前は ex1106.m とします． 現在のフォルダーである MyMATLAB の中に， ex1106.m というファイルが保存されました．

コマンドウィンドウで，

ex1106

とキーインして，Enter キーを押してください． 下図のようなグラフがあらわれます． グラフィックスを表示するウィンドウは 「フィギュアウィンドウ」と呼ばれます． MATLAB は強力なグラフィックス機能を持っています． 第５章で学習します．

例題 ex1106 で書いたプログラムの意味を少し説明しておきます．

１行目は

X = 0:pi/100:2*pi;

です．等式の右辺でベクトルを作り， それを左辺の X に代入しています． 他の多くのプログラミング言語と同様に， 等号（ = ）は「等しい」という意味ではなく， 右辺を左辺に代入することを意味します．

左辺の X は変数の名前です． ここで X という名前の変数を作っているのです．

MATLAB での変数名には，アルファベットの大文字， アルファベットの小文字，数字， 下線（ _ ）を用いることができます． 変数名はアルファベットで始まる必要があります （大文字でも小文字でもよい）． 大文字と小文字は区別されます．A と a は別の変数です． テキスト p.14 に書かれているように， MATLAB で用意されている関数名や変数名は小文字で始まりますので， ユーザーが自分で作成する変数名は大文字で始めるとよいでしょう．

多くのプログラミング言語では， 変数を作るときに，変数の宣言をしなければなりません． おおざっぱにいえば， その変数に何を入れるのか （たとえば，整数なのか，実数なのか，文字なのか）を明示します． これに対して，MATLAB ではそのような変数宣言は必要ありません．

右辺では，数の並びであるベクトルを作っています． 数を等間隔に並べたベクトルを作るときには，

最初の数 : 数値間の間隔 : 最後の数

と書きます． これは高校数学で習う等差数列を作っていると考えられます． 「最初の数」が初項，「数値間の間隔」が公差です． 0:pi/100:2*pi という式は「０からはじめて， pi/100 きざみで，2*pi まで数を並べたベクトルを作る」 という意味です．pi は円周率 $\pi$ を表します． コマンドウィンドウで pi と入力して enter キーを押すと， 円周率が表示されます．

コマンドウィンドウで

X = 0: pi/100: 2*pi

と入力して enter キーを押すと （コロンの後に半角スペースを入れても入れなくても同じです）， 0 から始まって $2\pi$ （6.283...）まで， 201個の数字から構成される数列（ベクトル）が表示されます． これが変数 X に代入されます．

注意：最後にセミコロンをつけて X = 0: pi/100: 2*pi; とすると，計算は実行されますが結果が表示されません． ここではセミコロンをつけないでください． MATLAB のプログラムでは， セミコロンがついた行の実行結果は表示されません． スクリプト ex1106.m では， X の内容を表示させる必要がないので， セミコロンをつけていました．

２行目は

Y = sin(X);

です．右辺の sin は，実数値を入力すると， sin（三角関数のひとつであるサイン） の値を計算して出力する関数です． MATLAB には，たくさんの関数が用意されています． 関数は，入力を受け取って，それに何らかの操作を行い， 結果を返します．関数への入力は， 関数名の後に続くかっこの中に書きます． かっこの中に書かれる入力を「引数」（ひきすう）と呼びます．

この例題で入力として与えられているのは， ひとつの数値ではなく， 数値の集まりであるベクトル X です． この場合，ベクトル X の要素 （0 から $2\pi$ までの，201個の数字ごとに， sin の値が計算されます． つまり， $\sin 0$， $\sin \frac{\pi }{100}$， $\sin \frac{2\pi }{100}$， ...， $\sin 2\pi$ が計算されます． この数値の並びが新しいベクトルとなり，左辺の Y に代入されます． コマンドウィンドウで

Y = sin(X)

とキーインし，確かめてみましょう（注意：セミコロン不要）． MATLAB の関数の多くは， 引数としてベクトルや行列（ベクトルを並べたもの）をとることができます． これは MATLAB の大きな特徴です．

３行目は

plot(X, Y)

です．plot は，sin と同じく，MATLAB の関数です． plot(X, Y) という式はベクトル X と Y を plot 関数に入力することを意味しています． 横軸を X ，縦軸を Y として，X と Y の値の組を点としてプロットし， それを折れ線で結びます．例題 ex1106 では， $\left(0,\sin 0\right)$， $\left(\frac{\pi }{100},\sin \frac{\pi }{100}\right)$， $\left(\frac{2\pi }{100},\sin \frac{2\pi }{100}\right)$， ...， $\left(2\pi ,\sin 2\pi \right)$ という点をプロットし，これらの点を折れ線で結んでいます． たくさんの点をプロットしているので， 点は曲線でなめらかに結ばれているように見えます．