GNU Octave — программа для математических вычислений

Установка
Описание программы
Начало работы
Примеры использования

Окружение

• Версия РЕД ОС: 8
• Конфигурация: Рабочая станция
• Версия ПО: octave-6:6.3.0

GNU Octave — свободная программная система для математических вычислений, использующая совместимый с MATLAB язык высокого уровня, предназначенный для решения задач вычислительной математики.

GNU Octave представляет удобный интерактивный командный интерфейс для решения линейных и нелинейных математических задач и для выполнения других численных экспериментов.

Язык Octave оперирует арифметикой вещественных и комплексных скаляров и матриц, имеет расширения для:

• решения линейных алгебраических задач;

• нахождения корней систем нелинейных алгебраических уравнений;

• работы с полиномами;

• решения различных дифференциальных уравнений;

• интегрирования систем дифференциальных и дифференциально-алгебраических уравнений первого порядка;

• интегрирования функций на конечных и бесконечных интервалах.

Характеристики:

• GNU Octave написана на языке С++ с использованием библиотеки STL;
• для запуска скриптов octave используется интерпрeтатор;
• GNU Octave можно дополнять динамически подгружаемыми модулями;
• GNU Octave является кроссплатформенной;
• cуществуют онлайн-сервисы, позволяющие выполнять скрипты octave и отображать полученные результаты в браузере.

Установка

Установить программу можно либо через графический менеджер пакетов, либо через терминал.

Для установки программы через графический менеджер пакетов dnfdragora перейдите в «Главное меню» — «Администрирование» — «Управление пакетами dnfdragora», выполните поиск необходимого пакета по ключевому слову «octave» и отметьте флагом пакет последней версии. После этого нажмите кнопку «Применить» и дождитесь окончания установки.

Для установки программы через терминал выполните команду (потребуются права администратора):

sudo dnf install octave

Дальнейшая работа с программой должна выполняться с правами обычного (непривилегированного) пользователя. Для запуска программы через терминал введите команду:

octave

Для выхода из Octave введите quit или exit в командной строке. После установки программа будет доступна из «Главного меню» — «Образовательные» — «GNU Octave».

Можно запустить программу также с помощью кнопки запуска (ярлыка) на рабочем столе. Для размещения кнопки запуска (ярлыка) программы на рабочем столе в «Главном меню» — «Образовательные» щелкните ПКМ на GNU Octave и выберите в контекстном меню «Поместить на Рабочий стол».

Описание программы

Главное окно программы выглядит следующим образом:

1. Основное меню содержит различные функции для управления файлами, редактирования кода, настройки интерфейса и доступа к справочной информации. Основное меню включает:

• Файл — работа с файлами и областью переменных;

• Правка — инструменты редактирования документа и операции с буфером обмена;

• Отладка — средство отладки кода;

• Окно — управление интерфейсом пользователя;

• Справка — доступ к справочной системе;

• Новости — примечания к выпуску и последние обновления.

2. Панель инструментов содержит кнопки для быстрого доступа к часто используемым командам, таким как создать сценарий, открыть существующий файл в редакторе, копировать, вставить.

3. Диспетчер файлов позволяет управлять файлами и каталогами на компьютере пользователя. Можно использовать его для открытия, сохранения, перемещения и копирования файлов, а также для просмотра содержимого файлов.

4. Рабочая область имеет четыре вкладки, каждая из которых выполняет определённую функцию. Переключение между вкладками позволяет управлять просмотром документации, редактированием переменных или написанием кода.

• Командное окно вкладка является активной по умолчанию и представляет собой панель ввода, где можно вводить команды и выражения, а также просматривать результаты их выполнения. Командное окно отображает сообщения об ошибках, если они возникают при выполнении команд.

• Документация отображает справочную информацию о функциях, переменных и других объектах в Octave.

Для просмотра документации по определённому объекту перейдите на вкладку «Документация» (1) — «Поиск» (2). Введите в строке поиска нужный объект (3) и выполните поиск (4).

• Редактор переменных позволяет просмотреть и изменить значения переменных в текущей сессии Octave без повторного ввода всей команды, создающей переменную. После ввода команды, создающей переменную, можно переключиться на вкладку «Редактор переменных» и увидеть список текущих переменных. Щёлкнув по имени переменной, можно отредактировать её значение. Для отображения выбранных данных на графике доступен инструмент .




• Редактор (1) позволяет работать в программном режиме. Он представляет собой текстовый редактор, в котором можно писать и редактировать скрипты и программы на языке Octave. Скрипты доступны для сохранения и загрузки для дальнейшей работы. После редактирования кода в редакторе (2) можно выполнить его, перейдя в меню «Выполнение» (3) — «Сохранить и выполнить/продолжить» (4) или используя горячую клавишу F5.

В редакторе присутствует дополнительная панель инструментов:

5. Область переменных отображает текущие переменные в текущей сессии Octave. Можно просмотреть, изменить или удалить переменные из этой области.

6. Журнал выполненных команд отображает историю введённых команд и результатов их выполнения. Журнал также может быть сохранен как файл для дальнейшего использования или обмена с другими пользователями.

Начало работы

В Octave существуют два режима работы.

1. Терминальный режим позволяет пользователю вводить команды в диалоговом режиме, система выполняет их и выводит результаты на экран.

2. Программный режим позволяет создавать текстовые файлы с расширением *.m и запускать файлы в среде Octave. Для работы в программном режиме перейдите на вкладку «Редактор».

В настройках можно изменить параметры интерфейса командного окна, редактора и устанавливать комбинации клавиш.

Признаком начала работы является наличие знака >> в командном окне.

Octave имеет справочную базу на английском языке. Документация доступна из командной строки в онлайн-режиме и печатном варианте.

Для получения справочной информации в командном окне введите help и <название_команды>. Например, для вызова справки о функции min() введите команду:

help min

При работе в командном окне нажатие клавиши Enter инициирует выполнение введённой команды и выводит результат на экран.

Во время выполнения сложных вычислений, когда не требуется выводить промежуточные результаты, чтобы отменить вывод результата на экран, можно поставить символ ";" в конце строки после команды. В противном случае, если символ ";" не указан, результаты будут выведены на экран.

Сообщения об ошибке при выполнении кода помогают пользователю проследить, на каком этапе он допустил ошибку.

Octave можно использовать для базовых числовых расчётов. Octave поддерживает арифметические операции (+, -, *, /), возведение в степень (^), натуральные логарифмы и показатели (log, exp), тригонометрические функции (sin, cos и т.д.). Octave работает с действительными или мнимыми числами (i, j). Некоторые математические константы, например, основание натурального логарифма (e) и отношение длины окружности к её диаметру (pi), также заранее определены в Octave.

Примеры использования

Пример 1. Для выполнения арифметических операций введите в командном окне последовательность команд и нажмите Enter:

a=43;
b=2;
sum= a + b, 
diff = a - b,  
prod = a * b,
quot = a / b, 
rem = a % b, 
pow = a ^ bsum = 45
diff = 41
prod = 86
quot = 21.500
rem = 43
pow = 1849

где:

• sum = a + b — складывает значения a, b и сохраняет результат в переменной sum;

• diff = a - b — вычитает значение b из значения a и сохраняет результат в переменной diff;

• prod = a * b — перемножает значения a, b и сохраняет результат в переменной prod;

• quot = a / b — делит значение a на значение b и сохраняет результат в переменной quot;

• rem = a % b — вычисляет остаток от деления значения a на значение b и сохраняет результат в переменной rem;

• pow = a ^ b — возводит значение a в степень b и сохраняет результат в переменной pow.

Пример 2. Для построения графика синусоиды введите следующую команду:

t = 0:0.1:2*pi;
y = sin(t);
plot(t, y)

Отобразится окно с графиком.

Пример 3. Для построения графика функции создайте вектор x от -10 до 10 с шагом 0.1, затем вычислите соответствующие значения функции sin(x):

x = -10:0.1:10;
y = sin(x);
plot(x, y);
title('График функции sin(x)');
xlabel('x');
ylabel('sin(x)');

Отобразится график:

Пример 4. Введите следующую команду для создания матрицы A и умножения каждого элемента на 2:

A = [1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9], B = A * 2A =
   1   2   3
   4   5   6
   7   8   9

B =
    2    4    6
    8   10   12
   14   16   18

Пример 5. Введите матрицу коэффициентов A, вектор свободных членов b и найдите решение системы линейных уравнений x с помощью обратной матрицы A:

A = [1, 2; 3, 4], b = [5; 6], x = A\bA =
   1   2
   3   4
b =
   5
   6
x =
  -4.0000
   4.5000

Пример 6. Введите переменные a, b и выполните логические операции:

a = 5, b = 10, result = (a < b) && (a > 0)a = 5
b = 10
result = 1

Пример 7. Введите комплексное число z и найдите его модуль:

z = 3 + 4i, abs_z = abs(z)z =  3 + 4i
abs_z = 5

Пример 8. Определите функцию f и найдите площадь под кривой f(x) = x^2 от 0 до 1 с помощью функции quad:

f = @(x) x.^2, Q = quad(f, 0, 1)f =
@(x) x .^ 2
Q = 0.3333

Дата последнего изменения: 21.11.2024

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter.