[PDF] Anwendungssoftware: MATLAB - Free Download PDF (2024)

Download Anwendungssoftware: MATLAB...

VU Anwendungssoftware: MATLAB“ ” A. Uhl Fachbereich Computerwissenschaften ¨ Salzburg Universitat

12. Juni 2008

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Uhl: MatLab SS 2008

Personalia: A. Uhl Email-Adresse: [emailprotected]. Basis-URL: http://www.cosy.sbg.ac.at/staff/andreas.uhl.html. Buro: ¨ FB Computerwissenschaften, Zi. 1.11, Jakob-Haringer Str. 2, Salzburg-Itzling. Telefonnummer (Buro): ¨ (0662) 8044-6303. Telefonnummer (Sekretariat): (0662) 8044-6328.

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Formalia LVA-URL: http://www.cosy.sbg.ac.at/˜uhl/student.html. Abhaltezeit der LVA: FR 1300– 1345 VO, anschliessend zwei Gruppen je 45 Minuten, ¨ nach Bedarf am Ende des Semesters. mit Verlangerungen Termine: 7.3., 11.4., 18.4., 25.4., 16.5., 23.5, 30.5., 6.6., 13.6., 20.6., 27.6. ¨ Abhalteort der LVA: Horsaal T02 + Rechneruebungsraum

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Vorwort

Willkommen zur Lehrveranstaltung Anwendungssoftware: MATLAB. Es handelt sich ¨ um eine einfuhrende Uberblicksveranstaltung, die Pflicht LVA ist fur ¨ ¨ Ingeneurwissenschaften and Wahlfach fur ¨ Angewandte Informatik. ¨ im Bereich MATLAB. Etliche Es gibt hier im Haus bisher keinerlei Lehraktivitat ¨ MATLAB. Gruppen verwenden allerdings in der Forschungstatigkeit

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Organisatorisches

• Leistungsfeststellung 1. Schriftliche Klausur (Multiple Choice und Kurzfragen) zur Vorlesung und den Ab¨ schlussprasentationen der Projekte. 1. Termin nach Wunsch nahe Semesterende. 2. Ausarbeitung und Abgabe von Hausubungen (nicht jede Woche !). ¨ ¨ ¨ 3. Bearbeitung/Prasentation eines grosseren Projektes in Gruppen.

• Skriptum auf meiner Webseite www.cosy.sbg.ac.at/˜uhl/student.html zum Download. Im Skriptum wird konsequent Copyright verletzt, wesentliche Teile wer¨ den durch die Verwendung von Fremdskripten abgedeckt. Achtung: Skriptum wachst inkrementell mit !

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See Also

plotting Graph in 3D help

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Inhalte • Introduction • MATLAB als Taschenrechner • Datentypen • Graphics • Kontrollstrukturen • Programmierung mit MATLAB • Spezialthemen (Einbindung von C-code, Laufzeiteffizienz, Toolboxes, ......)

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Literatur • Bucher (in der Bibiothek) ¨ ? ? ? ?

¨ MATLAB 6.5 eine Einfuhrung (Uberhuber, Katzenbeisser, 2002) ¨ MATLAB for Engineers Explained (Gustafsson, Bergman, 2005) MATLAB 5 fur ¨ Ingeneure (Biran, Breiner, 1999) Pattern Classification (Computer Manual in MATLAB) (D.G. Stork, E.Y.Tov, 2004)

• On-line Resourcen ? www.mathworks.com ? MATLAB CENTRAL ? auf meiner Studentenseite einige weitere Links

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Inhalt • MATLAB Einfuhrung, ¨

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Einfuhrung ¨ MATLAB I Begrifflich: MATrix LABratory Alternativen (kommerziell):

• Mathematica • Maple Alternativen (frei):

• Octave • SciLab Allgemeines zu MATLAB: Skript C2-C3, C15-C29, B8-B10 Datentypen und elementare Operationen: Skript C29 - C41 Vektoren: Skript A4 - A6 (sections 8 & 9) Matrizen Erzeugung und Addressierung: Skript C42 - C47, B16 (sec. 2.6), B18 - B19 (section 2.8) Quit

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1. Assignment

1. Sich vertraut machen mit der Arbeitsumgebung in MatLab, Demos anschauen, Help ausprobieren 2. pages 13 - 14 von http://www.cosy.sbg.ac.at/˜uhl/matlab1.pdf (Hardcopy verteilt) 3. Section 2.9 Exercises in Skript B (als Assignment1.m speichern)

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Einfuhrung ¨ MATLAB II

Vektor und Martix Operationen: C47 - C53, B49 - B51 2. Assignment 1. Aufgaben 27 und 29 in Skript C (S. 50 und 51). ¨ 2. Generieren sie eine zufallige Matrix A deren Elemente zeilenweise sortiert sind. Ma¨ trix B sei eine Matrix mit 5 aquidistanten Punkten zwischen 1 und 7 als Diagonalelemente, ansonsten 0. Berechnen sie Punktweises Produkt und Matrixprodukt zwischen A und B. Von den “Maximalvektoren” der beiden Ergebnismatrizen soll auf zwei Arten das innere Produkt bestimmt werden.

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Kontrollstrukturen fur ¨ die Programmierung

Logische Operatoren, Flowcontrol und Schleifen: B55 - B70, C77 - C79 3. Assignment ¨ Erzeugen sie eine zufallige 10 x 10 Matrix A die aus Integers aus [1,100] besteht. Diese Matrix soll wie folgt modifiziert werden bis der Mittelwert ihrer Diagonalelemente gleich dem Median ist oder die beschriebene Modifikation 1000 Mal durchgefuhrt ¨ worden ist (Ausgabe ist dann das Mittelwert - Median Paar mit der kleinsten Differenz): fur ¨ jede Zeile und jede Spalte der Matrix soll 5 mal folgends getan werden: ist der ¨ ¨ (kleiner) als der Median, soll der grosste (kleinste) Wert Zeilen/Spalten MW grosser der Zeile/Spalte durch den auf Integer gerundeten Mittelwert ersetzt werden.

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MatLab .m-Files

Script Files und Function Files: C80 - C83, C86, A24 - A25 Timing: B108 MatLab kann auch zum Batch-processing verwendet werden. Das dafur ¨ notwendige Skriptfile (im Beispiel “foobar.m”) muss sich im MatLab Pfad befinden. Der Kommandozeilenbefehl matlab -r foobar -nodisplay fuhrt foobar aus und ¨ beendet MatLab wieder. ¨ “foobar.m” konnte wie folgt aussehen:

a = 3+3; fid = fopen(’/tmp/foobar’,’w’); fprintf(fid,’%d\n’, a); fclose(fid); exit;

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4. Assignment

Schreiben sie zwei Varianten einer Funktion (als m-File) zur Berechnung des Binomialkoeffizienten:

n n! = k!(n − k)! k Eine Variante soll die rekursive Definition n! = n(n − 1)! verwenden, die andere ein klassisches Schleifenkonstrukt. Erstellen sie ein Skript File (als m-File) in dem sie fur ¨ beide Funktionsvarianten den Binomialkoeffizienten fur ¨ wachsende n und k berechnen bis die Berechnung einer ¨ Variante langer als 30 Sekunden dauert. Auszugeben sind jeweils n, k, und der Zeitbedarf fur ¨ jede Variante. Das Skript File muss auf der Kommandozeile ohne Fehlermedlung ausfuhrbar sein. ¨

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Visualisierung

Graphik & Plots: B73 - B89, C60 - C73 5. Assignment Fuhren sie das Programm von Assignment 3 100 Mal durch und visualisieren sie die ¨ Ergebnisse (Differenzen zwischen Median und Mittelwert) als Histogramm (also welche Differenzen kommen wie oft vor) sowie als Scatterplot von der Anzahl der ¨ Programmdurchlaufe bis zum Abbruch vs. den obigen Differenzen. Visualsisieren sie weiters den Zeitbedarf fur ¨ die Berechnung der Binomialkoeffizienten (je 2 Varianten) aus Assignment 4 fur ¨ verschiedene n und k Konfiguarationen als 3D Plot und als Bar-Chart. Verwenden sie fur ¨ die Achsenbeschriftung fur ¨ jeden Plot eine aus dem ¨ ¨ Intervall [10,20] zufallig gewahlte Fontsize. Die entstehenen 4 Plots sollen in einem Plot kombiniert werden. [Bis hierher soll die Aufgabe als Skriptfile assignment5.m realisiert werden]. Lernen sie ausserdem, interaktiv die Legende zu positionieren und ¨ die Graphik als .png zu exportieren. [interaktiv am Gerat].

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I/O Grundlegende Ein- und Ausgabe: C55 - C57, A29 - A30 Spezielle Datentypen: B21 - B30 (Excel, CSV, Text), C73 - C74 (Bilder) 6. Assignment Lesen sie ihr liebstes Urlaubsfoto (oder ein anderes .jpg file) ein und konvertieren sie ¨ es in ein Grauwertbild (Grauwert Y eines Pixels ergibt sich aus den Pixel Farbkanalen RGB als Y = 0.5G + 0.3R + 0.2B). Schreiben sie eine Function smooth.m, der sie eine ¨ Pixelposition und eine Nachbarschaftsgrosse ubergeben. Diese Funktion berechnet ¨ den Mittelwert der Grauwerte in einem 3x3, 5x5, oder 7x7 Fenster der Y Werte wobei die ubergebene Pixelposition im Zentrum des Fensters liegt, dieser Mittelwert ist der ¨ Ruckgabewert der Funktion. smooth.m soll auf alle Pixel des Bildes angewendet ¨ werden (wobei jeder Pixel durch den Ruckgabewert ersetzt wird) und die drei ¨ Ergebnisse sollen mit fprintf in je ein File geschrieben werden, sodass korrekt formatierte ascii .pgm Files entstehen (die dann mit einem Bildbearbeitungsprogramm betrachtet werden sollen; dazu muss naturlich auch ein korrekter Header geschrieben ¨ ¨ werden). Zum Format dieser Files siehe google .pgm oder ahnlich.

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Effizientes Programmieren & Symbolisches Rechnen Effizientes Programmieren: C86 - C89 Symbolisches Rechnen: C167 - C186 7. Assignment Schreiben sie drei Sortierfunktionen Heap.m, Quick.m und Bubble.m (als eigene function-files) welche HeapSort, QuickSort und BubbleSort realisieren. ¨ Eingabeparameter sind ein (unsortierter) Vektor und dessen Lange, Ruckgabewert ist ¨ ¨ Vektoren der sortierte Vektor. Erstellen sie ein Skriptfile Assignment7.m das zufallige ¨ ¨ aufsteigender Lange erzeugt (maximale Lange durch interaktive Eingabe von der ¨ ¨ sollen 100 zufallige Instanzen erzeugt und sortiert werden Tastatur). Von jeder Lange (mit den drei eigenen Sortierfunktionen und der MatLab eigenen Sortierfunktion) und ¨ ¨ die benotigten Zeiten gemessen werden. Berechnen sie fur den ¨ jede Vektorlange ¨ Rechenzeiten der vier Sortierverfahren. Mittelwert und die Varianz der benotigten ¨ beschrifteten”, S/W druckbaren Plot der die mittleren Erstellen sie einen “schon ¨ Rechenzeiten (mit Varianzen als “Errorbars”) der vier Verfahren gegen die Vektorlange ¨ auftragt. Abzugeben in einem Archiv (.zip oder .tar, nicht .rar) sind die vier .m Files sowie der Plot als .png File.

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Finale ¨ Ich hoffe ich habe mit dieser LVA ihr Interesse an der Thematik wecken konnen. Ich ¨ wunsche ihnen schone Ferien und alles Gute bei der Klausur. ¨

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Literaturhinweise

[PDF] Anwendungssoftware: MATLAB - Free Download PDF (2024)

References