matlab & Desktop mit Menü und Leisten, - Goethe-Universitätuser.uni-frankfurt.de/~wallner/Geonumerik/pdfs/v03_02052013.pdf · ctheorem gpp matlab polyval square dc2sc graphon mean

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computational geodynamics Goethe University of Frankfurt

Einführung in wissenschaftliche Programmiersprachen mit Geo-Anwendungen (GeoNumerik)

Do 9 ct – 11:45 in Geowiss-GW 2.106 = Linux-Pool IH. Wallner [email protected]

3. Tag Plan

MatLab – Einführung - parallel anwendenUmgebung, Hilfe, Taschenrechner, Variablennamen,

Datentypen, Matrizzen, Magisches Quadrat von Dürer

Operatoren, Ausgabe, Speichern/Laden, IO,

Kontrollstrukturen, Functions, Intrinsische,

2D Grafik, Figure, 3D Grafik Aufgaben


Ffm, 02. Mai 2013

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MatLab Matrix Laboratory

ist interaktiv, matrixorientiert, objektorientiert, und programmierbarfür Berechnungen und Visualisierungvon wissenschaftlich-technischen Aufgaben

Umgebung Starten mit matlab & (eventuell mit Optionen) Desktop mit Menü und Leisten, Command Window und weiteren (Workspace, Directories, History,...)

Hilfe help so oder mit <function> lookfor <searchitem> oder HTML-Dokus oder pdfs (wie using_ml.pdf ) oder web-googeling (64 Millonen Links)

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MatLab Matrix Laboratory

ist ein mächtiger Taschenrechner13+8ans = 21 und mehr

Variablennamen <63 Zeichen (A-Z,a-z,0-9,_), 1.: Buchstabe Zahlen: 2, 3.4, -5.3E3, -.065Datentypen fast alles sind Matrizen mit double – Komponenten a=13, who, whos a(2,3)=23, b=[11 12; 21 22]; b Komplexe Zahlen c=7+8i, real(c), imag(c) Zeichenketten/Strings s1='Text', s2=['2ter ' s1] Strukturen D.title='I am D-structure', D.number=13, D.vector=[ 1 2 3] hierarchisch Cell-Arrays ca={'a cell-element' 21.17 eye(3) D}, ca{3} Container mit verschiedenen Datentypen 4


MatLab

Matrizzen Definition mit [ ], Komponenten-Trennung: Blank oder Komma [ 1 2, 3 ] nächste Zeile mit Vorschub oder Semikolon M = [ 11 12 13 M = [ 11 12 13; 21 22 23 ] 21 22 23 ]

Colon-Operator 2:3:13 2 5 8 11 M=[1:3; 4:6; 7:9]

spaltenweise Indexierung wie in Fortran # C M(2,3), M(:,2), M(2,:), M(end-1:end, [1 3]) size(M), length(M)

Vektoren sind Matrizzen mit nur einer Dimension n>1 Zeilenvektoren size 1xn , Spaltenvektoren size nx1

Skalare sind Matrizzen mit Dimension 1x1

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Magisches Quadrat von Albrecht Dürer

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Gleiche Summe von Zeilen, Spalten und Diagonalen

Prüfen !

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Magisches Quadrat 34 DQ=[ 16 3 2 13 5 10 11 8 9 6 7 12 4 15 14 1 ]

sum(DQ(1,:)) Summe 1. Spalten, sum(DQ) Spaltensummensum(DQ') Zeilensummen, mit DQ' – Transponierte DQT Spiegelung an der Diagonalensum(diag(DQ)) Summe Diagonale, mit diag(), [DQii], i=1:n

sum(diag(fliplr(DQ))) Summe Gegendiagonale, mit fliplr() - Vertauschung Spalten links und rechts

Dür

er-Q

uadr

at

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MatLab

Operatoren elementares Rechnen, arithmetische: ^ * / + - Prioritätsfolge ( ) vor ^ vor * / vor + - X=[1 2;3 4 ], Y=[5 6;7 8], X+Y, X*Y, elementweise X.*Y, X^2, X.^2 Transponierte X', Inverse inv(A), A/B entspricht A*inv(B) und A\B entspricht inv(A)*B Lösung von linearen Gleichungssystemen mit b=[11 12]' und x=A\b ! Prüfen

Logische Operatoren && || ~ Vergleiche > >= < <= == ~= liefern logische Ausdrücke, auch Matrizzen L=M<5

Ausgabe ; unterdrückt sie, fprintf, sprintf, disp ähnlich C format short, format long, format compact % - alles danach ist Kommentar 10


Paus

e

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MatLab

Workspace enthält alle Variablen, who, whos

Variable Speichern, Löschen, Laden save gesamter Workspace auf matlab.mat in 'pwd', binär save filename a M auf Datei filename.mat, nur spez. Variable save file.asc M -ascii auf Datei file.asc, les- und editierbar clear, clear M, clear all load Wiederherstellung des gesicherten Workspace load filename existierende Daten werden überschrieben load filename M spez. Variable aus filename.mat laden N=load('file.asc') Daten müssen in Matrixform vorliegenIO – Ein- und Ausgabe von und auf Dateien fopen, fclose, fread, fwrite, fprintf, fscanf, fseek, ftell, ferror

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MatLab

Kontrollstrukturen - Ablaufsteuerung Verzweigung if (k==13), disp('k brings misfortune'); end if () – elseif () – else – end if (1),... if (0), ... Fallunterscheidungen switch fall case 1 disp('do 1.Fall things') case {2,3} disp(' more then one case') case 13 disp(' bad luck case') otherwise disp('case not defined') end fall kann auch ein String sein

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MatLab

Kontrollstrukturen if – switch – for – while, continue, break Schleifen for k=1:13 kseq=[ 12 1 7]; for k=kseq dosomething(k) end oder so: kseq=[12 1 7]; for k=kseq, … end

oder so: k=0; while (k<13) k=k+2; if (k>7), continue; end if (k>27), break; end k=k+1; end

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MatLab

Kontrollstrukturen try & catch Abfangen von Fehlern try … Anweisungen … - bei Fehler Sprung zu catch - catch % Fehlerbehandlung … Anweisungen … end

Skript oder Funktion beenden return MatLab beenden exit

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MatLab

Skripte, Functions mit Extension .m Starten mit Skriptname ohne Endung, muss im Pfad liegen Pfad: path, addpath(), rmpath(), pwd, cd, ls, dir, which … zu eigenen Skripten, Funktionen, Daten zu Toolboxen (Standard-MatLab, Erweiterungen z.B. Statistik, Mapping, Image Processing, PDE, Parallel Processing, ...)

Function-Kopf: function [result, out ]=dosomething(arg1,arg2) Der Dateiname sollte mit dem Funktionsnamen identisch sein (+ .m). Im Gegensatz zum Skript (Workspace ist global), sind die Variablen der Funktion lokal. Ende: return, end nargin, nargout liefern Argumentanzahl Erste %-Zeile wird von lookfor durchsucht, help dosomething liefert ersten %-Block. Vorsicht: Namen sind nicht reserviert: sin=5 überschreibt sin-Funktion.

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MatLab

Intrinsische Funktionen: mathematische sin, cos, tan, exp, sqrt, abs, mean, std zeros, ones, eye, rand, randi, randn, ...und viele, viele mehr : help

matlab/general - General purpose commands.matlab/ops - Operators and special characters.matlab/lang - Language constructs and debugging.matlab/elmat - Elementary matrices and matrix manipulation.matlab/specmat - Specialized matrices.matlab/elfun - Elementary math functions.matlab/specfun - Specialized math functions.matlab/matfun - Matrix functions - numerical linear algebra ...

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MatLab

intro < chol end function lu quit sprintf help > clc eps global macro qz sqrt demo = clear error grid magic rand startup [ & clg eval hess max rcond string ] | clock exist hold memory real subplot ( ~ conj exit home mesh relop sum ) abs contour exp ident meta rem svd . all cos expm if min return tan , ans cumprod eye imag nan round text ; any cumsum feval inf nargin save title % acos delete fft input norm schur type ! asin det filter inv ones script what : atan diag find isnan pack semilogx while ' atan2 diary finite keyboard pause semilogy who + axis dir fix load pi setstr xlabel - balance disp floor log plot shg ylabel * break echo flops loglog polar sign zeros \ casesen eig for logop prod sin / ceil else format ltifr prtsc size ^ chdir elseif fprintf ltitr qr sort

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MatLabacosh demo hankel membrane print table1 angle demolist hds menu quad table2 asinh dft hilb meshdemo quaddemo tanh atanh diff hist meshdom quadstep tek bar eigmovie histogram mkpp rank tek4100 bench ergo hp2647 movies rat terminalbessel etime humps nademo ratmovie toeplitzbessela expm1 idft nelder readme trace besselh expm2 ieee neldstep residue translatebesseln expm3 ifft nnls retro tril blanks feval ifft2 null roots triu cdf2rdf fft2 info num2str rot90 unmkpp census fftshift inquire ode23 rratref vdpol citoh fitdemo int2str ode45 rratrefmovie versa cla fitfun invhilb odedemo rref vt100 compan flipx isempty orth rsf2csf vt240 computer flipy kron pinv sc2dc why cond funm length plotdemo sg100 wow conv gallery log10 poly sg200 xterm conv2 gamma logm polyfit sinh zerodemocorr getenv logspace polyline spline zeroin cosh ginput matdemo polymark sqrtm ctheorem gpp matlab polyval square dc2sc graphon mean polyvalm std deconv hadamard median ppval sun

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MatLabaddtwopi buttap cov fftdemo freqz kaiser specplot bartlett butter decimate filtdemo fstab numf spectrum bilinear chebap denf fir1 hamming readme2 triang blackman chebwin detrend fir2 hanning remez xcorr boxcar cheby eqnerr2 freqs interp remezdd xcorr2 yulewalk

MatLab Version 7.3 (R2006b)

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MatLab

2D Grafikeinfache abfallende Cosinus-Funktion: x=0:pi/36:*3*pi; y=2.5*cos(x).*exp(-0.1*x); plot(x,y) durchezogene blaue Linie plot(x), plot(y) ? plot(x,y,'r-o'), plot(x,y,'k:p') 'FMS' Farbe, Linientyp, Symbol' Farben: r g b m y c w k, Linientyp: -, --, :, .-, 'none' Symbol, Marker: + o * x s d v < > p h plot(x,y,'-s','LineWidth',3,'MarkerSize',24) mit ,'Property',Value, h=plot(x,y) mit Ausgabe des Handles des Grafikobjekts get(h) zeigt alle Eigenschaften set(h,'LineWidth',4) setz eine Eigenschaft u.a. Children, Parent - gca

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MatLab

Grafikhelp gca get current axishelp gcf get current figurehelp gco get current object by mouse click

figure() öffnet ein Bildfenster für Grafik oder GUIComsol-Konsole hat Handle 0 und ist spezielles FensterWechsel: figure(fig_handle) Eigenschaften: get(gcf | fig_handle) Auswahl: Color, CurrentPoint, MenuBar, Name, Position, Units,

WindowButtonDownFcn, ButtonDownFcn, Children, HitTest, Visiblefclose, fclose(fig_handle), fclose all

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MatLab

3D Grafikeine sich nach oben verjüngende Spirale: t=0:6/360:*5; r=exp(-t/3); x=r.*cos(t*2*pi); y=r.*sin(t*2*pi); z=t.*t*0.1; hp3=plot3(x,y,z); blaue Linienspirale set(hp3,'LineWidth',1,5) dicker title('\it{Himmelsspirale}') Titel xlabel('x(t) = e^{-t/3} cos(2\pit)') Achsenbeschriftung ylabel('y(t) = e^{-t/3} sin(2\pit)') y-Achse zlabel('z(t) = t^2/10') mit LaTeX view(3), view(2), view(30,15)

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MatLab

Aufgabe

Gelerntes ausprobieren, Variationen davon in Skripte oderProgramme fassen und als m-File speichern. Und in einem Hauptskript die Programme zusammenfassenund starten.

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