Matlab Einführung

1. Matlab Einführung Tobias Wunner 16. Oktober 2006

2. Matlab eine Einführung • Vorteile • Interpreter und interaktive Befehlseingabe • Schnelles Implementieren von wissenschaftlichen Methoden • Gutes Hilfesystem >> lookfor 'sum' TRACE Sum of diagonal elements. CUMSUM Cumulative sum of elements. SUM Sum of elements. ...

3. Matlab eine Einführung • Vorteile • Interpreter und interaktive Befehlseingabe • Schnelles Arbeiten zum Entwickeln von Programmen • Gutes Hilfesystem >> help sum SUM Sum of elements. S = SUM(X) is the sum of the elements of the vector X. If X is a matrix, S is a row vector with the sum over each ...

4. Matlab eine Einführung • Vorteile • Modulorientiert / Offen • Sämtliche Matlabskripte sind einsehbar >> edit sum

5. Matlab eine Einführung • Vorteile • Erweiterbar • C oder FORTRAN Code durch mex Bibliotheken

6. Matlab eine Einführung • Vorteile • Profiler ab Version 7! • Hilft beim Auffinden von Ressourcen-Verbrauchenden Programmteile

7. Matlab eine Einführung • Vorteile • Umfangreiche Softwarepakete vorhanden • z.B.Toolboxes • Image Processing Toolbox • Neural Network Toolbox • www.mathworks.com/matlabcentral • Hier findet ihr alles was ihr nicht findet… :)

8. Matlab eine Einführung • Nachteile • Nicht Objektorientiert (kein JAVA) • Effiziente Programme nur durch Vektorisierung for x=1:5 y = sqrt(x); end >> x=1:5 X = 1 2 3 4 5 >> y=sqrt(1:5); statt „Umdenken“

9. Matlab eine Einführung • Nachteile • Fast Alles ist erlaubt! • Keine Variablendeklaration nötig • Variablenneubelegungen (Typänderung) • Funktionen mit gleichen Ein- und Ausgabeparametern >> x=2 >> x=‘super‘ function x = myfun(x) ... x = x*2;

10. Matlab eine Einführung • Nachteile • Fast Alles ist erlaubt! • Sogar Build-In Matlab Funktionen können als Variablen genutzt werden => ACHTUNG tötet eingebaute Funktionen!!! >> sum = 1:5; >> sum([0 0 1 1 0]) 3 4 % intuitiv erwartet 1+2+3+4+5=15 >> who % zeigt alle variablen im speicher an ans sum >> tmp = sum % sichern von variable sum >> clear sum % löschen von variablesum >> sum(tmp) % richtig! 15

11. Matlab eine Einführung • MATLAB starten • UNIX • z.B. Remote via Putty • Windows andromeda@ option matlab andromeda@ matlab –nojvm -nodisplay

12. Matlab eine Einführung • Handwerkzeug zum starten • Arbeitsverzeichnis >> pwd >> ls >> cd projekt1 • Variablen im Speicher >> who • Variablen löschen/speichern >> clear y >> save dateiname >> load dateiname • History Cursor

13. Matlab eine Einführung • Matrizen • Beliebige Matrizen >> [1 3 5 7;2 4 6 8] • Spezielle Matrizen >> eye(3) >> ones(2,4) >> zeros(1,3) • Zufallszahlen >> rand(3) >> rand(100,100)

14. Matlab eine Einführung • Matrizen indizieren • Dimension >> x=rand(3,4) % M-by-N Matrix >> size(x,1) % M = Zeilen >> size(x,2) % N = Spalten • Alle Elemente als Liste >> x(:) • k-tes bis Letztes Element >> y(k:end)

15. Matlab eine Einführung • Matrizen indizieren • Mit Logik >> x=2:7 2 3 4 5 6 7 >> x>4 0 0 0 1 1 1 • Indizes ausgeben >> find(x>3) 5 6 7

16. Matlab eine Einführung • Vergleichsoperatoren • kleiner/größer <,> • gleich/ungleich ==,~= • größergleich >= • Logische Operatoren • Und & • Oder | • Nicht ~

17. Matlab eine Einführung • Matrizen sortieren/umformen • sortieren >> x=6:-1:1 6 5 4 3 2 1 >> sort(x) 1 2 3 4 5 6 • umformen >> reshape(x,2,3) 1 3 5 2 4 6

18. Matlab eine Einführung • Matrix Algebra • Kronecker Produkt >> kron([1 1 1],[1 2 5]) 1 1 1 2 2 2 5 5 5 • Weiter nützliche Matrixoperationen >> help matfun

19. Matlab eine Einführung • Komponentenweise Operationen • Inneres Produkt >> x=[1 -1]‘ (x ist hier >> x‘*x Spaltenvektor!) 2 • Äußeres Produkt >> x*x‘ 1 -1 -1 1

20. Matlab eine Einführung • Vektormanipulationen • Eintragsweise Operationen >> [1 2 3].*[1 10 100] 1 20 300 >> [10 20 30]./[5 20 60] 2.0000 1.0000 0.5000 >> [2 4 8].^2 4 16 64

21. Matlab eine Einführung • Programmierung • Schleifen for i=[1 4 2 1] sprinft(´Round%d\n´,i); end while BEDINGUNG ... end

22. Matlab eine Einführung • Programmierung • Abbruch von Schleifen for i=1:10 ... if (error<.1) break; % bricht Schleife ab end end

23. Matlab eine Einführung • Programmierung • Bedingungen if BEDINGUNG ... end if BEDINGUNG ... else ... end

24. Lösung Matlab eine Einführung • Datentypen • Arrays matrix = [‘Peter‘,‘Hans‘] PeterHans matrix = [‘Peter‘;‘Hans‘] geht nicht! • Cells cell = {‘Peter‘,‘Hans‘} m = char(cell) Peter Hans >> m(2,:) Hans >> cell{2} Hans

25. Matlab eine Einführung • Datentypen • Cells -> beliebiege Datentypen cell2 = {12,cell,m} cell2{3} Peter Hans • Ähnliche Idee bei Struct struct1.a = cell2; struct1.b = rand(10,10); struct1.a{2}{3}(2,:) % Zugriff auf Hans

26. Matlab eine Einführung • Ein-/Ausgabe disp(‘Hello World‘); % Einfache Ausgabe sprinft(‘Zahl=%d\n‘,x); % Formatierte Ausgabe x = input(‘Zahl eingeben:‘,x); % Einfache Eingabe S = ‘1 2 3‘; x = sscanf(S,‘%f‘); % Formatierte Eingabe

27. Matlab eine Einführung • Grafische Ausgabe von Daten • neues Ausgabefenster öffnen figure • Daten in einem 2D Bild ausgeben x=rand(10,10); x2=x*x‘; figure, imagesc(x2), colorbar sc = scaled image Skala Kovarianzmatrix

28. Matlab eine Einführung • Grafische Ausgabe von Daten • Funktionen Plotten plot(XVALUES,YVALUES) xval = 0:.1:30 yval = sin(3.*cos(xval)) plot(xval,yval,‘r‘) • Mehrere Funktionen yval2 = sin(xval) plot(xval,yval,xval,yval2) oder plot(xval,yval,‘:b‘) hold on plot(xval,yval2,‘r‘)

29. Matlab eine Einführung • Grafische Ausgabe von Daten • 3D Plot von Oberflächen (surfaces) x = imread(...); surf(x);shading flat;

30. Matlab eine Einführung