matlab einführung

Matlab Einführung

Tobias Wunner

16. Oktober 2006

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....


• Vorteile– Interpreter und interaktive Befehlseingabe

• Schnelles Arbeiten zum Entwickeln von Programmen

• Gutes Hilfesystem

>> help sumSUM 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...


• Vorteile– Modulorientiert / Offen

• Sämtliche Matlabskripte sind einsehbar

>> edit sum


• Vorteile– Erweiterbar

• C oder FORTRAN Code durch mex Bibliotheken

Matlab eine Einführung• Vorteile

– Profiler ab Version 7!• Hilft beim Auffinden von

Ressourcen-Verbrauchenden Programmteile

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… :)

http://www.mathworks.com/matlabcentral


• Nachteile– Nicht Objektorientiert (kein JAVA)– Effiziente Programme nur durch

Vektorisierung

>> x=1:5X = 1 2 3 4 5>> y=sqrt(1:5);

for x=1:5 y = sqrt(x);end

statt

„Umdenken“


• 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;

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


• MATLAB starten– UNIX

• z.B. Remote via Putty

– Windows

andromeda@ option matlabandromeda@ matlab –nojvm -nodisplay


• Handwerkzeug zum starten– Arbeitsverzeichnis

>> pwd>> ls>> cd projekt1

– Variablen im Speicher>> who

– Variablen löschen/speichern >> clear y >> save dateiname >> load dateiname– History

Cursor


• 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)


• 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)


• 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


• Vergleichsoperatoren– kleiner/größer <,>– gleich/ungleich ==,~=– größergleich >=

• Logische Operatoren– Und &– Oder |– Nicht ~


• 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


• 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


• Komponentenweise Operationen– Inneres Produkt

>> x=[1 -1]‘ (x ist hier>> x‘*x Spaltenvektor!) 2

– Äußeres Produkt

>> x*x‘ 1 -1 -1 1


• 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


• Programmierung– Schleifen

for i=[1 4 2 1] sprinft(´Round%d\n´,i);end

while BEDINGUNG ...end


• Programmierung– Abbruch von Schleifen

for i=1:10 ... if (error<.1) break; % bricht Schleife ab endend


• Programmierung– Bedingungen

if BEDINGUNG ...end

if BEDINGUNG ...else ...end


• Datentypen– Arrays

matrix = [‘Peter‘,‘Hans‘] PeterHansmatrix = [‘Peter‘;‘Hans‘] geht nicht!

– Cells cell = {‘Peter‘,‘Hans‘} m = char(cell) Peter Hans

Lösung

>> m(2,:) Hans>> cell{2} Hans


• 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


• Ein-/Ausgabe

disp(‘Hello World‘); % Einfache Ausgabesprinft(‘Zahl=%d\n‘,x); % Formatierte

Ausgabe

x = input(‘Zahl eingeben:‘,x); % Einfache EingabeS = ‘1 2 3‘;x = sscanf(S,‘%f‘); % Formatierte Eingabe


• Grafische Ausgabe von Daten– neues Ausgabefenster öffnen

figure

– Daten in einem 2D Bild ausgebenx=rand(10,10);x2=x*x‘;figure, imagesc(x2), colorbar

sc = scaled image Skala

Kovarianzmatrix


• Grafische Ausgabe von Daten– Funktionen Plotten

plot(XVALUES,YVALUES)xval = 0:.1:30yval = 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‘)


• Grafische Ausgabe von Daten– 3D Plot von Oberflächen (surfaces)

x = imread(...);surf(x);shading flat;

matlab einführung

Documents