zajecia:pp2:01_intro [Marek Grochowski]

Ta strona jest tylko do odczytu. Możesz wyświetlić źródła tej strony ale nie możesz ich zmienić.
====== Matlab ======

  * język wysokiego poziomu do obliczeń numerycznych, wizualizacji i tworzenia aplikacji
  * interaktywne środowisko do eksploracji, projektowania i rozwiązywania problemów
  * obszerna biblioteka funkcji matematycznych dla algebry liniowej, statystyki, analizy Fouriera, filtrowania, optymalizacji, całkowania numerycznego i rozwiązywania zwykłych równań różniczkowych
  * wizualizacja danych
  * narzędzia programistyczne: edytor, debbuger, profiler, …
  * narzędzia do tworzenia aplikacji z interfejsami graficznymi
  * integracja algorytmów z zewnętrznymi aplikacjami (np. MS Excel) i językami (C, Java, .NET, …)
  * ToolBox-y

===== Środowisko graficzne =====

{{https://ch.mathworks.com/help/matlab/learn_matlab/desktop.png}}

  * **Current Folder** - katalog bieżący
  * **Command Window** - linia komend
  * **Workspace** - podgląd zmiennych i danych w projekcie
  * **Command History** - historia komend

===== Matlab jako kalkulator =====

**Operacje arytmetyczne** ''%%+%%'' dodawnie, ''%%-%%'' odejmowanie, ''%%*%%'' mnożenie, ''%%/%%'' dzielenie, ''%%^%%'' potęgowanie

<code>
5 + 5
</code>
<code>
ans =  10
</code>
<code>
-2 * 4.3
</code>
<code>
ans = -8.6000
</code>
<code>
2 ^ 10
</code>
<code>
ans =  1024
</code>
<code>
3 / 5
</code>
<code>
ans =  0.60000
</code>
<code>
3 / 0 
</code>
<code>
warning: division by zero
ans =  Inf
</code>
**Ćwiczenie**: oblicz ile wynoisi $\frac{1.3^{2.2}}{5.3 - 3/13}$

===== Funkcje matematyczne =====

Stałe: ''%%pi%%'' $\pi$, ''%%inf%%'' $\infty$, ''%%NaN%%'' not a number, ''%%realmax%%'' największa liczba, rzeczywista, ''%%eps%%'' dokładność maszynowa

Funkcje: ''%%sin()%%'', ''%%cos()%%'', ''%%tan%%'', ''%%cot%%'', ''%%sinh%%'', ''%%asin%%'', ''%%sqrt()%%'' $\sqrt{x}$, ''%%exp()%%'' $e^x$, ''%%abs%%'' $|x|$, ''%%log%%'', ''%%log2%%'', ''%%log10%%'', ''%%sign%%'' znak, ''%%mod%%'' reszta z dzielenia

<code>
sin( pi / 4 )
</code>
<code>
ans =  0.70711
</code>
<code>
realmax
eps
</code>
<code>
ans =   1.7977e+308
ans =    2.2204e-16
</code>
<code>
sqrt(16)
</code>
<code>
ans =  4
</code>
<code>
sqrt(-1)
</code>
<code>
ans =  0 + 1i
</code>
**Ćwiczenie**: oblicz ile wynosi $\sqrt{\sin(0.3\pi) \cdot e^{-0.1}} $

===== Wyjście poleceń =====

  * średnik na końcu instrukcji (;) wyłacza wyjście
  * ''%%disp()%%'' wypisywanie zmiennych
  * ''%%fprintf()%%'' wypisywanie formatowanych komunikatów zgodnie z funkcją ''%%printf%%'' z C

<code>
sin(5) + 3;
</code>
<code>
disp(sin(5) + 3);
disp('Witaj świecie')
</code>
<code>
 2.0411
Witaj świecie
</code>
<code>
fprintf('Witaj ściecie!\n')
fprintf('sin(%d) = %f\n', 2, sin(2))
</code>
<code>
Witaj ściecie!
sin(2) = 0.909297
</code>
Formatowanie ''%%printf%%'': 
   * liczby rzeczywiste: ''%%%f%%'', ''%%%e%%'' notacja naukowa, ''%%%g%%'' krótka format 
   * ''%%%.3f%%'' precyzja 
   * ''%%%10f%%'' szerokośc okna 
   * ''%%%-10f%%'' wyrówanie do lewej 
   * ''%%%d%%'' liczby całkowite 
   * ''%%%x%%'' liczby całkowite (szesnastkowo) 
   * ''%%%s%%'' napis (ciąg znaków) 
   * ''%%%c%%'' znak

<code>
fprintf('%f\n', pi)
fprintf('%e\n', pi)
fprintf('%g\n', pi)
fprintf('%.10f\n', pi)
fprintf('%10f\n', pi)
fprintf('%10.2f\n', pi)
fprintf('%-10.2f\n', pi)
fprintf('%d %x %c\n', 42, 42, 42)
fprintf('Liczba %s wynosi %f', 'pi', pi)
</code>
<code>
3.141593
3.141593e+00
3.14159
3.1415926536
  3.141593
      3.14
3.14      
42 2a *
Liczba pi wynosi 3.141593
</code>
===== Zmienne =====

  * definicja i inicjalizacja zmiennych
  * operator ''%%=%%'' przypisania wartości <html><br></html> ''%%zmienna = wyrażenie%%''
  * nazwy zmiennych ''%%A-Za-z0-9_%%'', małe/wielkie litery rozróżniane

<code>
x = 16 
y = sqrt(x)
z = x + y + sin(x) 
napis = 'Witaj Świecie'
</code>
<code>
x =  16
y =  4
z =  19.712
napis = Witaj Świecie
</code>
<code>
x = x + 1
</code>
<code>
x =  17
</code>
błędne przypisanie

<code>
1 = x
</code>
<code>
parse error:

  invalid constant left hand side of assignment

>>> 1 = x
      ^
</code>
  * ''%%who%%'' - lista zmiennych
  * ''%%whos%%'' - lista zmiennych wraz informacją o typie
  * ''%%clear%%'' - usuwanie zmiennych

<code>
who
</code>
<code>
Variables in the current scope:

ans    napis  x      y      z
</code>
<code>
whos
</code>
<code>
Variables in the current scope:

   Attr Name        Size                     Bytes  Class
   ==== ====        ====                     =====  ===== 
        ans         1x1                          8  double
        napis       1x14                        14  char
        x           1x1                          8  double
        y           1x1                          8  double
        z           1x1                          8  double

Total is 18 elements using 46 bytes
</code>
  * zmienne są macierzami, liczby to macierze 1x1
  * napisy są wektorem znaków (''%%char%%'') 1xN

===== Zmienna ans =====

  * zmienna ''%%ans%%'' przechowuje ostatni wynik (answer)

<code>
sqrt(2)
</code>
<code>
ans =  1.4142
</code>
<code>
x = ans + 5
</code>
<code>
x =  6.4142
</code>
===== Typy danych =====

  * typ ''%%double%%'' domyślny dla warlości liczbowych
  * typ logiczny ''%%logical%%'', wartości: ''%%true%%'', ''%%false%%''
  * typ znakowy ''%%char%%'', napis to macierz (wektor) znaków
  * typ całkowity ''%%int32%%'' po rzutowaniu ''%%int32()%%''

<code>
x = 1;
y = true;
z = int32(x);
d = 'abc';
whos
</code>
<code>
Variables in the current scope:

   Attr Name        Size                     Bytes  Class
   ==== ====        ====                     =====  ===== 
        ans         1x1                          8  double
        d           1x3                          3  char
        napis       1x14                        14  char
        x           1x1                          8  double
        y           1x1                          1  logical
        z           1x1                          4  int32

Total is 21 elements using 38 bytes
</code>
===== Wektory =====

<code>
x = [ 1  2  3]
</code>
<code>
x =

   1   2   3
</code>
<code>
x = [ 1,  2,  3]
</code>
<code>
x =

   1   2   3
</code>
<code>
x = 1:10
</code>
<code>
x =

    1    2    3    4    5    6    7    8    9   10
</code>
<code>
y = [ 1 ; 2 ; 3 ; 4]
</code>
<code>
y =

   1
   2
   3
   4
</code>
===== Operacje na wektorach =====

<code>
x = [1 2 3 4 5]
x + 2
</code>
<code>
x =

   1   2   3   4   5

ans =

   3   4   5   6   7
</code>
<code>
sqrt(x)
</code>
<code>
ans =

   1.0000   1.4142   1.7321   2.0000   2.2361
</code>
<code>
y = [6 7 8 9 10]
z = x + y
sqrt(x)
</code>
<code>
y =

    6    7    8    9   10

z =

    7    9   11   13   15

ans =

   1.0000   1.4142   1.7321   2.0000   2.2361
</code>
**Ćwiczenie**: oblicz wartość wyrażenia $\begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 \\ \end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix} 1 \\ 2\\ 3 \\ \end{bmatrix}$

===== Komendy wbudowane =====

  * ''%%clc%%'' czyszczenie wiersza poleceń
  * ''%%who%%'' ''%%whos%%'' lista zmiennych
  * ''%%clear%%'' usuwa wszystkie zmienne
  * ''%%clear x%%'' usuwa zmienną ''%%x%%''
  * ''%%help polecenie%%'' pomoc
  * ''%%quit%%'' wyjście z Matlab

<code>
help sin
</code>
<code>
'sin' is a built-in function from the file libinterp/corefcn/mappers.cc

 -- sin (X)
     Compute the sine for each element of X in radians.

     See also: asin, sind, sinh.

Additional help for built-in functions and operators is
available in the online version of the manual.  Use the command
'doc <topic>' to search the manual index.

Help and information about Octave is also available on the WWW
at https://www.octave.org and via the help@octave.org
mailing list.
</code>
===== Pomoc =====

  * ''%%help polecenie%%'' pomoc dotycząca polecenia
    * ''%%help elfun%%'' elementarne funkcje matematyczne
    * ''%%help elmat%%'' elementarne funkcje macierzowe
  * ''%%doc polecenie%%'' strona dokumentacji dotycząca polecenia
  * ''%%lookfor wyrażenie%%'' lista poleceń dotyczacych wyrażenia
  * ''%%F1%%''pomoc dotycząca zaznacznej funkcji

<code>
lookfor cosine
</code>
<code>
acos                Compute the inverse cosine in radians for each element of X
                    .
acosh               Compute the inverse hyperbolic cosine for each element of X
                    .
cos                 Compute the cosine for each element of X in radians.
cosh                Compute the hyperbolic cosine for each element of X.
acosd               Compute the inverse cosine in degrees for each element of X
                    .
cosd                Compute the cosine for each element of X in degrees.
cosint              Compute the cosine integral function:
</code>
**Ćwiczenie**: zobacz pomoc dla polecenia ''%%format%%''. Porównaj wyniki wyświetlania liczby $\pi$ w róznych formatach, np.: ''%%short%%'', ''%%long%%'', ''%%rat%%'', ''%%bin%%''

===== Wykresy =====

<code>
x = -pi:pi;
plot(x, sin(x));
</code>
{{zajecia:pp2_2020_2:01_intro_files:01_intro_51_0.png| png}}

<code>
plot(x, cos(x), 'o')
</code>
{{zajecia:pp2_2020_2:01_intro_files:01_intro_52_0.png| png}}

===== Inne przydatne komendy =====

  * ''%%cd%%'' zmiana katalogu
  * ''%%dir%%'' zawartość katalogu
  * ''%%pwd%%'' bieżący katalog
  * ''%%save nazwa%%'' zapis zmiennych, ''%%load nazwa%%'' odczytanie zmiennych
  * ''%%date%%'' data
  * ''%%clc%%'' czyszcenie wiersza poleceń
  * ''%%quit%%'' wyjście z Matlab

<code>
date
</code>
<code>
ans = 03-Nov-2020
</code>
**Ćwiczenie**: wykonaj nastepujące kroki: 
   - usuń wszystkie zmienne i wyczyść wiersz poleceń 
   - utwóż zmienne $x=\pi$ i $y = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]$ 
   - zapisz zmienne w pliku o nazwie ''%%dane%%'' 
   - usuń zmienne $x$ i $y$ 
   - wczytaj zmienne z pliku ''%%dane%%'' i wypisz ich wartości

===== Skrypty =====

Tryby pracy Matlab: 
   * interaktywny - w wierszu poleceń 
   * wsadowy - plik ''%%*.m%%'' (M-pliki) zawierający ciąg instrukcji staje się poleceniem Matlab. Nazwa pliku staje się poleceniem Matlaba

Przykład: uruchomienie pliku [[https://raw.githubusercontent.com/IS-UMK/pp2_matlab/master/hello.m|hello.m]]

<code>
hello
</code>
<code>
Witaj Świecie
</code>
  * ''%%type nazwa%%'' wyświetla zawartość pliku
  * ''%%edit nazwa%%'' otwiera edycję pliku

<code>
type hello
</code>
<code>

% To jest pierwszy progeam w Matlab

tekst = 'Witaj Świecie';

disp(tekst)
</code>
<code>
help hello
</code>
<code>

 To jest pierwszy progeam w Matlab


Additional help for built-in functions and operators is
available in the online version of the manual.  Use the command
'doc <topic>' to search the manual index.

Help and information about Octave is also available on the WWW
at https://www.octave.org and via the help@octave.org
mailing list.
</code>
===== Zadanie =====

Napisz skrypt o nazwie ''%%zad1.m%%'', który wykona nastepujące instrukcje: 
   * wypisze Twoje imię i numer indeksu 
   * wypisze wartość funkcji $$f(x) = \frac{1}{ \sqrt{2 \pi}} e^{-x^2}$$ w punkcie $x=1$ z dokładnościa do 3 miejsc po przecinku 
   * wyrysuje wykres $$ f(x) =  cos(2x) + e^{-0.01 x}$$ na odcinku $[-100, 100]$