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Matlab Befehle - Zusammenfassung Informatik

Zusammenfassung ALLER im Skript befindlichen Befehle, sehr sehr hilfre...

Kurs

Informatik

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Universität

Universität Duisburg-Essen

Akademisches Jahr: 2017/2018

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Universität Duisburg-Essen

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1) Ausgabeformatierung Funktionen Beschreibung format short 4 Dezimalziffern format long 16 Dezimalziffern format short/ long e 4/16 Dezimalziffern in wissenschaftlicher Notation mit Exponent format short/ long g Matlab wählt bestes Anzeigeformat format compact/ loose Matlab druckt keine/zusätzliche Leerzeile aus format bank 2 Dezimalstellen format hex Zahl in hexadezimaler Schreibweise format rat Zahl als Bruch get(0,'Format') gibt aktuelles Format aus get(0,'FormatSpacing') Gibt aktuelles 2) Häufig benutzte Mathematische Funktionen Hilfe für Funktionen (Kurzinfo): &amp;gt;&amp;gt; “help funktionsname” in Kommandozeile eintippen Dokumentation der Funktionen (Ausführliche Beschreibung): &amp;gt;&amp;gt; “doc funktionsname” Funktionen Beschreibung sqrt(x) berechnet die Quadratwurzel von x abs(x) berechnet den Absolutbetrag von x sign(x) berechnet das Vorzeichen von x exp(x) berechnet e^x log(x) berechnet den log zur Basis e log10(x) berechnet den log zur Basis 10 round(x) rundet ab/auf zur nächst kleineren/größeren ganzen Zahl floor(x) rundet immer ab zur nächsten kleineren ganzen Zahl ceil(x) rundet immer auf zur nächsten größeren ganzen Zahl fix(x) rundet zur Null hin rem(a,b) Formel: r = a - b. * fix(a./b) mod(a,b) Formel: r = a - b. * floor(a./b) complex(a,b) erstellt komplexe Zahl(Real/ Imaginärteil) real() gibt Realteil einer komplexen Zahl aus imag() gibt Imaginärteil einer komplexen Zahl aus angle() berechnet Winkel einer komplexen Zahl im Bogenmaß conj() berechnet komplex-konjugierte Zahl → Punkt vor Operator(.): Operator wird als Array-Operator und nicht als Matrix-Operator verwendet. (Bei ‘+’ und ‘-’ sind Operatoren gleich, also kein Punkt notwendig) Matrix-Operator: Operationen gehorchen den Regeln der linearen Algebra. Array-Operator: Operationen werden Element für Element ausgeführt. 3) Arithmetische Operatoren und Konstanten Operator Beschreibung + Addition - Subtraktion * Multiplikation / Division (Dividend rechts, normale Bruchrechnung) \ Division (Dividend links, mathematisch so nicht definiert, aber in Matlab) ^ Exponentiation ‘ berechnet komplex-konjugierte Zahl, Matrizen bzw. Vektoren transponieren ~ logische Verneinung, wandelt jeden Datentyp in den Typ ‘logical’ um == prüft, ob zwei Ausdrücke gleich sind; gibt logische 1(wahr) oder 0 (falsch) aus ~= prüft, ob zwei Ausdrücke gleich sind; gibt logische 1(falsch) oder 0 (wahr) aus Datentyp Beschreibung char für “kleine” Zeichenketten(mit ’... ’ eingeschlossen) double für reelle Zahlen double(complex) für komplexe Zahlen int32 für ganze Zahlen(Vorzeichen, 32 Bit) logical für logische Zahlen cell cell-Arrays 6) Allgemeine Befehle Befehl Beschreibung iskeyword Gibt Schlüsselwörter aus(welche nicht als Bezeichner benutzt werden dürfen) who Gibt alle eigendefinierten Variablen aus who x* Gibt alle eigendefinierten Variablen aus, die mit x beginnen whos Gibt alle eigendefinierten Variablen aus(ausführlich) clear Löscht eigendefinierte Variablen clear y Löscht die Variable y clear y* Löscht alle Variablen, welche mit y beginnen clc Löscht Command Window save speichert Variablen in matlab save &amp;lt;filename&amp;gt; (kein .mat nötig) speichert Variablen in filename save &amp;lt;filename&amp;gt; x speichert Variable x in filename load lädt Variablen aus matlab load &amp;lt;filename&amp;gt; lädt Variable aus filename edit öffnet Texteditor pwd (‘Print working directory’) zeigt das aktuelle Arbeitsverzeichnis an ls (‘list’) listet Dateien/ Ordner im aktuellen Verzeichnis auf cd &amp;lt;verzeichnis&amp;gt; (‘change directory’) wechselt in &amp;lt;verzeichnis&amp;gt; cd .. wechselt in übergeordnetes Verzeichnis mkdir &amp;lt;ordner&amp;gt; (‘make directory’) erstellt &amp;lt;ordner&amp;gt; im aktuellen Arbeitsverzeichnis rmdir &amp;lt;ordner&amp;gt; (‘remove directory’) löscht &amp;lt;ordner&amp;gt; delete &amp;lt;filename&amp;gt; Löscht Datei tic Start eines Timers toc Ausgabe des Timers run &amp;lt;filename&amp;gt; Ausführen einer Scriptdatei error(msg) error(msg) throws an error and displays an error message. error(msg,A1,...,An) displays an error message that contains formatting conversion characters, such as those used with the MATLAB®sprintf function. Each conversion character in msg is converted to one of the values A1,...,An errordlg(msg) erstellt Dialogfeld mit error message pause hält die Berechnung an und wartet auf einen Tastendruck auf der Tastatur(n) hält eine Berechnung für n Sekunden an 7) Bezeichnung von Variablen 1. 2. 3. 4. Müssen mit Buchstabe beginnen Max. 63 Zeichen Es gibt Groß- und Kleinschreibung Keine `Schlüsselwörter` (Schlüsselwörter mit ‘iskeyword’ ausgeben lassen) 10) Die fünf elementaren Algorithmusschritte 1) 2) 3) 4) 5) Folge (Sequenz) -&amp;gt; Die Schritte werden Schritt für Schritt ausgeführt Zuweisung (Variablen) Auswahl (Verzweigung, Selektion) Schleife (Wiederholung, Iteration) Aufruf 11) Funktionen Muster function [x,y,z,...]=funktionsname(Para1, Para2, ...) %Kommentare unter dem Funktionskopf werden mit help funktionsname() in der Kommandozeile aufgerufen (Gut geeignet für Funktionsbeschreibung) %Unter den Kommentaren muss eine Leerzeile platz gelassen werden --Hier kommt der Algorithmus hin x= …; y= …; z= …; end %%Datei muss unter dem selben Namen abgespeichert werden (also funktionsname) Function muss in der Kommandozeile mit [x1, x2, x3..]= funktionsname( Wert1,Wert2,..) angesprochen werden! 12) Matrizen und Vektoren Funktionen Beschreibung size(X) gibt Größe der Matrix aus A(m,n) gibt Wert in der m-ten Zeile und n-ten Spalte an A(m,:) gibt alle Werte der m-ten Zeile aus dot(a,b) berechnet Skalarprodukt cross(a,b) berechnet Kreuzprodukt eye(n) erstellt nxn Einheitsmatrix zeros(m,n) erstellt mxn Nullermatrix ones(m,n) erstellt mxn Einsermatrix diag(v, k) erzeugt ein zweidimensionales Feld aus den Werten im eindimensio- nalen Feld v; der Wert k = 0beschreibt die Hauptdiagonale, k = 1, 2, ... beschreibt Diagonale der Reihen 1, 2, ... darüber, k = -1, -2, ... darunter. Beispiel: diag([1 2 3], 1) &amp;gt;&amp;gt; 0 1 0 0 .. 0 0 2 0 .. . . . . isvector(A) isvector(A) returns logical 1 (true) if size(A) returns [1 n] or [n 1] with a nonnegative integer value n, and logical 0 (false) otherwise. ndims(X) gibt die Dimension der Matrix aus length(X) returns the length of the largest array dimension in X ./ .\ elementweise Rechts/Links-Division .* elementweise Multiplikation * Matrizenmultiplikation 1:0:3 gibt “1 1 2 2 3” aus end Über das Schlüsselwort end kann die letzte Zeile oder Spalte einer Matrix angesprochen werden, selbst wenn deren Größe nicht bekannt ist. C=A(:) Wandelt die Matrix A in eine eindimensionale Matrix C um 13) Funktionen Plotten Funktionen Beschreibung plot(x1,y1, ‘style1’,x2,y2,’style2’’) zeichnet einen Strecken-/Linienzug durch die in x und y gegebenen Punktepaare. fplot(@(x) sin(x)) Ausgabe von &amp;lt;Funktion&amp;gt; grid on/minor Gitterlinien im Plot anzeigen xlabel('string') ylabel('string') title('ueberschrift') +TeX Markup de.mathworks/help/matlab/ref/titl e axis([xmin xmax ymin ymax]) weitere Kurven über weitere plot-Befehlein das gleiche Diagramm zu plotten hold on/off text(x, y, 'string') legend('string1', 'string2, ...) Eine Position der Legende kann über zwei zusätzliche Parameter 'Location' und 'north', 'east', 'south', 'west', 'northeast','northwest' angegeben werden figure de.mathworks/help/matlab/ref/fi gure figure handle de.mathworks/help/matlab/ref/g cf#btxcs49-2 Subplot de.mathworks/help/matlab/ref/s ubplot Styles Plot Linientyp Indikat or durchgezogen - Punkttyp Indikat or Farbe Indikat or Punkt . blau b gepunktet : Kreis o grün g Strichpunkt -. Kreuz x rot r gestrichelt -- Pluszeichen + cyan c Quadrat s magenta m Diamant d gelb y Dreieck unten v schwarz k Dreieck oben weiss w ^ 14) Bedingungen If - Bedingung if expression statements elseif expression statements else statements end Switch - Case - Anweisung switch switch_expression case case_expression statements case case_expression statements ... otherwise statements end Die auzuwertene Anweisug muss ein String oder Skalar. Funktionen Beschreibung logical(A) Die vordefinierte Funktion logical wandelt Zahlen in logische Werte um, also jede Zahl ungleich Null in die Zahl 1 für &amp;lt;&amp;lt;wahr&amp;gt;&amp;gt; x= true x=logical(1) x=false x=logical(0) true(m,n) logical Matrix m x n mit logischer 1 false(m,n) logical Matrix m x n mit logischer 0 ~expression / not(expression) Negation von expression x &amp;amp; y / and(x,y) logisches UND x | y / or(x,y) logisches ODER x &amp;amp;&amp;amp; y Sequentielles logisches UND x || y Sequentielles logisches ODER xor(x,y) Exclusive ODER any(A) True if any element of a vector is a nonzero number all(A) True if all elements of a vector are nonzero Bitweise logische Operatoren Funktionen Beschreibung bitand(x,y) bitweises UND bitcmp(x) Flipt Bits bitor(x,y) bitweises ODER bitxor(x,y) bitweises Exclusive ODER bitset SET Bit bitget GET Bit bitshift(A,K) returns the value of A shifted to the left by K bits islogical(_) isnumeric(_) isinteger(_) liefert true, falls das Argument Boolesch ist, sonst false. liefert true, falls das Argument numerisch ist, sonst false. liefert true, falls das Argument ein integer Typ/eine ganze Zahl ist, sonst false. isfloat(_) liefert true, falls das Argument eine Gleitpunktzahl vom Typ single oder double ist, sonst false. isinf(_) liefert true, falls das Argument -∞ oder ∞ ist, sonst false. isnan(_) liefert true, falls das Argument NaN ist, also keine darstellbare Zahl(en), sonst false. isreal(_) liefert true, falls das Argument eine reellwertige und keine komplexe Zahl ist, sonst false. isa(_, 'class') liefert true, falls das erste Argument vom Typ 'class' ist, sonst false. Statt 'class' darf auch als Kategorie 'numeric', 'float' oder 'integer' angegeben werden. ischar(_) liefert true, falls das Argument ein Zeichen (beziehungsweise eine Zeichenkette) ist, sonst false. isletter(_) liefert true, falls das Argument ein Zeichen aus dem Alphabet ist, sonst false. iskeyword(_) liefert true, falls das Argument ein Schlüsselwort von Matlab ist, sonst false. isempty(_) liefert true, falls das Argument eine leere Liste/ein leeres Feld ist, sonst false. isspace(_) liefert true, falls das Argument ein sogenanntes weisses Zeichen, also ein Leerzeichen, Tabulator, Zeilenvorschub ist, sonst false. 16) Schleifen for-Schleife disp('table of square numbers'); for k = 1:1:10 disp(k * k); end gibt 1^2 bis 10^2 aus. for-Schleife Beispiel Reihe n = 4; sum = 0; for k = 1:1:n Explizit formulierte Schleifen sollten deshalb nur dann verwendet werden, wenn es keine vektorisierte Berechnungsmöglichkeit gibt! 17) Strings Funktionen Beschreibung blanks(n) returns a 1-by-n array of space characters. s = strcat(s1,...,sN) horizontally concatenates s1,...,sN. Each input argument can be a character array, a cell array of character vectors, or a string array. Whitespaces werden entfernt strcmp(s1,s2) strcmpi(s1,s2)-&amp;gt; Groß-Kleinschreibung wird ignoriert compares s1 and s2 and returns 1 (true) if the two are identical and 0 (false) otherwise. Text is considered identical if the size and content of each are the same. The return result tf is of data type logical. strtok(_) teilt eine Zeichenkette als Argument in die erste Zeichenkette bis zum ersten Whitespace und die restliche Zeichenkette ab diesem. 18) Sprint und Fprint fprintf(formatSpec,A1,...,An); Fprintf zeigt den Text nur im Command window. Sprintf speichert ihn in einem String. Formatspec Conversion Character Integer, %d or %i Base 10 %u Base 10 %o Base 8 (octal) %x Base 16 (hexadecimal), lowercase letters a–f %X Same as %x, uppercase letters A–F %f Fixed-point notation (Use a precision operator to specify the number of digits signed Integer, unsigned Floatingpoint after the decimal point.) number %e Exponential notation, such as 3+00 (Use a precision operator to specify the number of digits after the decimal point.) %E Same as %e, but uppercase, such as 3+00 (Use a precision operator to specify the number of digits after the decimal point.) %g The more compact of %e or %f, with no trailing zeros (Use a precision operator to specify the number of significant digits.) %G The more compact of %E or %f, with no trailing zeros (Use a precision operator to specify the number of significant digits.) Characters %c Single character %s Character vector or string array. The type of the output text is the same as the or strings type of formatSpec. Precision For %f, %e, or %E Number of digits to the right of the decimal point % Beispiel i=10; y=5; fprintf('i= %d\n and y =%d\n',i,y); 19) Cell-Arrays und Struct Cell-Array indexing Beispiel: c=cell(3,3); c(3,3)={'Dortmund'}; c(3,3); c{3,3}; c{3,3}(1) = ‘B’; %Erstellt c als 3x3 Cell Array %Fügt an Stelle 3x3 einen String ‘Dortmund’ %Gibt 1×1 cell array {'Dortmund'} aus %Gibt ‘Dortmund’ aus(3,3); %Dortmund wird zu Bortmund cell2num() dr=’klaus’; dr=017899; disp(dr); &amp;gt;&amp;gt; name=’klaus’ &amp;gt;&amp;gt; nummer=017899 19) Arbeiten mit Dateien Feld wird in ein Cell-Array umgewandelt

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1) Ausgabeformatierung

Funktionen

Beschreibung

format short

4 Dezimalziffern

format long

16 Dezimalziffern

format short/ long e

4/16 Dezimalziffern in wissenschaftlicher

Notation mit Exponent

format short/ long g

Matlab wählt bestes Anzeigeformat

format compact/ loose

Matlab druckt keine/zusätzliche Leerzeile

aus

format bank

2 Dezimalstellen

format hex

Zahl in hexadezimaler Schreibweise

format rat

Zahl als Bruch

get(0,'Format')

gibt aktuelles Format aus

get(0,'FormatSpacing')

Gibt aktuelles

2) Häufig benutzte Mathematische Funktionen

Hilfe für Funktionen (Kurzinfo): >> “help funktionsname” in Kommandozeile eintippen

Dokumentation der Funktionen (Ausführliche Beschreibung): >> “doc funktionsname”

Funktionen

Beschreibung

sqrt(x)

berechnet die Quadratwurzel von x

abs(x)

berechnet den Absolutbetrag von x

sign(x)

berechnet das Vorzeichen von x

exp(x)

berechnet e^x

log(x)

berechnet den log zur Basis e

log10(x)

berechnet den log zur Basis 10

round(x)

rundet ab/auf zur nächst kleineren/größeren

ganzen Zahl

floor(x)

rundet immer ab zur nächsten kleineren

ganzen Zahl

ceil(x)

rundet immer auf zur nächsten größeren

ganzen Zahl