TEACHING

Programmierung mathematischer Probleme mit Matlab/Octave

1. Grundlagen

Matlab ist eines der verbreitetsten Tools zur numerischen Lösung verschiedener Problemstellungen, ist aber als komerzielles Produkt nicht kostenlos. Octave ist ein weitgehend kompatibler Matlab-Klon unter der GPL und frei verfügbar.

Im Kurs sollen Grundlagen zum Umgang mit Matlab ( oder Octave ) gelegt werden. Kompatibilitätsprobleme zwischen Matlab und Octave werden bei einfachen Anwendungen noch nicht auftreten, Spezialfälle sind aber zu testen.

Produktspezifisches zu Matlab/Octave:

Die Matlab-Startseite http://www.mathworks.com
Matlab - Helpdesk http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/helpdesk.shtml
Vorstellung neuer Produkte rund um Matlab http://www.mathworks.com/products/matlab
Octave - Homepage http://www.gnu.org/software/octave
Octave - Download http://www.gnu.org/software/octave/download.html

Tutorials, Informationsmaterial etc. zu Matlab und Octave:

Hierbei wird nicht mehr zwischen Matlab und Octave unterschieden, alle angeführten Scripte, Tutorien lassen sich im Umfang der Kompatibilität sowohl auf Matlab als auch auf Octave anwenden.
Der Matlab-Guide als PDF https://www.mathworks.com/help/releases/R2019b/pdf_doc/matlab/getstart.pdf
Der Matlab Primer PDF
Octave-Manual octave-4.0.0.pdf

Aufgaben:

Installation von GNU-Octave

Prinzipiell ist es aufgrund des Landesvertrages möglich, individuelle Matlab-Lizenzen zu beziehen, siehe dazu: https://www.tu-chemnitz.de/urz/software/matlab_individual.php. Da bei Verwendung von Matlab immer eine Verbindung zum Lizenzmanager bestehen muss (im Pool kein Problem, auf eigenen Laptos schon eher) verwenden wir -- insbesondere durch die Einschränkungen bzgl. Coronakrise -- im Kurs den freien Matlab-Klon octave

Zunächst sollte sich jeder dieses Octave installieren. Je nach Betriebsystem ist das mit einer Zeile oder wenigen Mausklicks gemacht.

Aktuelle Linuxdistributionen haben octave in ihren Paketquellen bereits enthalten, Installation unter ubuntu erfolgt also mittels: 

sudo apt-get update
sudo apt install octave

Für Windows oder Mac muss erst ein Installationspaket geholt werden, der Download erfolgt von https://www.gnu.org/software/octave/

Nach erfolgter Installation kann die octave-Umgebung gestartet werden, man erhält ein Kommandofenster der Art:

Dieses beinhaltet die Bereiche:

In diesem Kommandofenster kann man als ersten Test wie mit einem Taschenrechner arbeiten, also Zeile eintippen und mit ENTER bestätigen: 


>> 123/4
ans =  30.750
>> pi*2
ans =  6.2832
>> 3+4*5
ans =  23
>>
Dies soll nun in den nächsten Schritten vertieft werden.

Ausprobieren und Verstehen

Schleifen / Matlab Befehle und Zeitmessung

Machen Sie sich zunächst mit der Verwendung der Matlab-Befehle tic und toc vertraut. Nun erstellen Sie Matlab-Programme, die die folgenden Aufgaben einmal mit selbstgeschriebenen Schleifen und zum anderen mit geschickt gewählten Matlab-Befehlen oder Matrix/Vektor-Operationen ausführen. Variieren Sie dabei die Dimension des Vektors, z.B. n=10,100 , 1000 ... ca. 100 Millionen, messen Sie die Laufzeiten und stellen Sie dies alles in geeigneten Plots dar. Fazit ?

Hier ein Lösungsbeispiel:mymin.m und myminstart.m