Algorithmization and Programming

Garant předmětu:

Petr Sváček

Přednášející:

Marta Čertíková, Petr Sváček, David Trdlička

Cvičící:

Marta Čertíková, Petr Sváček, David Trdlička

Předmět zajišťuje:

ústav technické matematiky

Anotace:

Úvod do programování v prostředí MATLAB a v jeho skriptovacím jazyce. Práce s prostředím MATLAB. Základní příkazy, proměnné, přiřazení, výraz. Matice a vektory, operace s nimi. M-skript, jeho vytvoření.Příkazy vstupu a výstup. Podmíněný příkaz. Cyklus. Algoritmizace jednoduchých úloh v MATLABu. Grafické příkazy. Maticové operace. Soustavy lineárních rovnic. Skripty a funkce. Struktura a zápis jednoduchého programu: proměnná, výraz, přiřazení, vstup/výstup. Pdmíněný příkaz, přepínač. Cyklus. Pole. Soubory. Ukazatel. Strukturované proměnné, výčtový typ. Algoritmizace jednoduchých úloh: minimum, průměr, norma, numerická integrace, metoda půlení intervalů, Newtonova metoda, maticové operace. Přímé metody řešení soustav lineárních rovnic

Požadavky:

Úvod do programování v prostředí MATLAB a v jeho skriptovacím jazyce. Práce s prostředím MATLAB. Základní příkazy, proměnné, přiřazení, výraz. Matice a vektory, operace s nimi. M-skript, jeho vytvoření.Příkazy vstupu a výstup. Podmíněný příkaz. Cyklus. Algoritmizace jednoduchých úloh v MATLABu. Grafické příkazy. Maticové operace. Soustavy lineárních rovnic. Skripty a funkce. Struktura a zápis jednoduchého programu: proměnná, výraz, přiřazení, vstup/výstup. Pdmíněný příkaz, přepínač. Cyklus. Pole. Soubory. Ukazatel. Strukturované proměnné, výčtový typ. Algoritmizace jednoduchých úloh: minimum, průměr, norma, numerická integrace, metoda půlení intervalů, Newtonova metoda, maticové operace. Přímé metody řešení soustav lineárních rovnic

Osnova přednášek:

1. Úvod do předmětu, práce s prostředím MATLAB. Základní příkazy, proměnné, přiřazení, výraz. Matice a vektory, operace s nimi. M-skript, jeho vytvoření.

2-.3. MATLAB: Příkaz vstupu a výstupu. Podmíněný příkaz. Cyklus. Algoritmizace jednoduchých úloh v MATLABu. Příkaz plot. Maticové operace. Soustavy lineárních rovnic. Funkce.

4.-5. Algoritmizace jednoduchých úloh: minimum, součet, průměr, norma, numerická integrace, metoda půlení intervalů, Newtonova metoda, maticové operace. Přímé metody řešení soustav lineárních rovnic.

6.-7. Vybrané algoritmy numerické matematiky - řešení rovnice f(x) = 0, interpolace polynomem a spline funkcí, aproximace metodou nejmenších čtverců. Rychlé algoritmy - Fourierova transformace, algoritmy rychlého třídění. Práce se strukturou.

Osnova cvičení:

1. Práce v prostředí MATLAB, proměnná, přiřazení, výraz. Proměnná, přiřazení, výraz, význam středník. Matematické funkce. Přikaz help, disp a input. Vektory a matice, operace s nimi. Determinant matice, inverzní matice, násobení matic. Soustava lineárních rovnic, zpětné lomítko.

2. Soustavy lineárních rovnic operátor zpětné lomítko. Determinant, inverzní matice. Vlastní čísla a vlastní vektory matice. Editor a skript. Práce s daty (load, save) a jejich zobrazení, plot.

3. Editor, zápis vlastního programu (skriptu). Příkaz vstupu a výstupu. Realizace jednoduchého programu (výpočet). Podmíněnný příkaz. Algoritmizace jednoduchého skriptu s podmíněným příkazem.

4. Cyklus. Operace s prvky vektorů/matic a operátory pro práci po složkách. Realizace jednoduchého programu (součet, minimum).

6. Realizace vlastní funkce v MATLABu. Numerická integrace a numerické derivování. Odhad chyby numerické integraci metodou polovičního kroku.

7. Realizace vlastní funkce v MATLABu. Hledání kořene nelineární rovnice f(x) = 0. Půlení intervalů, metoda sečen. Newtonova metoda.

8. Gaussova eliminace. Realizace pomocí funkce. Struktura složitějšího programu.

9. Interpolace polynomem a splinem. Příkaz plot. Příkazy pro interpolaci a spline funkce. Aproximace dat, metoda nejmenších čtverců. Lineární regrese.

10. Struktura v MATLAB a jejich použití. Realizace funkce s argumentem struktura. Podrobnější práce s grafy v MATLABu. Příkaz plot, popis grafu a znázorněných veličin. Tečna ke grafu funkce. Příkaz get, set, gca, gcf apod.

11. Grafické znázornění Taylorova polynomu, částečného součtu Fourierovy řady. Export obrázku do souboru, příkaz print. Grafy ve 3D.

12. Rychlá Fourierova transformace. Použití pro zpracování signálu. Třídění. Funkce find a její použití.

13. Rezerva.

Cíle studia:

Úvod do programování v prostředí MATLAB a v jeho skriptovacím jazyce. Práce s prostředím MATLAB. Základní příkazy, proměnné, přiřazení, výraz. Matice a vektory, operace s nimi. M-skript, jeho vytvoření.Příkazy vstupu a výstup. Podmíněný příkaz. Cyklus. Algoritmizace jednoduchých úloh v MATLABu. Grafické příkazy. Maticové operace. Soustavy lineárních rovnic. Skripty a funkce. Struktura a zápis jednoduchého programu: proměnná, výraz, přiřazení, vstup/výstup. Pdmíněný příkaz, přepínač. Cyklus. Pole. Soubory. Ukazatel. Strukturované proměnné, výčtový typ. Algoritmizace jednoduchých úloh: minimum, průměr, norma, numerická integrace, metoda půlení intervalů, Newtonova metoda, maticové operace. Přímé metody řešení soustav lineárních rovnic

Studijní materiály:

[1] MATLAB User's Guide, Reference Guide. The MathWorks, Inc.

[2] Martin Mareš, Tomáš Valla, Průvodce labyrintem algoritmů, Edice CZ.NIC (in czech)

[3] Online kurz v MOODLE https://moodle-vyuka.cvut.cz/

[4] Online web page http://marian.fsik.cvut.cz/zapg/

[5] Munther Gdeisat and Francis Lilley, MATLAB® by Example : Programming Basics,

https://ebookcentral.proquest.com/lib/cvut/detail.action?docID=1110717

[6] Richard Colgren, Basic MATLAB, Simulink, and Stateflow

https://ebookcentral.proquest.com/lib/cvut/detail.action?docID=3111497

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• 12 74 79 00 BTZSI 2012 A - prezenční anglicky (povinný předmět programu)
• 09 54 59 00 BSTR 2012 A - prezenční anglicky (povinný předmět programu)
• 09 54 59 00 DSTR 2012 A - prezenční anglicky (povinný předmět programu)