Σημαντικές δυνατότητες των σύγχρονων υπολογιστικών μηχανών: Αξιόπιστη καταγραφή πολύ μεγάλου όγκου δεδομένων

Transcript

1 Σημαντικές δυνατότητες των σύγχρονων υπολογιστικών μηχανών: Γρήγορες προσθέσεις αριθμών Γρήγορες συγκρίσεις αριθμών Αξιόπιστη καταγραφή πολύ μεγάλου όγκου δεδομένων Σχετικά γρήγορη μετάδοση και πρόσληψη δεδομένων Οι υπολογιστές χρησιμοποιούν δυαδικό (δύο ψηφίων) σύστημα αναπαράστασης αριθμών

2 Ο έλεγχος του υλικού (hardware) ενός σύγχρονου υπολογιστή επιτελείται μέσω ηλεκτρικών σημάτων εντολών Τα ηλεκτρικά αυτά σήματα ελέγχονται από μία προγραμματιστική γλώσσα που λέγεται γλώσσα μηχανής. Ο χρήστης ενός υπολογιστή «βλέπει» μόνο το λειτουργικό σύστημα.

3 Τα περιβάλλοντα ανάπτυξης προγραμματιστικών εφαρμογών χωρίζονται σε Μεταγλωττιστές (compilers) και Διερμηνείς (interpreters) Στους μεταγλωττιστές ο χρήστης πρέπει να προνοήσει αυτός ώστε το πρόγραμμα να μετατραπεί σε γλώσσα μηχανής. Γνωστοί μεταγλωττιστές: τα περιβάλλοντα των C, C++, Fortran, Pascal, Basic, κλπ.

4 Το αποτέλεσμα της μεταγλώττισης είναι ένα νέο αρχείο, το «εκτελέσιμο», το οποίο εκτελείται στον υπολογιστή και παράγει αποτελέσματα. Στους διερμηνείς δεν απαιτείται η δημιουργία εκτελέσιμων αρχείων. Η μεταγλώττιση γίνεται αυτόματα από το εκάστοτε περιβάλλον. Το MATLAB είναι «διερμηνέας γραμμής» όπου κάθε γραμμή κώδικα είναι μία εντολή.

5 Μετά την εγκατάσταση του MATLAB μπορεί να δημιουργηθεί το κάτωθι εικονίδιο (αριστερά). Με διπλό κλικ στο εικονίδιο αυτό ή στο αρχείο matlab.exe (δεξιά) εκκινεί το MATLAB.

6 Περιβάλλον εργασίας (command window) του MATLAB.

7 Απόδοση τιμών σε απλές (βαθμωτές) μεταβλητές Γράφουμε στο command window και πατώντας enter έχουμε Παραδείγματα έγκυρων μεταβλητών X, y, z, x1, XYZ, p12_a13 gg_1, pao_7_osfp_13 Παραδείγματα έγκυρων αποδόσεων y1=3.14 (enter) to_ypsos_mou=1.75 (enter) x_arnitikos=-6 (enter)

8 Απαγορεύεται η χρήση περίεργων συμβόλων για την ονομασία μεταβλητών! * % = κενά tabs $ Παραδείγματα λανθασμένων απαγορευμένων μεταβλητών (x!a z.1 bc%3 %x 1x x=y xy>3 x^2 x&y y Παραδείγματα μεταβλητών δεσμευμένων από το MATLAB που απαγορεύεται να χρησιμοποιούνται help + cos tan atan log exp min max mean find for if while end sym syms det Trapz Laplace solve dsolve

9

10

11 Οι βασικές πράξεις και οι βασικοί τελεστές στο MATLAB Σύμβολο πρόσθεσης το + Σύμβολο αφαίρεσης το - Σύμβολο πολλαπλασιασμού το *

12 Σύμβολο διαίρεσης το / Σύμβολο ύψωσης σε δύναμη ^

13 Συνδυαστικά παράδειγμα βασικών μαθηματικών τελεστών και πράξεων στο MATLAB Σε περίπτωση μη-διαγραφής των μεταβλητών x,y,z ή μη άλλης απόδοσης τιμής σε αυτές, οι εκάστοτε τιμές των μεταβλητών παραμένουν ως έχουν

14 Στο MATLAB ισχύει η προτεραιότητα των πράξεων. Με δεδομένο ότι έχουν διατηρηθεί οι προηγούμενες τιμές των x,y προκύπτει. Γενικά οι πράξεις εντός των παρενθέσεων εκτελούνται πρώτες

15 Προτεραιότητα πράξεων στο MATLAB: 1. παρενθέσεις, 2. ^, 3. * ή /, 4. + ή -. Το MATLAB εκτελεί δεκαδική διαίρεση

16 Άλλο ένα συνδυαστικό παράδειγμα απόδοσης τιμής. Η μεταβλητή x αποκτά διαφορετική τιμή στο τέλος της διαδικασίας από αυτή που είχε στην αρχή (overwrite).

17 Η ύψωση σε δύναμη στο MATLAB ακολουθεί τους κανόνες των μαθηματικών. Γενικά η παράσταση b^(p/q) στο MATLAB αντιστοιχεί στην παράσταση

18 Η ύψωση σε δύναμη στο MATLAB παράγει και μιγαδικούς αριθμούς. Το i ή το j αναπαριστούν τη φανταστική μονάδα, δηλαδή την τετραγωνική ρίζα του -1. Ο συγκεκριμένος φανταστικός αριθμός είναι η τετραγωνική ρίζα του -8

19 Η ύψωση σε αρνητική δύναμη στο MATLAB ακολουθεί τους κανόνες των μαθηματικών. Το ίδιο αποτέλεσμα θα λάβουμε εάν εκτελέσουμε την κάτωθι εντολή Το ίδιο αποτέλεσμα θα λάβουμε εάν εκτελέσουμε την κάτωθι εντολή

20 Το ίδιο αποτέλεσμα θα λάβουμε εάν εκτελέσουμε την κάτωθι εντολή

21 Οι πίνακες είναι μαθηματικές δομές στις οποίες καταχωρούνται ομοίου τύπου δεδομένα όπως αριθμοί, χαρακτήρες, συμβολοσειρές ή άλλοι πίνακες. Είναι ιδιαιτέρως χρήσιμοι για καταχώρηση, προσπέλαση και διαχείριση μεγάλου όγκου ομοειδών δεδομένων.

22 Ένας πρώτος τρόπος απόδοσης τιμών σε πίνακα στο Matlab: Σε αυτή τη γραφή, ο πίνακας οριοθετείται από τις αγκύλες [ ].

23 Έγκυρα ονόματα πινάκων είναι όλα τα ονόματα τα οποία ακολουθούν τους κανόνες ονοματολογίας μεταβλητών. Ορισμένα παραδείγματα αποδεκτών ονομάτων: A, AB, Matrix, PINAX, CubE Ορισμένα παραδείγματα αποδεκτών αλλά μη συνιστώμενων ονομάτων: a, bb, matrix, pina, CubE Ορισμένα παραδείγματα μη αποδεκτών ονομάτων: %a, bb, [matrix, }pina,!cube

24 Όταν αποθηκεύονται ταυτόχρονα στον ίδιον πίνακα ακέραιοι και πραγματικοί αριθμοί, τότε το Matlab αυτόματα μετατρέπει όλα τα στοιχεία σε πραγματικούς.

25 Το pi είναι στο Matlab το π=3,14159

26 Το Matlab δέχεται και διαχειρίζεται και πίνακες πολλών γραμμών.

27 Ενώ τα στοιχεία των ιδίων γραμμών διαχωρίζονται μεταξύ τους με ή,, οι γραμμές διαχωρίζονται μεταξύ τους με ; ή πατώντας enter ( ).

28

29 Εναλλακτικά, ο πίνακας του προηγούμενου παραδείγματος μπορεί να δοθεί ως εξής:

30 Άλλο ένα παράδειγμα ενός πίνακα στήλη:

31 Ορισμός πίνακα χαρακτήρων.

32 Δύο παραδείγματα ορισμού πινάκων χαρακτήρων

33 Προσοχή στη διάκριση μεταξύ σειράς αριθμητικών χαρακτήρων και πίνακα αριθμών

34 Αποτυχία απόδοσης τιμών σε πίνακα λόγω απόκλισης εκ των κανόνων και σχετικό μήνυμα λάθους του Matlab

35 Ανάκληση του στοιχείου που βρίσκεται στην πρώτη γραμμή και δεύτερη στήλη ενός πίνακα Α2

36 Άλλα δύο παραδείγματα ανάκλησης τιμών ενός πίνακα

37 Ανάκληση στοιχείων από μονοδιάστατους πίνακες στοιχείων

38 Δύο ακόμη παραδείγματα ανάκλησης χαρακτήρων από αντίστοιχο πίνακα (string)

39 Σε πίνακα γραμμής μπορούμε να παραλείψουμε το νούμερο της γραμμής, αφού είναι πάντα 1.

40 Αντιστοίχως, για πίνακα στήλης μπορούμε να παραλείψουμε το δεύτερο όρισμα κατά την ανάκληση, αφού ο πίνακας έχει μόνο μία στήλη

41 Σε περιπτώσεις υπέρβασης των ορίων του πίνακα, η ανάκληση αστοχεί και το Matlab εμφανίζει αντίστοιχα μηνύματα σφάλματος.

42 Άλλα δύο παραδείγματα προσπάθειας προσπέλασης στοιχείου εκτός των ορίων του πίνακα