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[exercises] translate day 1 exercise to english

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Jan Grewe 2017-10-16 14:08:23 +02:00
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187
programming/exercises/variables_types.tex
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@ -15,7 +15,7 @@
%%%%% text size %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\usepackage[left=20mm,right=20mm,top=25mm,bottom=25mm]{geometry}
\pagestyle{headandfoot}
\header{{\bfseries\large \"Ubung 1}}{{\bfseries\large Variablen und Datentypen}}{{\bfseries\large 18. Oktober, 2016}}
\header{{\bfseries\large Exercise 1}}{{\bfseries\large Variables und Datatypes}}{{\bfseries\large 17. Oktober, 2017}}
\firstpagefooter{Dr. Jan Grewe}{Phone: 29 74588}{Email:
jan.grewe@uni-tuebingen.de}
\runningfooter{}{\thepage}{}
@ -26,221 +26,198 @@
\renewcommand{\baselinestretch}{1.15}
\newcommand{\code}[1]{\texttt{#1}}
\renewcommand{\solutiontitle}{\noindent\textbf{L\"osung:}\par\noindent}
\renewcommand{\solutiontitle}{\noindent\textbf{Solutions:}\par\noindent}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\begin{document}
\vspace*{-6.5ex}
\begin{center}
\textbf{\Large Einf\"uhrung in die wissenschaftliche Datenverarbeitung}\\[1ex]
\textbf{\Large Introduction to Scientific Computing}\\[1ex]
{\large Jan Grewe, Jan Benda}\\[-3ex]
Abteilung Neuroethologie \hfill --- \hfill Institut f\"ur Neurobiologie \hfill --- \hfill \includegraphics[width=0.28\textwidth]{UT_WBMW_Black_RGB} \\
Neuroethology \hfill --- \hfill Institute for Neurobiology \hfill --- \hfill \includegraphics[width=0.28\textwidth]{UT_WBMW_Black_RGB} \\
\end{center}
Die folgenden Aufgaben dienen der Wiederholung, \"Ubung und
Selbstkontrolle und sollten eigenst\"andig bearbeitet und gel\"ost
werden. Die L\"osung soll in Form eines einzelnen Skriptes (m-files)
im ILIAS hochgeladen werden. Jede Aufgabe sollte in einer eigenen
``Zelle'' gel\"ost sein. Die Zellen \textbf{m\"ussen} unabh\"angig
voneinander ausf\"uhrbar sein. Das Skript sollte nach dem Muster:\linebreak
``variablen\_datentypen\_\{nachname\}.m'' benannt werden
(z.B. variablen\_datentypen\_mueller.m).
The exercises are meant for self-monitoring, revision of the lecture
topic. You should try to solve them on your own. Your solution should
be submitted as a single script (m-file) in the Ilias system. Each
task should be solved in its own ``cell''. Each cell must be
executable on its own. The file should be named according to the following pattern:
``variables\_datatypes\_\{lastname\}.m'' benannt werden
(e.g. variables\_datentypes\_mueller.m).
\begin{questions}
\question Erzeugen und L\"oschen von Variablen:
\question Creating and deleting variables:
\begin{parts}
\part Erzeuge zwei Variablen \code{a}, \code{b} und weise ihnen
unterschiedliche Werte zu. Schlie{\ss}e die Zeilen mit einem
Semikolon ab. Erstelle eine Variable \code{c} die leer ist.
\part Create two new variables \code{a}, \code{b} and assign arbitrary values to them. End each command with a semicolon. Create a variable \code{c} that is empty.
\begin{solution}
\code{a = 1;} \code{b = 2;} \code{c = [];}
\end{solution}
\part Lass die Werte der Variablen ausgeben.
\part Print the varaibles and their content in the matlab command line
\begin{solution}
\code{disp(a)}; \code{disp(b)}; \code{disp(c)}
\end{solution}
\part Benuzte die Kommandozeile um herauszufinden, welche Variablen
es im Workspace gibt.
\part Use the appropriate command to find out which variables have been created.
\begin{solution}
\code{who}
\end{solution}
\part Benuzte die Kommandozeile um herauszufinden, welche Datentypen sie haben.
\part Use the appropriate command to additionally display the data type.
\begin{solution}
\code{whos} oder \code{class(a)}, \code{class(b)}, \code{class(c)}
\code{whos} or \code{class(a)}, \code{class(b)}, \code{class(c)}
\end{solution}
\part Finde in der Hilfe mehr Information \"uber das \code{clear} Kommando.
\part Use the help system to learn about the \code{clear} command.
\begin{solution}
\code{help clear}
\end{solution}
\part L\"osche eine Variable.
\part Delete a single variable.
\begin{solution}
\code{clear a}
\end{solution}
\part L\"osche alle \"ubrigen Variablen.
\part Delete all remaining variables.
\begin{solution}
\code{clear all} oder einfach \code{clear}
\code{clear all} or simply \code{clear}
\end{solution}
\end{parts}
\question Operationen auf Variablen:
\question Working with variables:
\begin{parts}
\part Erstelle die Variablen \code{a} und \code{b} und weise ihnen
beliebige Werte zu.
\part Create two new variables \code{a}, \code{b} and assign arbitrary numeric values.
\begin{solution}
\code{a = 5; b = 3.14;}
\end{solution}
\part Addiere beliebige andere Zahlen zu den Variablen \code{a} und \code{b}.
\part Add a number to \code{a} and \code{b}.
\begin{solution}
\code{a + 5} \code{b + 7.28}
\end{solution}
\part Addiere die Variablen.
\part Add the variables themselves.
\begin{solution}
\code{a + b}
\end{solution}
\part Mulipliziere die Variablen miteinander.
\part Multiply \code{a} and \code{b}.
\begin{solution}
\code{a * b}
\end{solution}
\part \"Andern sich die urspr\"unglichen Werte der Variablen?
\part Do \code{a} and \code{b} change?
\begin{solution}
Nein, die Operationen benutzen die Werte der Variablen. Die
Variablen bleiben unver\"andert.
No, we make use of the stored values, the values remaing untouched.
\end{solution}
\part F\"uhre eine beliebige Berechnungen mit den Variablen aus und
weise die Ergebnisse einer neuen Variable \code{x} zu.
\part Execute any arithmetic operation with \code{a} and \code{b} and store the result in a new variabel \code{x}.
\begin{solution}
\code{x = a * b;}
\end{solution}
\part Weise \code{a} und \code{b} neue Werte zu. Hat sich etwas am
Wert von \code{x} ge\"andert?
\part Assign new values to \code{a} and \code{b}. Did \code{x} change?
\begin{solution}
Nein, der Variablen \code{x} wird ein Wert zugewiesen, der sich
nicht \"andert bis der Variablen ein neuer Wert zugewiesen
wird. Die Variable 'x' speichert das Resultat der Rechnung
\textbf{nicht} die Anweisung.
No, the content of \code{x} does not change, it stores a value, \textbf{not} a recipe.
\end{solution}
\end{parts}
\question Berechne die Fakult\"at von 5:
\question Calculate the faculty of 5:
\begin{parts}
\part Erzeuge eine Variable \code{x} und weise ihr den Wert 1 zu.
\part Berechne den ersten Schritt (\code{*2}) und weise das Ergebnis \code{x}
zu.
\part Fahre schrittweise fort, bis die Fakult\"at von 5 berechnet ist. \code{x}
sollte nun das Endergebnis enthalten.
\part Create a variable \code{x} an assign the value 1.
\part In a first step multiply \code{x} with 2 and assign the result to \code{x} itself.
\part Proceed in a similar manner until x stores $5!$.
\end{parts}
\begin{solution}
\code{x = 1;} \\ \code{x = x * 2;}\\ \code{x = x * 3;} \\ \code{x = x * 4;} \\ \code{x = x * 5;}\\ \code{disp(x)}\\
\code{ 120}
\end{solution}
\question Erstelle eine Variable, die einen beliebigen Text enth\"alt. Was
ist ihr Datentyp?
\question Create a variable and assign a string to it. What is the data type of that variable?
\begin{solution}
\code{x = 'einfacher Text'}\\ \code{class(x)\\ char}
\code{x = 'some text'}\\ \code{class(x)\\ char}
\end{solution}
\question Was sind die gr\"o{\ss}ten Zahlen, die in den Integer 8, 16, 32
und 64 bit Datentypen abgelegt werden k\"onnen?
\question List the largest numbers that can stored in 8, 16, 32
and 64 bit integer data types?
\begin{solution}
\verb+2^8 / 2 - 1+\\
\verb+2^16 / 2 - 1+\\
\verb+2^32 / 2 - 1+\\
\verb+2^64 / 2 - 1+
\end{solution}
\question Erstelle eine Variable des 8 Bit Integer Datentyps und weise
ihr einen Wert zu. Addiere \code{300}. Welchen Wert enth\"alt nun die
Variable? Warum?
\question Create an 8 bit integer variable \code{x} and assign a
valid numeric value to it. Add \code{300} and re-assign the result
to \code{x}. Which value is now stored in \code{x}? Why?
\begin{solution}
\code{x = int8(35);\\x = x + 300;\\ disp(x)\\ 127}\\
Der Datentype int8 kann nur Werte von -128 bis 127 speichern.
The int8 dtype can only store values between -128 and 127.
\end{solution}
\question Erkl\"are die Ausgaben von \code{int8(1024)} und \code{uint8(1024)}.
\question Explain the output of the follwoing commands: \code{int8(1024)} and \code{uint8(1024)}.
\begin{solution}
Der int8 Datentyp kann Werte von -128 bis maximal 127 ablegen. Der
uint8 Typ ist \textit{unsigned}, er speichert Werte zwischen 0 und
255.
int8 can store values between -128 and 127. uint8 is
\textit{unsigned}, ist stores values between 0 and 255.
\end{solution}
\question Typkonvertierung:
\question Typeconversion:
\begin{parts}
\part F\"uhre aus: \code{x = 131.333}. Welchen Datentyp hat die
Variable \code{x}?
\part Execute: \code{x = 131.333}. What is the datatype of \code{x}?
\begin{solution}
Sie hat den Typ \textit{double}.
\textit{double}.
\end{solution}
\part Wandle \code{x} in den speichereffizientesten Integer Datentypen um.
\part Convert \code{x} to the most efficient integer datatype.
\begin{solution}
\code{x = uint8(x);}\\Ben\"otigt 8 bit anstelle der 64 bit f\"ur
den double.
\code{x = uint8(x);}\\Needs 8 bit instead of 64 bit for double.
\end{solution}
\part Welchen Wert hat nun \code{x} ?
\part What is the value stored in \code{x} after conversion?
\begin{solution}
131
\end{solution}
\end{parts}
\question Flie{\ss}kommazahlen 1: Endliche Pr\"azision bei Addition
\question Floating point numbers I: Limited precision during additions
\begin{parts}
\part Weise der Variablen \code{a} eine Zahl mit Nachkommastellen zu.
\part Create the variable \code{a} and assign an arbitrary floting point number.
\begin{solution}
\code{a = 3.14;}
\end{solution}
\part Eine weitere Variable \code{b} soll den Wert \code{a+0.001}
haben. Was ist das Ergebnis von \code{b-a} ?
\part A second variable \code{b} stores the value \code{a+0.001}. What is the result of \code{b-a} ?
\begin{solution}
\code{b = a + 0.001;}\\ \code{disp(b - a)\\0.001}\\
Alles ok, Ergebnis wie erwartet.
All cool, result as expected.
\end{solution}
\part Einer dritte Variable \code{c} soll der Wert \code{a+1e-16}
zugewiesen werden. Was ist das Ergebnis von \code{c-a} ? Warum?
\part Create a third variable \code{c} and assign \code{a+1e-16}. What is the result of \code{c-a}? Why?
\begin{solution}
Das Ergebnis ist 0! Auch die double Werte haben nur eine endliche
P\"azision in den Nachkommastellen.
Result is 0! Also with doubles there is a limited precision in
the decimal part.
\end{solution}
\part Berechne \verb=(2^52 + 1) - 2^52= sowie
\part Calculate \verb=(2^52 + 1) - 2^52= and
\verb=(2^53 + 1) - 2^53=.
\begin{solution}
Im Ersten Fall ist das Ergebnis = 1, im Zweiten = 0. Bei so
gro{\ss}en Zahlen k\"onnen so kleine Unterschiede nicht mehr
aufgel\"ost werden.
First command results in = 1, in the second case = 0. With such
high numbers, small differences (1!) cannot be resolved.
\end{solution}
\part Berechne \code{sqrt(1+1e-16)-1} . Ist das richtig? Warum?
\part Calculate \code{sqrt(1+1e-16)-1}. Is the result correct? Why (not)?
\begin{solution}
Die Wurzel von 1 + etwas sollte nicht 1 sein! Das Ergebnis
sollte nicht 0 sein.
Square root of something larger than 1 should not be 1 and thus
the result must not be 0.
\end{solution}
\part Vergleiche mit dem Ergebnis beim Addieren einer etwas
gr\"o{\ss}eren Zahl (z.B. 1e-8).
\part Compare wwith the result when adding a slightly largern number (e.g. 1e-8).
\begin{solution}
Hier sollte das Ergebnis ungleich 0 sein.
Result is not equal to zero.
\end{solution}
\end{parts}
\question Flie{\ss}kommazahlen 2: Endliche Pr\"azision bei Multiplikation
\question Floating point numbers II: Limited precision during multiplications.
\begin{parts}
\part Weise der Variablen \code{a} die Zahl \code{4/3} zu.
\part Die Variable \code{b} soll den Wert \code{3*(a-1)} erhalten.
\part Welches Ergebnis erwartest du f\"ur \code{b-1} ?
\part Create a variable \code{a} and assign \code{4/3}.
\part Variable \code{b} should contain the value \code{3*(a-1)}.
\part What do you expect for \code{b-1}?
\begin{solution}
\code{a = 4/3;}\\ \code{b = 3 * (a-1)}\\
b sollte nun 1 sein. d.h., \code{b-1} sollte 0 sein.
\code{a = 4/3;}\\ \code{b = 3 * (a-1)}\\
b should be 1. i.e., \code{b-1} should give 0.
\end{solution}
\part Berechne mit matlab \code{b-1} !
\part Calculate with matlab \code{b-1}!
\begin{solution}
\code{disp(b - 1)\\ -2.2204e-16}\\ Aufgrund von Rundungsfehlern
kommt es zu diesem Ergebnis.
\code{disp(b - 1)\\ -2.2204e-16}\\ Due to rounding mistakes.
\end{solution}
\part Was sollte \code{sin(pi)} ergeben ? Was sagt matlab?
\part What should be the result of \code{sin(pi)}? What gives matlab?
\begin{solution}
Sollte 0 sein, ist es aber nicht. Wie oben, Rundungsfehler
f\"uhren zu diesen Abweichungen.
Should be 0, but it is not. See above, due to rounding errors we
get some deviation.
\end{solution}
\end{parts}
\end{questions}
\end{document}
\end{document}