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	programming/lecture/programming.tex

programming/lecture/programming.tex

@@ -128,7 +128,6 @@ interpretiert werden. Die wichtigsten Datentpyen sind folgende:
   (\code{true}) oder falsch (\code{false}) interpretiert werden.
 \item \textit{char} - ASCII Zeichen
 \end{itemize}
-
 Unter den numerischen Datentypen gibt es verschiedene Arten mit
 unterschiedlichem Speicherbedarf und Wertebreich.
 
@@ -144,8 +143,6 @@ unterschiedlichem Speicherbedarf und Wertebreich.
     uint8 & 8 bit & $0$ bis $255$ & Digitalisierte Imaging Daten. \\ \hline  
   \end{tabular}
 \end{table}
-
-
 \matlab{} arbeitet meist mit dem ``double'' Datentyp wenn numerische
 Daten gespeichert werden. Dennoch lohnt es sich, sich ein wenig mit
 den Datentypen auseinanderzusetzen. Ein Szenario, dass in der
@@ -164,18 +161,15 @@ ben\"otigen.
 
 \section{Vektoren und Matrizen}
 
-% \begin{definition}[Vektoren und Matrizen]
 Vektoren und Matrizen sind die wichtigsten Datenstrukturen in
-\matlab. In anderen Programmiersprachen heissen sie ein-
+\matlab{}. In anderen Programmiersprachen heissen sie ein-
 bzw. mehrdimensionalen Felder. Felder sind Datenstrukturen, die
 mehrere Werte des geleichen Datentyps in einer Variablen vereinen. Da
-Matalb seinen Ursprung in der Verarbeitung von mathematischen Vektoren
-und Matrizen hat, werden sie hier auch so genannt.
-
-\matlab{} macht keinen Unterschied zwischen Vektoren und Matrizen.
-Vektoren sind 2-dimensionale Matrizen bei denen eine Dimension die
-Gr\"o{\ss}e 1 hat.
-% \end{definition}
+\matlab{} seinen Ursprung in der Verarbeitung von mathematischen
+Vektoren und Matrizen hat, werden sie hier auch so genannt. \matlab{}
+macht keinen Unterschied zwischen Vektoren und Matrizen.  Vektoren
+sind 2--dimensionale Matrizen bei denen eine Dimension die Gr\"o{\ss}e
+1 hat.
 
 
 \subsection{Vektoren}
@@ -210,7 +204,6 @@ k\"onnen.
   c = 
   0  2  4  6  8  10
 \end{lstlisting}
-
 Die L\"ange eines Vektors, d.h. die Anzahl der Elemente des Vektors,
 kann mithilfe der Funktion \code{length()} bestimmt werden. \"Ahnliche
 Information kann \"uber die Funktion \code{size()} erhalten werden. Im
@@ -307,9 +300,9 @@ Element gleichzeitig zuzugreifen.
 \subsubsection{Operationen auf Vektoren}
 
 Mit Vektoren kann sehr einfach gerechnet werden. Listing
-\ref{arrayListing5} zeigt Rechnungen mit Vektoren.
+\ref{arrayListing6} zeigt Rechnungen mit Vektoren.
 
-\begin{lstlisting}[caption={Rechnen mit Vektoren.},label=arrayListing5]
+\begin{lstlisting}[caption={Rechnen mit Vektoren.},label=arrayListing6]
   >> a = (0:2:8);
   >> a + 5 % addiere einen Skalar
   ans =
@@ -347,7 +340,7 @@ entsprechenden Matrixoperationen aus der linearen Algebrar belegt
 (s.u.).
 
 Zu Beachten ist des Weiteren noch die Fehlermeldung am Schluss von
-Listing \ref{arrayListing5}. Wenn zwei Vektoren (elementweise)
+Listing \ref{arrayListing6}. Wenn zwei Vektoren (elementweise)
 miteinander verrechnet werden sollen, muss nicht nur die Anzahl der Elemente
 übereinstimmen, sondern es muss auch das Layout (Zeilen- oder
 Spaltenvektoren) \"ubereinstimmen.
@@ -356,7 +349,7 @@ Spaltenvektoren) \"ubereinstimmen.
 Will man Elemente aus einem Vektor entfernen, dann weist man den
 entsprechenden Zellen einen leeren Wert (\code{[]}) zu.
 
-\begin{lstlisting}[label=arrayListing6, caption={L\"oschen von Elementen aus einem Vektor.}]
+\begin{lstlisting}[label=arrayListing7, caption={L\"oschen von Elementen aus einem Vektor.}]
   >> a = (0:2:8);
   >> length(a) 
   ans =
@@ -375,13 +368,13 @@ entsprechenden Zellen einen leeren Wert (\code{[]}) zu.
 
 Neben dem L\"oschen von Vektorinhalten k\"onnen Vektoren auch
 erweitert oder zusammengesetzt werden. Auch hier muss das Layout der Vektoren
-\"ubereinstimmen (Listing \ref{arrayListing7}, Zeile 12). Will man
+\"ubereinstimmen (Listing \ref{arrayListing8}, Zeile 12). Will man
 einen Vektor erweitern, kann man \"uber das Ende hinaus
 zuweisen. \matlab{} erweitert dann die Variable. Auch hierbei muss auf
 das Layout geachtet werden. Zudem ist dieser Vorgang
 ``rechenintensiv'' und sollte soweit m\"oglich vermieden werden.
 
-\begin{lstlisting}[caption={Zusammenf\"ugen und Erweitern von Vektoren.}, label=arrayListing7]
+\begin{lstlisting}[caption={Zusammenf\"ugen und Erweitern von Vektoren.}, label=arrayListing8]
   >> a = (0:2:8);
   >> b = (10:2:19);
   >> c = [a b] % erstelle einen Vektor aus einer Liste von Vektoren
@@ -577,7 +570,7 @@ Beziehung zwischen Entit\"aten zu testen. Hierzu werden die
 \emph{relationalen Operatoren} (\code{>}, \code{<}, \code{==},
 \code{!}, gr\"o{\ss}er als, kleiner als, gleich und nicht)
 eingesetzt. Mehrere Ausdr\"ucke werden mittels der \textit{logischen
-  Operatoren} (\code{\&}, \code{|}}, UND, ODER ) verkn\"upft. Sie sind f\"ur
+  Operatoren} (\code{\&}, \code{|}, UND, ODER ) verkn\"upft. Sie sind f\"ur
 uns nicht nur wichtig um Codeabschnitte bedingt auszuf\"uhren
 (Verzweigungen, \ref{controlstructsec}) sondern auch um aus Vektoren
 und Matrizen bequem Elemente auszuw\"ahlen (logisches Indizieren,
@@ -933,18 +926,18 @@ bestimmten Bedingungen ausgef\"uhrt wird.
 Am h\"aufigsten genutzter Vertreter ist die \code{if} -
 Anweisung. Sie Wird genutzt um Programmcode nur unter bestimmten
 Bedingungen auszuf\"uhren. 
-\begin{definition}
-  Der Kopf der if - Anweisung beginnt mit dem Schl\"usselwort
-  \code{if} welches von einem \underline{Booleschen Ausdruck}
-  gefolgt wird. Wenn dieser zu \code{true} ausgewertet werden kann,
-  wird der Code im K\"orper der Anweisung ausgef\"uhrt.  Optional
-  k\"onnen weitere Bedingungen mit dem Schl\"usselwort \code{elseif}
-  folgen.  Ebenfalls optional ist die Verwendung eines finalen
-  \code{else} Falls. Dieser wird immer dann ausgef\"uhrt wenn alle
-  vorherigen Bedingungen nicht erf\"ullt werden.  Die \code{if}
-  Anweisung wird mit \code{end} beendet. Listing \ref{ifelselisting}
-  zeigt den Aufbau einer if-Anweisung.
-\end{definition}
+
+Der Kopf der if - Anweisung beginnt mit dem Schl\"usselwort \code{if}
+welches von einem \underline{Booleschen Ausdruck} gefolgt wird. Wenn
+dieser zu \code{true} ausgewertet werden kann, wird der Code im
+K\"orper der Anweisung ausgef\"uhrt.  Optional k\"onnen weitere
+Bedingungen mit dem Schl\"usselwort \code{elseif} folgen.  Ebenfalls
+optional ist die Verwendung eines finalen \code{else} Falls. Dieser
+wird immer dann ausgef\"uhrt wenn alle vorherigen Bedingungen nicht
+erf\"ullt werden.  Die \code{if} Anweisung wird mit \code{end}
+beendet. Listing \ref{ifelselisting} zeigt den Aufbau einer
+if-Anweisung.
+  
 
 \begin{lstlisting}[label=ifelselisting, caption={Grundger\"ust einer \code{if} Anweisung.}]
   if x < y
@@ -971,19 +964,16 @@ end
 Die \code{switch} Verzweigung Wird eingesetzt wenn mehrere F\"alle
 auftreten k\"onnen, die einer unterschiedlichen Behandlung bed\"urfen.
 
-\begin{definition}
-  Wird mit dem Schl\"usselwort \code{switch} begonnen, gefolgt von
-  der \textit{switch Anweisung} (Zahl oder String). Jeder Fall auf den
-  die Anweisung \"uberpr\"ft werden soll wird mit dem Schl\"usselwort
-  \code{case} eingeleitet. Diese wird gefolgt von der \textit{case
-    Anweisung} welche definiert gegen welchen Fall auf
-  \underline{Gleichheit} getestet wird. F\"ur jeden Fall wird der
-  Programmcode angegeben, der ausgef\"uhrt werden soll Optional
-  k\"onnen mit dem Schl\"usselwort \code{otherwise} alle nicht
-  explizit genannten F\"alle behandelt werden.  Die \code{switch}
-  Anweisung wird mit \code{end} beendet (z.B. in Listing
-  \ref{switchlisting}).
-\end{definition}
+Wird mit dem Schl\"usselwort \code{switch} begonnen, gefolgt von der
+\textit{switch Anweisung} (Zahl oder String). Jeder Fall auf den die
+Anweisung \"uberpr\"ft werden soll wird mit dem Schl\"usselwort
+\code{case} eingeleitet. Diese wird gefolgt von der \textit{case
+  Anweisung} welche definiert gegen welchen Fall auf
+\underline{Gleichheit} getestet wird. F\"ur jeden Fall wird der
+Programmcode angegeben, der ausgef\"uhrt werden soll Optional k\"onnen
+mit dem Schl\"usselwort \code{otherwise} alle nicht explizit genannten
+F\"alle behandelt werden.  Die \code{switch} Anweisung wird mit
+\code{end} beendet (z.B. in Listing \ref{switchlisting}).
 
 
 \begin{lstlisting}[label=switchlisting, caption={Grundger\"ust einer \code{switch} Anweisung.}]
@@ -1022,7 +1012,7 @@ werden, werden die Schl\"usselworte \code{break} und
 \code{continue} eingesetzt (Listing \ref{breakcontinuelisting}
 zeigt, wie sie eingesetzt werden k\"onnen).
 
-\begin{lstlisting}[caption={Ensatz der \code{continue} und \code{break} Schl\"usselworte um die Ausf\"uhrung von Abschnitte in Schleife zu \"uberspringen oder abzubrechen.}, label=breakcontinuelisting]
+\begin{lstlisting}[caption={Ensatz der \code{continue} und \code{break} Schl\"usselworte um die Ausf\"uhrung von Code-Abschnitten in Schleifen zu \"uberspringen oder abzubrechen.}, label=breakcontinuelisting]
 for x = 1:10 
   if(x > 2 & x < 5)
     continue;
@@ -1051,7 +1041,7 @@ end
   die zwischen \code{tic} und \code{toc} vergangene Zeit.
 
   \begin{enumerate}
-  \item Benutze eine \code{for} Schleife um die Element auszuw\"ahlen.
+  \item Benutze eine \code{for} Schleife um die Elemente auszuw\"ahlen.
   \item Benutze logisches Indizieren.
   \end{enumerate}
 \end{exercise}
@@ -1076,7 +1066,7 @@ end
 
 Ein Programm ist eine Sammlung von Anweisungen, die in einer Datei auf
 dem Rechner abgelegt sind. Wenn es durch den Aufruf zum Leben erweckt
-wird, dann wird es Zeile f\"r Zeile von oben nach unten ausgef\"uhrt.
+wird, dann wird es Zeile f\"Ur Zeile von oben nach unten ausgef\"uhrt.
 
 \matlab{} kennt drei Arten von Programmen:
 \begin{enumerate}

programming/lectures/control_structures.tex

@@ -1,14 +0,0 @@
-\section{Kontrollstrukturen}
-
-\begin{definition}[Kontrollstrukturen]
-  In der Regel wird ein Programm Zeile f\"ur Zeile von oben nach unten
-  ausgef\"uhrt. Manchmal muss der Kontrollfluss aber so gesteuert
-  werden, dass bestimmte Teile des Programmcodes wiederholt oder nur
-  unter bestimmten Bedingungen ausgef\"uhrt werden. Von grosser
-  Bedeutung sind hier zwei Strukturen:
-  \begin{enumerate}
-    
-  \item Schleigen.
-  \item Bedingte Anweisungen und Verzweigungen.
-  \end{enumerate}
-\end{definition}

programming/lectures/variables_datatypes.tex

@@ -1,164 +0,0 @@
-\section{Variablen und Datentypen}
-
-\subsection{Variablen}
-
-Eine Variable ist ein Zeiger auf eine Stelle im Speicher (RAM). Dieser
-Zeiger hat einen Namen, den Variablennamen, und einen Datentyp
-(Abbildung \ref{variablefig}). Im Speicher wird der Wert der Variablen
-bin\"ar gespeichert. Wird auf den Wert der Variable zugegriffen, wird
-dieses Bitmuster je nach Datentyp interpretiert. Das Beispiel in
-Abbildung \ref{variablefig} zeigt, dass das gleiche Bitmuster im einen
-Fall als 8-Bit Integer Datentyp zur Zahl 38 interpretiert wird und im
-anderen Fall als Character zum kaufm\"annischen ``und'' ausgewertet
-wird. In Matlab sind Datentypen nicht von sehr zentraler
-Bedeutung. Wir werden uns dennoch sp\"ater etwas genauer mit ihnen
-befassen.
-
-\begin{figure}
-\centering
-\begin{subfigure}{.5\textwidth}
-  \includegraphics[width=0.8\textwidth]{images/variable}
-  \label{variable:a}
-\end{subfigure}%
-\begin{subfigure}{.5\textwidth}
-  \includegraphics[width=.8\textwidth]{images/variableB}
-  \label{variable:b}
-\end{subfigure}
-\caption{\textbf{Variablen.}  Variablen sind Zeiger auf eine Adresse
-  im Speicher, die einen Namen und einen Datentypen beinhalten. Im
-  Speicher ist der Wert der Variable bin\"ar gespeichert. Abh\"angig
-  vom Datentyp wird dieses Bitmuster unterschiedlich
-  interpretiert.}\label{variablefig}
-\end{figure}
-
-
-\subsection{Erzeugen von Variablen}
-In Matlab kann eine Variable auf der Kommandozeile, in einem Skript
-oder einer Funktion an beliebiger Stelle erzeugen. Das folgende
-Listing zeigt zwei M\"oglichkeiten:
-\footnotesize
-\begin{lstlisting}[label=varListing1, caption=Erzeugen von Variablen]
->> y = []
-y = 
-   []
->>
->> x = 38
-x =
-   38
-\end{lstlisting}
-\normalsize 
-
-Die Zeile 1 kann etwa so gelesen werden:''Erzeuge eine Variable mit
-dem Namen y und weise ihr einen leeren Wert zu.''  Das
-Gleichheitszeichen ist der sogenannte
-\textit{Zuweisungsoperator}. Zeile 5 definiert eine Variable x, der
-nun der Zahlenwert 38 zugewiesen wird. Da Matlab, wenn nicht anders
-angegeben immer den ``double'' Datentypen benutzt, haben beide
-Variablen diesen Datentyp.
-
-\footnotesize
-\begin{lstlisting}[label=varListing2, caption={Erfragen des Datentyps einer Variable, Listen aller definierten Variablen.}]
->>disp(class(x))
-    double
->>
->> who % oder whos um mehr Information zu bekommen
-\end{lstlisting}
-\normalsize 
-
-Bei der Namensgebung ist zu beachten, dass Matlab auf Gro{\ss}- und
-Kleinschreibung achtet und ein Variablennane mit einem alphabethischen
-Zeichen beginnen muss. Des Weiteren sind Umlaute, Sonder- und
-Leerzeichen in Variablennamen nicht erlaubt.
-
-
-\subsection{Arbeiten mit Variablen}
-
-Nat\"urlich kann mit den Variablen auch gearbeitet, bzw
-gerechnet werden. Matlab kennt alle normalen arithmetischen Operatoren wie
-\code{+, -, *. /}. Die Potenz wird \"uber das Dach Symbol \verb+^+
-dargestellt. Das folgende Listing zeigt, wie sie benutzt werden.
-
-\footnotesize
-\begin{lstlisting}[label=varListing3, caption={Rechnen mit Variablen.}]
->> x = 1;
->> x + 10
-ans = 
-  11
->>
->> x % x wurde nicht veraendert
-ans =
-  1
->>
->> y = 2;
->>
->> x + y
-ans = 
-  3
->>
->> z = x + y
-z =
-  3
->>
->> z = z * 5;
->> z 
-z = 
-  15
->>
->> clear z
-\end{lstlisting}
-\normalsize
-
-Beachtenswert ist z.B. in Zeilen 3 und 6, dass wir mit dem Inhalt
-einer Variablen rechnen k\"onnen, ohne dass dadurch ihr Wert
-ver\"andert wird. Wenn der Wert einer Variablen ver\"andert werden
-soll, dann muss dieser der Variable explizit zugewiesen werden (mit
-dem \code{=} Zuweisungsoperator, z.B. Zeilen 16, 20). Zeile 25 zeigt
-wie eine einzelne Variable gel\"oscht wird.
-
-
-\subsection{Datentypen}
-
-Der Datentyp bestimmt, wie die im Speicher abgelegten Bitmuster
-interpretiert werden. Die Wichtigsten Datentpyen sind folgende:
-
-\begin{itemize}
-\item \textit{integer} - Ganze Zahlen. Hier gibt es mehrere
-  Unterarten, die wir in Matlab (meist) ignorieren k\"onnen.
-\item \textit{double} - Flie{\ss}kommazahlen.
-\item \textit{complex} - Komplexe Zahlen.
-\item \textit{logical} - Boolesche Werte, die als wahr
-  (\textit{true}) oder falsch (\textit{false}) interpretiert werden.
-\item \textit{char} - ASCII Zeichen
-\end{itemize}
-
-Unter den numerischen Datentypen gibt es verschiedene Arten mit
-unterschiedlichem Speicherbedarf und Wertebreich.
-
-\begin{table}[]
-\centering
-\caption{Gel\"aufige Datentypen und ihr Wertebereich.}
-\label{dtypestab}
-\begin{tabular}{l|l|c|cl}
-Datentyp & Speicherbedarf & Wertebereich & Beispiel \\ \cline{1-4}
-double & 64 bit & $-2^{15} bis 2^{15}-1$ &  Flie{\ss}kommazahlen.\\ \cline{1-4}
-int & 64 bit & $-2^{31} bis 2^{31}-1$ &  Ganzzahlige Werte  \\ \cline{1-4}
-int16 & 64 bit & $-2^{15} bis 2^{15}-1$ & Digitalisierte Spannungen. \\ \cline{1-4}
-uint8 & 64 bit & 0 bis 255 & Digitalisierte Imaging Daten. \cline{1-4}
-\end{tabular}
-\end{table}
-
-
-Matlab arbeitet meist mit dem ``double'' Datentyp wenn numerische
-Daten gespeichert werden. Dennoch lohnt es sich, sich ein wenig mit
-den DAtentypen auseinanderzusetzen. Ein Szenario, dass in der
-Neurobiologie nicht selten ist, ist, dass wir die elektrische
-Aktivit\"at einer Nervenzelle messen. Die gemessenen Spannungen werden
-mittels Messkarte digitalisiert und auf dem Rechner
-gespeichert. Typischerweise k\"onnen mit solchen Messkarten Spannungen
-im Bereich $\pm 10$\,V gemessen werden. Die Aufl\"osung der Wandler
-betr\"agt typischerweise 16 bit. Das heisst, dass der gesamte
-Spannungsbereich in $2^{16}$ Schritte aufgeteilt ist. Um Speicherplatz
-zu sparen ist es sinnvoll, die gemessenen Daten als ``int16'' Werte im
-Rechner abzulegen. Die Daten als ``echte'' Spannungen, also als
-Flie{\ss}kommawerte, abzulegen w\"urde den 4-fachen Speicherplatz
-ben\"otigen.

programming/lectures/vectors_matrices.tex

@@ -1,56 +0,0 @@
-\section{Vektoren und Matrizen}
-
-\begin{definition}[Vektoren und Matrizen]
-  Vektoren und Matrizen sind die wichtigsten Datenstrukturen in
-  Matlab. In andern Programmiersprachen spricht man von ein-
-  bzw. mehrdimensionalen Feldern. Felder sind Datenstrukturen, die
-  mehrere Werte des geleichen Datentyps in einer Variablen
-  vereinen. Da Matalb seinen Ursprung in der Verarbeitung von
-  mathematischen Vektoren und Matrizen hat werden sie hier auch so
-  genannt.\\
-
-  In Wahrheit existiert auch in Matlab kein Unterschied zwischen
-  beiden Datenstrukturen. Im Hintergrund sind auch Vektoren
-  2-diemsensionale Matrizen bei denen eine Dimension die Gr\"o{\ss}e 1
-  hat.
-\end{definition}
-
-
-\subsection{Vektoren}
-
-Im Gegensatz zu den Variablen, die einzelene Werte beinhalten,
-Skalare, kann ein Vektor mehrere Werte des gleichen Datentyps
-beinhalten (Abbildung \ref{vectorfig} B). Die Variable ``test''
-enth\"alt in diesem Beispiel vier ganzzahlige Werte. 
-
-
-\begin{figure}
-  \includegraphics[width=0.8\columnwidth]{programming/lectures/images/scalarArray}
-  \caption{\textbf{Skalare und Vektoren. A)} Eine skalare Variable kann
-      genau einen Wert tragen. \textbf{B)} Ein Vektor kann mehrer
-      Werte des gleichen Datentyps (z.B. ganzzahlige Integer Werte)
-      beinhalten. Matlab kennt den Zeilen- (row-) und Spaltenvektor
-      (columnvector).}\label{vectorfig}
-\end{figure}
-
-
-\footnotesize
-\begin{lstlisting}[label=arrayListing1]
->> a = [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9] % Erstellen eines Zeilenvektors
-   a =
-    0  1   2   3   4   5   6   7   8   9
->>
->> b = (0:9) % etwas bequemer
-   b = 
-    0  1   2   3   4   5   6   7   8   9
->>
->> c = (0:2:10)                   
-   c = 
-    0  2  4  6  8  10
-\end{lstlisting}
-\normalsize
-
-\subsection{Unterscheidung Zeilen- und Spaltenvektoren}
-
-
-\subsection{Matrizen}