From e4676a601b208e9d4dfa926f93ea9a5c1ab5b3ed Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: Jan Grewe <jan.grewe@g-node.org>
Date: Thu, 8 Oct 2015 18:33:49 +0200
Subject: [PATCH] [lecture] not yet finished version of control_structures
---
programming/lectures/control_structures.tex | 312 ++++++++++++++++++++
1 file changed, 312 insertions(+)
create mode 100644 programming/lectures/control_structures.tex
diff --git a/programming/lectures/control_structures.tex b/programming/lectures/control_structures.tex
new file mode 100644
index 0000000..e256ebc
--- /dev/null
+++ b/programming/lectures/control_structures.tex
@@ -0,0 +1,312 @@
+\documentclass{beamer}
+\usepackage{xcolor}
+\usepackage{listings}
+\usepackage{pgf}
+%\usepackage{pgf,pgfarrows,pgfnodes,pgfautomata,pgfheaps,pgfshade}
+%\usepackage{multimedia}
+
+\usepackage[english]{babel}
+\usepackage{movie15}
+\usepackage[latin1]{inputenc}
+\usepackage{times}
+\usepackage{amsmath}
+\usepackage{bm}
+\usepackage[T1]{fontenc}
+\usepackage[scaled=.90]{helvet}
+\usepackage{scalefnt}
+\usepackage{tikz}
+\usepackage{ textcomp }
+\usepackage{soul}
+\usepackage{hyperref}
+\definecolor{lightblue}{rgb}{.7,.7,1.}
+\definecolor{mygreen}{rgb}{0,1.,0}
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\mode<presentation>
+{
+ \usetheme{Singapore}
+ \setbeamercovered{opaque}
+ \usecolortheme{tuebingen}
+ \setbeamertemplate{navigation symbols}{}
+ \usefonttheme{default}
+ \useoutertheme{infolines}
+ % \useoutertheme{miniframes}
+}
+
+\AtBeginSection[]
+{
+ \begin{frame}<beamer>
+ \begin{center}
+ \Huge \insertsectionhead
+ \end{center}
+ % \frametitle{\insertsectionhead}
+ % \tableofcontents[currentsection,hideothersubsections]
+ \end{frame}
+}
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%5
+
+\setbeamertemplate{blocks}[rounded][shadow=true]
+
+\title[]{Scientific Computing -- Grundlagen der Programmierung }
+\author[]{Jan Grewe\\Abteilung f\"ur Neuroethologie\\
+ Universit\"at T\"ubingen}
+
+\institute[Wissenschaftliche Datenverarbeitung]{}
+ \date{12.10.2015 - 06.11.2015}
+ %\logo{\pgfuseimage{../../resources/UT_BM_Rot_RGB.pdf}}
+
+\subject{Einf\"uhrung in die wissenschaftliche Datenverarbeitung}
+
+\titlegraphic{
+ \includegraphics[width=0.5\linewidth]{../../resources/UT_WBMW_Rot_RGB}
+}
+%%%%%%%%%% configuration for code
+\lstset{
+ basicstyle=\ttfamily,
+ numbers=left,
+ showstringspaces=false,
+ language=Matlab,
+ commentstyle=\itshape\color{darkgray},
+ keywordstyle=\color{blue},
+ stringstyle=\color{green},
+ backgroundcolor=\color{blue!10},
+ breaklines=true,
+ breakautoindent=true,
+ columns=flexible,
+ frame=single,
+ captionpos=b,
+ xleftmargin=1em,
+ xrightmargin=1em,
+ aboveskip=10pt
+ }
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\newcommand{\mycite}[1]{
+\begin{flushright}
+\tiny \color{black!80} #1
+\end{flushright}
+}
+
+\newcommand{\code}[1]{\texttt{#1}}
+
+\input{../../latex/environments.tex}
+\makeatother
+
+\begin{document}
+
+\begin{frame}[plain]
+ \frametitle{}
+ \vspace{-1cm}
+ \titlepage % erzeugt Titelseite
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}[plain]
+ \huge{5. Kontrollstrukturen}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}
+ \frametitle{Kontrollstrukturen}
+ \framesubtitle{Was ist das?}
+ \begin{itemize}
+ \item Regeln den Ablauf von Anweisungen.
+ \item Was soll unter welchen Bedingungen wie h\"aufig ausgef\"uhrt werden?\vspace{0.5cm}\pause
+ \item Im Wesentlichen zwei Arten von Kontrollstrukturen:
+ \begin{enumerate}
+ \item Schleifen (\code{for} und \code{while} Schleifen).\vspace{0.25cm}
+ \item Bedingte Anweisungen und Verzweigungen.
+ \end{enumerate}\vspace{0.5cm}\pause
+ \item Geh\"oren nicht zu den Kontrollstrukturen, werden wir hier
+ aber kurz ansprechen:
+ \begin{enumerate}
+ \item Ausnahmebehandlungen.
+ \end{enumerate}
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+
+
+\begin{frame}[fragile]
+ \frametitle{Kontrollstrukturen}
+ \framesubtitle{Schleifen}
+
+ Schleifen werden gebraucht um wiederholte Ausf\"uhrung desselben
+ Codes zu vereinfachen. Z.B. die Berechnung der Fakult\"at von
+ gestern...
+
+\tiny
+ \begin{lstlisting}
+>> x = 1;
+>> x = x * 2;
+>> x = x * 3;
+>> x = x * 4;
+>> x = x * 5;
+>> x
+x =
+ 120
+\end{lstlisting}
+\normalsize
+ \begin{itemize}
+ \item Zeilen 2 bis 5 sind sehr \"ahnlich.
+ \item Die Verwendung von solchen Codeklonen ist schlechter Programmierstil!
+ \item Welche Nachteile hat es sonst noch?
+ \end{itemize}
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}[fragile]
+ \frametitle{Kontrollstrukturen}
+ \framesubtitle{for - Schleife}
+ \tiny
+ \begin{lstlisting}[label=loopListing2]
+>> for x = 1:5
+ ... % etwas sinnvolles mit x ...
+ end
+>> disp(x);
+ 5
+>>
+\end{lstlisting}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]
+ \frametitle{Kontrollstrukturen}
+ \framesubtitle{while - Schleife}
+ \tiny
+ \begin{lstlisting}
+>> x = 1;
+>> while x <= 5
+ ... % etwas sinnvolles mit x ...
+ disp(x);
+ x = x + 1;
+ end
+ 1
+ 2
+ 3
+ 4
+ 5
+>> disp(x)
+ 6
+>>
+>> while true %never ending loop!
+ disp(x);
+ x = x + 1;
+ end
+ 1
+ 2
+ ...
+\end{lstlisting}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]
+ \frametitle{Kontrollstrukturen}
+ \framesubtitle{if - Anweisung (bedingte Anweisung)}
+
+ Wird eingesetzt um bestimmte Code Abschnitte
+ nur unter bestimmten Umst\"anden auszuf\"uhren.
+
+ \tiny
+\begin{lstlisting}[label=loopListing4]
+>> x = rand(1); % eine einzelne Zufallszahl
+>> if x < 0.5
+ disp('x is less than 0.5');
+ end
+>>
+>> if x < 0.5
+ disp('x is less than 0.5!');
+ else
+ disp('x is greater than or equal to 0.5!')
+ end
+>>
+>> if x < 0.5
+ disp('x is less than 0.5!');
+ elseif x < 0.75
+ disp('x is greater than 0.5 but less than 0.75!');
+ else
+ disp('x is greater than or equal to 0.75!')
+ end
+>>
+>> if x < 0.75
+ disp('x is less than 0.75!');
+ elseif x < 0.5
+ disp('x is less than 0.5!');
+ else
+ disp('x is greater than or equal to 0.75!')
+ end
+\end{lstlisting}
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}[fragile]
+ \frametitle{Kontrollstrukturen}
+ \framesubtitle{break unnd continue}
+ \vspace{-0.5cm}
+ \tiny
+ \begin{lstlisting}
+>> for x = 1:5 % using continue
+ if(x > 2 & x < 5)
+ continue;
+ end
+ disp(x);
+ end
+ 1
+ 2
+ 5
+>>
+>> for x = 1:5000 % using break
+ if(x > 5)
+ break;
+ end
+ disp(x);
+ end
+ 1
+ 2
+ 3
+ 4
+ 5
+>>
+\end{lstlisting}
+\end{frame}
+
+
+\begin{frame}[fragile]
+ \frametitle{Kontrollstrukturen}
+ \framesubtitle{\"Ubungen}
+ \begin{enumerate}
+ \item Erzeuge einen Vektor 'x' mit z.B. 50 Zufallszahlen im Bereich 0 - 10.
+ \begin{enumerate}
+ \item Benutze eine Schleife um das arithmetische Mittel zu berechnen. Der Mittelwert ist definiert als:
+ $\overline{x}=\frac{1}{n}\sum\limits_{i=0}^{n}x_i $.
+ \item Benutze eine Schleife um die Standardabweichung zu bestimmen:
+ $\sigma=\sqrt{\frac{1}{n}\sum\limits_{i=0}^{n}(x_i-\overline{x})^2}$).
+ \item Suche in der MATLAB Hilfe nach Funktionen, die das fuer dich tuen :-).
+ \end{enumerate}
+ \item Erzeuge eine 5 x 5 x 5 Matrix mit Zufallszahlen.
+ \begin{enumerate}
+ \item Benutze eine for Schleife um nacheinander die Elemente jedes ``Blattes'' einzeln auszugeben.
+ \item Das gleich mit einer while-Schleife.
+ \end{enumerate}
+ \end{enumerate}
+\end{frame}
+
+\begin{frame}[fragile]
+ \frametitle{Kontrollstrukturen}
+ \framesubtitle{\"Ubungen}
+ \vspace{-0.5cm}
+ \begin{enumerate}\setcounter{enumi}{2}
+ \item Erstelle 'x' einen Vektor mit 10 Zufallszahlen im Bereich 0:10.
+ \begin{enumerate}
+ \item Benutze eine for-Schleife um all die Elemente zu loeschen,
+ die (\verb+x(index) = [];+) kleiner als 5 sind.
+ \item L\"osche alle Elemente die kleiner als 5 und groesser als 2 sind.
+ \item Kann man das gleiche auch ohne eine Schleife erledigen?
+ \end{enumerate}
+ \item Teste den Zufallsgenerator! Dazu z\"ahle die Anzahl der
+ Elemente, die durch folgende Grenzen getrennt werden [0.2 0.4 0.6
+ 0.8 1.0]. Speichere die Ergebnisse in einem passenden
+ Vektor. Nutze eine Schleife um 1000 Zufallszahlen mit
+ \verb+rand()+ (siehe Hilfe) zu ziehen. Was w\"are die Erwartung,
+ was kommt heraus?
+\end{enumerate}
+\end{frame}
+
+
+\end{document}