[exercises] translate scripts and functions

programming/exercises/scripts_functions.tex

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 %%%%% text size %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 \usepackage[left=20mm,right=20mm,top=25mm,bottom=25mm]{geometry}
 \pagestyle{headandfoot}
-\header{{\bfseries\large \"Ubung 5}}{{\bfseries\large Skripte und Funktionen}}{{\bfseries\large 15. November, 2016}}
+\header{{\bfseries\large \"Ubung 5}}{{\bfseries\large Scripts and functions}}{{\bfseries\large 07. November, 2017}}
 \firstpagefooter{Prof. Jan Benda}{Phone: 29 74 573}{Email:
   jan.benda@uni-tuebingen.de}
 \runningfooter{}{\thepage}{}
@@ -54,79 +54,82 @@
 
 \vspace*{-6.5ex}
 \begin{center}
-  \textbf{\Large Einf\"uhrung in die wissenschaftliche Datenverarbeitung}\\[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} \\
+  \textbf{\Large Introduction to Scientific Computing}\\[1ex]
+         {\large Jan Grewe, Jan Benda}\\[-3ex]
+         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. Im Gegensatz zu den vorherigen \"Ubungsbl\"attern k\"onnen die
-L\"osungen nicht mehr in einer Datei gemacht werden. Die L\"osungen
-also als zip-Archiv auf ILIAS hochladen. Das Archiv sollte nach dem Muster:
-``skripte\_funktionen\_\{nachname\}.zip'' benannt werden.
+The exercises are meant for self-monitoring and revision of the
+lecture topic. You should try to solve them on your own. In contrast
+to previous exercises, the solutions can not be saved in a single file
+but each question needs an individual file. Combine the files into a
+single zip archive and submit it via ILIAS. Name the archive according
+to the pattern: ``scripts\_functions\_\{surname\}.zip''.
 
 \begin{questions}
 
-  \question Berechne die Fakult\"at einer Zahl.
+  \question Calculate the factorial of a given number $n$.
   \begin{parts}
-    \part Version 1: Schreibe eine Skript, das die Fakult\"at von 5 berechnet und das
-    Resultat auf dem Bildschirm ausgibt.
+    \part{}
+    Version 1: Write a script that calculates the factorial of 5 and
+    prints out the result.
     \begin{solution}
       \lstinputlisting{factorialscripta.m}
     \end{solution}
 
-    \part Version 2: Wie Version 1, aber als Funktion, die als
-    Argument die Zahl, von der die Fakult\"at berechnet werden soll,
-    \"ubernimmt.
+    \part{}
+    Version 2: like version 1, but as a function that takes $n$ as
+    input argument.
     \begin{solution}
       \lstinputlisting{printfactorial.m}
       \lstinputlisting{factorialscriptb.m}
     \end{solution}
 
-    \part Version 3: Wie Version 2, die Funktion soll den berechneten
-    Wert nicht ausgeben, sondern als Funktionswert zur\"uckgeben. Das
-    aufrufende Skript soll dann den berechneten Wert auf dem
-    Bildschirm ausgeben.
+    \part{}
+    Version 3: like version 2, but the calculated result should not be
+    printed on the command line but returned by the function. Write a
+    script that calls the function and prints out the result.
     \begin{solution}
       \lstinputlisting{myfactorial.m}
       \lstinputlisting{factorialscriptc.m}
     \end{solution}
-
   \end{parts}
 
-  \question Grafische Darstellung einer Sinuswelle.
+  \question Graphical display of a sinewave.
   \begin{parts}
-    \part Implementiere eine Funktion, die einen Sinus mit der
-    Amplitude 1 und der Frequenz $f = $ 50\,Hz plottet ($\sin(2\pi \cdot
-    f \cdot t)$). Rufe die Funktion auf.
+    \part{}
+    Implement a function that plots a sine with the amplitude 1 and
+    the frequency $f=50$\,Hz $\left(\sin(2\pi \cdot f \cdot t)\right)$. Call the
+    function in a script.
     \begin{solution}
       \lstinputlisting{plotsine50.m}
       \lstinputlisting{plotsinea.m}
     \end{solution}
 
-    \part Erweitere die Funktion so, dass die L\"ange der Zeitachse,
-    die Amplitude, und die Frequenz als Argumente \"ubergeben werden
-    k\"onnen. Die Schrittweite soll in der Funktion aus der Frequenz
-    berechnet werden.
+    \part{}
+    Improve the function that it takes the duration of the time axis,
+    the amplitude and the frequency as input arguments. The
+    calculation should use a temporal stepsize that is 0.01 of the
+    frequency.
     \begin{solution}
-      \lstinputlisting{plotsine.m}
-      \lstinputlisting{plotsineb.m}
+      \lstinputlisting{plotsine.m} \lstinputlisting{plotsineb.m}
     \end{solution}
 
-    \part Verlagere alle plot Befehle in das aufrufende Skript
-    und ver\"andere die Funktion so, dass sie sowohl den Sinus als
-    auch die Zeitachse zur\"uckgibt.
+    \part{}
+    Write a script that calls the function and controls the
+    plotting. Change the function in a way that it returns a proper
+    time-axis and the calculated sinwave.
     \begin{solution}
       \lstinputlisting{sinewave.m}
       \lstinputlisting{plotsinec.m}
     \end{solution}
 
-    \part Schreibe eine zweite Funktion, die den Sinus plotted und
-    daf\"ur die Zeitachse und den Sinus als Argument erh\"alt. Diese
-    Funktion soll die Achsen richtig beschriften. Schreibe ein kleines
-    Skript, dass beide Funktionen aufruft, um einen Sinus von 5\,Hz
-    mit der Amplitude 2 \"uber 1.5 Sekunden zu plotten.
+    \part{}
+    Write a second function that does the plotting. It accepts the
+    time and the sine as arguments. Make sure, that the plot is
+    properly labeled. Write a small script that uses both funtions to
+    plot a sine of $5$\,Hz frequency and an amplitude of 2 for a
+    duration of 1.5\,s.
     \begin{solution}
       \lstinputlisting{plotsinewave.m}
       \lstinputlisting{plotsined.m}
@@ -138,40 +141,46 @@ also als zip-Archiv auf ILIAS hochladen. Das Archiv sollte nach dem Muster:
   %Vektor zur\"uckgibt. Welche Argumente muss die Funktion
   %\"ubernehmen?
 
-  \question Random Walk.
-  \begin{parts}
-    \part Lies die Aufgabe bis zum Ende durch. \"Uberlege dir dann ein
-    geeignetes ``Programmlayout'' aus Funktionen und Skripten.
+  \question Random Walk.  In a 1-D random walk an \emph{agent} walks
+  randomly either in the one ($+1$) or the other ($-1$)
+  direction. With each simulation step one direction is chosen and the
+  position is updated accordingly.
 
-    Was w\"are eine geeigente Funktion f\"ur diese Aufgabe? Welche
-    Argumente sollte sie entgegennehmen? Was soll sie berechnen und
-    zur\"uckgeben?
+  \begin{parts}
+    \part{}
+    Read the exercise completely before starting the implementation
+    and then come up with a proper program layout of scripts and
+    functions. What would be a suitable function to solve the task? Which
+    arguments should it take? Which results should it return?
     \begin{solution}
       One function that computes one realisation of a random walk.
       Scripts for plotting and analysis.
       \lstinputlisting{randomwalkthresh.m}
     \end{solution}
 
-    \part Simuliere und plotte die Positionen von 10 Realisationen
-    eines random walk mit gleichen Wahrscheinlichkeiten f\"ur beide
-    Richtungen. Jeder Walker startet an der Position 0 und soll so
-    lange laufen, bis er den Wert 50 \"uberschreitet oder den Wert
-    $-50$ unterschreitet.
+    \part{}
+    Run the simulation 10 times and plot the time-course of the
+    positions of the \emph{agents} into the same plot. The probability
+    of the two directions should be the same. Each \emph{agent} starts
+    at position $0$ and the simulation should run until the position is
+    greater than $50$ or less than $-50$.
     \begin{solution}
       \lstinputlisting{randomwalkscriptb.m}
     \end{solution}
 
-    \part Jetzt wollen wir die Wahrscheinlichkeit $p$ f\"ur eine
-    Bewegung zu gr\"o{\ss}eren Positionen im Bereich $0.5 \le p < 0.8$
-    variieren.  Simuliere 10 Realisationen des random walk f\"ur vier
-    verschiedene Wahrscheinlichkeiten.
+    \part{}
+    Now we want to know how the probability of $p_{+1}$ (the
+    probability to walk into the $+1$ direction) impacts the random
+    walk. Vary $p_{+1}$ in the range $0.5 \le p_{+1} < 0.8$. Do 10
+    random walks for four probabilities (apply the same thresholds for
+    stopping the simulations as before).
     \begin{solution}
       \lstinputlisting{randomwalkscriptc.m}
     \end{solution}
 
-    \part Wie entwickelt sich die mittlere ben\"otigte Schrittanzahl
-    in Abh\"angigkeit der Wahrscheinlichkeit?  Stelle die Mittelwerte
-    und die Standardabweichungen graphisch dar.
+    \part{}
+    How does $p_{+1}$ affect the number of simulation steps? Plot the
+    averages and standard deviations as a function of $p_{+1}$.
     \begin{solution}
       \lstinputlisting{randomwalkscriptd.m}
     \end{solution}