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MATLAB: Einführung und erstes Skript

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tagsprogrammiersprachen, matlab

4 Min. Lesezeit

Kurz: MATLAB (Matrix Laboratory, MathWorks, 1984) ist eine Umgebung für numerisches Rechnen, Datenanalyse, Simulation und Visualisierung. Grundidee: Alles ist eine Matrix.

Teil des Kurses MATLAB

Kapitel 1 von 8 im Kurs MATLAB. Mit Fortschritt, Quiz und Zertifikat auf der Lernseite.

Was ist MATLAB?

MATLAB (Matrix Laboratory, MathWorks, 1984) ist eine Umgebung für numerisches Rechnen, Datenanalyse, Simulation und Visualisierung. Grundidee: Alles ist eine Matrix. Ein einzelner Wert ist eine 1×1-Matrix, ein Vektor eine Zeile oder Spalte. Dadurch lassen sich mathematische Formeln fast so aufschreiben wie auf Papier.

Verbreitet in Ingenieurwesen, Regelungstechnik, Signalverarbeitung, Bildverarbeitung, Finanzmathematik und Forschung. Die kostenlose Alternative GNU Octave versteht fast denselben Code. Alle Beispiele dieses Kurses laufen in Octave; Abweichungen zu MATLAB nennen wir. (Python mit NumPy und Julia sind die verwandten freien Alternativen.)

Ausführen

octave                      # interaktive Konsole
octave --no-gui skript.m    # Skript ausführen
octave --eval "disp(1+2)"

In MATLAB nutzt du den Editor mit Taste F5 oder tippst den Dateinamen ohne .m in das Befehlsfenster. Nützliche Befehle: help sin, doc sin, who (Variablen), clear (löschen), clc (Anzeige leeren), close all.

Das erste Skript

hallo.m

disp('Hallo MATLAB!')
x = 5
y = x ^ 2;           % Semikolon unterdrückt die Ausgabe
y
fprintf('x = %d, y = %d\n', x, y);
a = 3; b = 4;
c = sqrt(a^2 + b^2)

Ausgabe:

Hallo MATLAB!
x = 5
y = 25
x = 5, y = 25
c = 5
  • Ohne Semikolon am Zeilenende zeigt MATLAB das Ergebnis an
  • disp gibt Werte aus, fprintf formatiert wie printf in C
  • Kommentare beginnen mit % (in Octave auch #)
  • Strings stehen in '...' oder "..."
  • ans speichert das Ergebnis des letzten nicht zugewiesenen Ausdrucks

Rechnen

3 + 4 * 2
(3 + 4) * 2
2 ^ 10
mod(17, 5)
rem(-7, 3)
mod(-7, 3)
floor(3.7)
ceil(3.2)
round(2.5)
fix(-3.7)
abs(-5)
sqrt(2)
exp(1)
log(100)
log10(1000)
pi
1 / 3
format long
1 / 3
format short
1e3
5 / 0
-1 / 0
0 / 0
isnan(0 / 0)

Ausgabe:

ans = 11
ans = 14
ans = 1024
ans = 2
ans = -1
ans = 2
ans = 3
ans = 4
ans = 3
ans = -3
ans = 5
ans = 1.4142
ans = 2.7183
ans = 4.6052
ans = 3
ans = 3.1416
ans = 0.3333
ans = 0.333333333333333
ans = 1000
ans = Inf
ans = -Inf
ans = NaN
ans = 1

Inf, -Inf und NaN entstehen bei Division durch null bzw. ungültigen Rechnungen. Es gibt keine Ganzzahl-Typprobleme: Standard ist double.

Variablen und Typen

zahl = 42;
text = 'Hallo';
wahr = true;
c = 3 + 4i;
class(zahl)
class(text)
class(wahr)
class(int8(5))
class(single(1.5))
isnumeric(zahl)
ischar(text)
whos zahl
abs(c)
real(c)
imag(c)
int8(200)
uint8(-5)
5 / int32(2)

Ausgabe:

ans = double
ans = char
ans = logical
ans = int8
ans = single
ans = 1
ans = 1
Variables visible from the current scope:
 
variables in scope: top scope
 
  Attr   Name        Size                     Bytes  Class
  ====   ====        ====                     =====  =====
         zahl        1x1                          8  double
 
Total is 1 element using 8 bytes
 
ans = 5
ans = 3
ans = 4
ans = 127
ans = 0
ans = 3

whos zeigt Größe und Typ. Ganzzahltypen (int8 … uint64) sättigen am Rand; komplexe Zahlen sind eingebaut (i oder j).

Merke

  • MATLAB denkt in Matrizen; Skalare sind 1×1-Matrizen
  • Ohne ; wird das Ergebnis angezeigt; disp und fprintf zur Ausgabe
  • % leitet Kommentare ein
  • Rechnen wie üblich, mod/rem/floor/round für Ganzzahlen
  • Octave ist die freie, weitgehend kompatible Alternative

Übungsaufgabe

Berechne die Hypotenuse eines Dreiecks mit den Katheten 5 und 12 und gib sie mit fprintf auf zwei Nachkommastellen aus.

Quiz zur Selbstkontrolle

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