Matlab für Dummies E-Book

Jim Sizemore

• Herausgeber: Wiley-VCH
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Serie: ...für Dummies
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2016

Seitenzahl: 535

Beschreibung

Ob Naturwissenschaftler, Mathematiker, Ingenieur oder Datenwissenschaftler - mit MATLAB haben Sie ein mächtiges Tool in der Hand, das Ihnen die Arbeit mit Ihren Daten erleichtert. Aber wie das mit manch mächtigen Dingen so ist - es ist auch ganz schön kompliziert. Aber keine Sorge! Jim Sizemore führt Sie in diesem Buch Schritt für Schritt an das Programm heran - von der Installation und den ersten Skripten bis hin zu aufwändigen Berechnungen, der Erstellung von Grafiken und effizienter Fehlerbehebung. Sie werden begeistert sein, was Sie mit MATLAB alles anstellen können.

Leseprobe

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek

Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

1. Auflage 2016

© 2016 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

Original English language edition MATLAB For Dummies © 2015 by Wiley Publishing, Inc. All rights reserved including the right of reproduction in whole or in part in any form. This translation published by arrangement with John Wiley and Sons, Inc.

Copyright der englischsprachigen Originalausgabe MATLAB For Dummies © 2015 by Wiley Publishing, Inc. Alle Rechte vorbehalten inklusive des Rechtes auf Reproduktion im Ganzen oder in Teilen und in jeglicher Form. Diese Übersetzung wird mit Genehmigung von John Wiley and Sons, Inc. publiziert.

Wiley, the Wiley logo, Für Dummies, the Dummies Man logo, and related trademarks and trade dress are trademarks or registered trademarks of John Wiley & Sons, Inc. and/or its affiliates, in the United States and other countries. Used by permission.

Wiley, die Bezeichnung »Für Dummies«, das Dummies-Mann-Logo und darauf bezogene Gestaltungen sind Marken oder eingetragene Marken von John Wiley & Sons, Inc., USA, Deutschland und in anderen Ländern.

Das vorliegende Werk wurde sorgfältig erarbeitet. Dennoch übernehmen Autoren und Verlag für die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlägen sowie eventuelle Druckfehler keine Haftung.

Coverfoto: agsandrew/Shutterstock.com

Korrektur: Dr. Jan-Peter Ismer, Berlin und Leonie Christel, Forchheim

Satz: SPi-Global, Chennai

Print ISBN: 978-3-527-71167-3

ePub ISBN: 978-3-527-80871-7

mobi ISBN: 978-3-527-80870-0

Über die Autoren

Jim Sizemore ist Professor für Physik und Ingenieurwesen mit einem Master of Science in Physik von der Universität von Kalifornien – San Diego – und einem PhD in Materialwissenschaften von der Stanford Universität. Er arbeitete lange in der Halbleiterindustrie, wo er sich in vielen Projekten insbesondere mit Diffusion und Oxidation, Widerstandskraft gegen Strahlung sowie Optoelektronik beschäftigte. Nach seiner Karriere in der Privatwirtschaft wendete er sich verstärkt der Lehre zu und ist gegenwärtig Professor für Physik und Ingenieurwesen am Tyler Junior College in Tyler, Texas. Dort initiierte er einen populärwissenschaftlichen Club, in dem Studenten mehrere Projekte entwerfen und umsetzen konnten, zum Beispiel ein Zwei-Meter-Trébuchet (riesige Steinschleuder), falls sie mal in die Verlegenheit kommen, eine umliegende Burg anzugreifen. Aktuell lehrt er auch Programmieren für Ingenieure mit MATLAB als primärer Programmiersprache. Schauen Sie gern mal auf http://iteach.org/funphysicist/ nach. Zwar liebt er lehren und lernen, fotografiert aber auch gern und fährt Fahrrad.

John Paul Mueller ist freier Autor und technischer Herausgeber. Das Schreiben liegt ihm im Blut: Er hat bis heute 96 Bücher und etwa 300 Artikel herausgegeben. Die Themen reichen von Netzwerken bis hin zu künstlicher Intelligenz oder von Datenbankadministration bis hin zur Programmierung. Einige seiner jüngsten Bücher sind Python for Beginners, ein JavaScript-eLearning-Set, ein Buch über HTML5-Entwicklung mit JavaScript und ein weiteres über CSS3. Seine Erfahrung als Herausgeber hat schon mehr als 60 Autoren geholfen, ihre Manuskripte zu verfeinern und zu verbessern. Die Entwicklung im Bereich MATLAB verfolgt er seit etwa einer Dekade. Als technischer Herausgeber war John für die Magazine Data Based Advisor und Coast Compute tätig. Während seiner Zeit bei Data Based Advisor kam er zum ersten Mal mit MATLAB in Kontakt und hat seitdem die Entwicklung der Software hautnah verfolgt. Schauen Sie gern mal bei seinem Blog herein unter http://blog.johnmuellerbooks.com.

Wenn John nicht am Computer sitzt, finden Sie ihn draußen im Garten, beim Bäumeschneiden oder während er einfach so die Natur genießt. John stellt auch gern Wein her, backt Kekse und strickt. Wenn er nicht etwas anderes tut, stellt er Glyzerinseife und -kerzen her, die in Geschenkkörben für Freude sorgen. Sie erreichen John unter [email protected]. John erstellt auch gerade eine Webseite unter http://www.johnmullerbooks.com. Schauen Sie gern mal rein und geben Sie John Hinweise und Tipps, was er verbessern kann – und was Ihnen schon jetzt gefällt.

Über den Übersetzer

Karl-Kuno Kunze erwarb Diplome in Physik und in Wirtschaftsphysik, ein DEA de Physique des Liquides der Universität Paris und ein MSc in Mathematical Finance der Universität Oxford. Er promovierte zunächst in theoretischer Physik, dann in Wirtschaftswissenschaft. Nach über zehnjähriger Praxis in der Anwendung quantitativer Modelle in der Finanzwirtschaft ist er jetzt Professor für Wirtschaftsmathematik und -statistik an der Ostfalia Hochschule Braunschweig/Wolfenbüttel und leitet das R Institute (www.r-institute.com). Das R Institute bietet neben einer Plattform für professionelle Anwender der Software R Hosting für Web-Anwendungen zur Datenanalyse mit R sowie Analytics als Managed Service – quasi als externe Statistik-Abteilung – an. Darüber hinaus veranstaltet es Schulungen im Bereich Datenanalyse, Finanzmarktstatistik und Predictive Analytics und bietet Support und Qualitätssicherung für Projekte mit R. Sowohl R als auch MATLAB sind aus diesen Bereichen nicht wegzudenken.

Für die »Für Dummies«-Reihe hat Karl-Kuno bereits »R für Dummies« ins Deutsche übersetzt und »Ökonometrie für Dummies« als Koautor mitgeschrieben. An dieser Stelle sei dem Wiley Verlag, insbesondere Vanessa Schweiß und Kerstin Tüchert, für die angenehme Zusammenarbeit gedankt.

Sie finden alle MATLAB-Beispiele zu diesem Buch auf der Webseite http://www.r-institute.com/matlab_fuer_dummies. Hier finden Sie auch alle Verknüpfungen zu den Online-Ressourcen im Buch. Sollten Sie Fragen oder Anmerkungen haben, schreiben Sie gern an [email protected].

Über den Fachkorrektor

Jan-Peter Ismer ist Berater für die Finanzindustrie und arbeitet mit MATLAB seit 2004. Er ist Physiker (Diplom), Informatiker (B.Sc.) und durch die PRMIA zertifizierter Professional Risk Manager.Während seiner Promotion in theoretischer Physik hat er Hochtemperatursupraleitung mithilfe von MATLAB untersucht. Nach etwa fünf Jahren als Berater ist er seit Kurzem Geschäftsführer der Unternehmensberatung RAppLify. Seine Projekte sind meist im Bereich quantitatives Risikomanagement angesiedelt. Dabei kommt auch immer wieder MATLAB zum Einsatz. Außerdem unterrichtet er als Fachmentor an der FernUniversität in Hagen Informatik. Er lebt mit seiner Frau und seinem Sohn in Berlin.

Inhaltsverzeichnis

Über die Autoren

Einleitung

Über dieses Buch

Törichte Annahmen über die Leser

Die Symbole in diesem Buch

Über das Buch hinaus

Wie es weitergeht

Teil I: Erste Schritte mit MATLAB

Kapitel 1: MATLAB mit seinen vielen Möglichkeiten kennen lernen

MATLAB einordnen

Verstehen, wie sich MATLAB zu einer Turing-Maschine verhält

Über MATLAB als Taschenrechner hinausgehen

Herausfinden, warum Sie MATLAB brauchen

Die anderen MATLAB-Anwender kennenlernen

Das meiste aus MATLAB herausholen

Grundlegende Fähigkeiten am Computer erwerben

Die mathematischen Anforderungen festlegen

Anwenden, was Sie schon von anderen prozeduralen Programmiersprachen wissen

Verstehen, wie Ihnen dieses Buch hilft

Die Lernkurve erklimmen

Kapitel 2: MATLAB installieren und verwenden

MATLAB installieren

Herausfinden, welche Plattformen MATLAB unterstützt

Ihr persönliches Exemplar von MATLAB erhalten

Die Installation durchführen

MATLAB aktivieren

Die Benutzeroberfläche kennenlernen

MATLAB das erste Mal starten

Das Anweisungsfenster verwenden

Das Aktuelles-Verzeichnis-Fenster verwenden

Das Fenster mit dem aktuellen Verzeichnis verwenden

Das Layout von MATLAB ändern

Kapitel 3: Mit MATLAB arbeiten

MATLAB als Taschenrechner verwenden

Informationen an der Eingabeaufforderung eingeben

Eine Formel eingeben

Formeln kopieren und einfügen

Die Formatierung des Anweisungsfensters ändern

Ausgaben des Anweisungsfensters unterdrücken

Die mathematische Syntax von MATLAB verstehen

Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren und Dividieren

Mit Exponenten arbeiten

Aufbewahrungsboxen verwenden

Die Variable ans verwenden – die Standardaufbewahrungsbox

Ihre eigenen Aufbewahrungsboxen erzeugen

Über MATLAB als Taschenrechner hinausgehen

Die Wahrheit lernen

Eingebaute Funktionen verwenden

Den Funktions-Browser benutzen

Sich von Fehlern erholen

Die Fehlermeldungen von MATLAB verstehen

MATLAB anhalten, wenn es sich aufgehängt hat

Hilfe erhalten

Die Dokumentation erforschen

Sich durch die Beispiele arbeiten

Sich auf Mitstreiter verlassen

Schulungen erhalten

Unterstützung durch MathWorks anfragen

Kapitel 4: MATLAB-Dateien erzeugen, bearbeiten und speichern

Die Dateistruktur von MATLAB untersuchen

MATLAB-Dateien und ihre Aufgaben verstehen

Verzeichnisse mit der Benutzeroberfläche (GUI) erforschen

Verzeichnisse mit der Kommandozeile erforschen

In MATLAB mit Dateien arbeiten

Auf MATLAB-Dateien zugreifen und sie teilen

Dateien öffnen

Dateien importieren

Dateien exportieren

Ihre Arbeit sichern

Variablen mit der Benutzeroberfläche speichern

Variablen mit Anweisungen speichern

Anweisungen mithilfe der Benutzeroberfläche speichern

Anweisungen mithilfe von Anweisungen speichern

Teil II: Daten in MATLAB bearbeiten und grafisch darstellen

Kapitel 5: Vektoren, Matrizen und höhere Dimensionen verarbeiten

Mit Vektoren und Matrizen arbeiten

MATLABs Sicht auf lineare Algebra verstehen

Daten eingeben

Addieren und Subtrahieren

Die vielen Wege der Multiplikation und Division verstehen

Skalare Multiplikation und Division betreiben

Matrixmultiplikation anwenden

Matrizen dividieren

Potenzen von Matrizen berechnen

Elementweise arbeiten

Komplexe Zahlen verwenden

Mit der Exponentialfunktion arbeiten

In höheren Dimensionen arbeiten

Eine mehrdimensionale Matrix erzeugen

Auf eine mehrdimensionale Matrix zugreifen

Einzelne Elemente einer Matrix ersetzen

Mehrere Elemente einer Matrix als Bereich ersetzen

Die Matrixgröße verändern

Die Datenstrukturen cell array und structure verwenden

Die Matrix-Hilfe verwenden

Kapitel 6: Die Grundlagen der Grafik verstehen

Grafik in MATLAB verstehen

Was Sie mit Grafiken tun können

MATLAB-Grafik mit den Diagrammen einer Tabellenkalkulation vergleichen

Eine Grafik mithilfe von Anweisungen erstellen

Eine Grafik mithilfe des Arbeitsbereichsfensters erstellen

Eine Grafik mithilfe des Reiters Plots erstellen

Die Funktion plot() verwenden

Mit Linienfarbe, Symbolen und Linientyp arbeiten

Mehrere Grafiken mit einer Anweisung erzeugen

Grafiken verändern

Einfache Veränderungen vornehmen

Einer Grafik eine weitere hinzufügen

Eine Grafik löschen

Mit Untergrafiken arbeiten

Zweidimensionale Informationen darstellen

Kapitel 7: Komplexe Grafikfunktionen verwenden

Dreidimensionale Informationen darstellen

Mit der Funktion bar() ein flaches 3D-Balkendiagramm erzeugen

Mit der Funktion bar3() ein räumliches 3D-Diagramm erzeugen

Die Funktion barh() und weitere verwenden

Ihre Grafiken aufwerten

Einen Zeiger auf die Achsen erhalten

Achsenbeschriftungen verändern

Eine Überschrift hinzufügen

Beschriftungen drehen

Anmerkungen hinzufügen

Ihre Grafik ausdrucken

Teil III: MATLAB effizient nutzen

Kapitel 8: Abläufe automatisieren

Verstehen, was Skripte tun

Ihr Arbeitspensum reduzieren

Festlegen, wann Sie ein Skript verwenden

Ein Skript erstellen

Ihr erstes Skript schreiben

Anweisungen für Benutzereingaben verwenden

Kopieren und in ein Skript einfügen

Die Anweisungshistorie in ein Skript umwandeln

Lange Zeichenketten fortsetzen

Ihren Skripten Kommentare hinzufügen

Skripte überarbeiten

Skripte aufrufen

Skripte schneller machen

Skripte nach Fehlern durchsuchen

Kapitel 9: MATLAB mit Funktionen weiter ausreizen

Mit eingebauten Funktionen arbeiten

Etwas über eingebaute Funktionen lernen

Daten übergeben und herausbekommen

Eine Funktion erzeugen

Den Unterschied zwischen einem Skript und einer Funktion verstehen

Die Unterschiede zwischen eingebauten und eigenen Funktionen verstehen

Ihre erste Funktion schreiben

Die neue Funktion verwenden

Daten an die Funktion übergeben

Daten von der Funktion erhalten

Globale Variablen erzeugen und verwenden

Unterfunktionen verwenden

Funktionen verschachteln

Weitere Funktionstypen verwenden

Inline-Funktionen verwenden

Anonyme Funktionen verwenden

Kapitel 10: Skripte strukturieren

Entscheidungen treffen

Die if-Anweisung verwenden

Die switch-Anweisung verwenden

Das besondere an switch verstehen

Sich zwischen if und switch entscheiden

Rekursive Funktionen erzeugen

Aufgaben wiederholt ausführen

Die for-Anweisung verwenden

Die while-Anweisung verwenden

Die Verarbeitung mit break beenden

Die Verarbeitung mit return beenden

Die richtige Schleife aussuchen

Menüs erzeugen

Teil IV: Fortgeschrittene Methoden in MATLAB anwenden

Kapitel 11: Daten importieren und exportieren

Daten importieren

Grundlegende Schritte beim Import

Gemischte Zahlen und Texte importieren

Das Feldtrennzeichen festlegen

Nur ausgewählte Zeilen und Spalten importieren

Daten exportieren

Grundlegende Schritte beim Export

Skripte und Funktionen exportieren

Mit Bildern arbeiten

Bilder exportieren

Bilder importieren

Kapitel 12: Ihre Ergebnisse drucken und publizieren

Mit Anweisungen Texte formatieren

Das Schriftbild beeinflussen

Sonderzeichen verwenden

Mathematische Symbole verwenden

Ihre MATLAB-Daten publizieren

Fortgeschrittene Techniken beim Publizieren von Skripten und Funktionen

Abbildungen speichern

Ihre Arbeit drucken

Die Ausgabeseite konfigurieren

Die Daten drucken

Kapitel 13: Sich von Fehlern erholen

Mit Fehlermeldungen umgehen

Auf Fehlermeldungen reagieren

Die Klasse MException verstehen

Fehler- und Warnmeldungen einsetzen

Modi für Warnmeldungen einstellen

Fehlermeldungen per E-Mail verschicken

Hilfe für bekannte Fehlermeldungen suchen

Ihre eigenen Fehlermeldungen schreiben

Die maßgeschneiderte Fehlermeldung entwerfen

Nützliche Fehlermeldungen erstellen

Guten Programmierstil anwenden

Teil V: Spezialeinsätze für MATLAB

Kapitel 14: Gleichungen lösen und Nullstellen finden

Mit der Symbolic Math Toolbox arbeiten

Eine Version der Toolbox erhalten

Die Symbolic Math Toolbox installieren

Mit der grafischen Benutzeroberfläche arbeiten

Eine einfache Anweisung im Anweisungsfenster eingeben

Algebraische Aufgaben lösen

Zwischen numerischer und symbolischer Algebra unterscheiden

Quadratische Gleichungen lösen

Mit kubischen und anderen nichtlinearen Gleichungen arbeiten

Interpolation verstehen

Mit Statistik umgehen

Deskriptive Statistik verstehen

Robuste Statistik verstehen

Die Methode der kleinsten Quadrate anwenden

Kapitel 15: Analysis und lineare Algebra einsetzen

Mit linearer Algebra arbeiten

Mit Determinanten arbeiten

Matrizen reduzieren

Eigenwerte berechnen und verwenden

Faktorzerlegungen berechnen und verstehen

Mit Analysis arbeiten

Differentialrechnung betreiben

Integralrechnung betreiben

Analysis mit mehreren Variablen betreiben

Differentialgleichungen lösen

Numerische Methoden anwenden

Geschlossene Lösungen finden

Kapitel 16: Richtig schicke Diagramme erzeugen

Verstehen, was eine Supergrafik ausmacht

Eine Grafik mit Extras aufwerten

Die Funktion grid() verwenden

Die aktuelle Achse mithilfe des Zeigers gca ermitteln

Achsen mit der Funktion datetick() beschriften

Diagramme mit der Funktion colorbar() aufwerten

Mit daspect arbeiten

Mit pbaspect arbeiten

Grafik-Routinen verwenden

Fehlerbalken mit der Funktion errorbar() erzeugen

Mit pareto() ein Paretodiagramm erstellen

Mit stairs() ein Treppendiagramm darstellen

Mit stem() Daten als Stiel von einer Grundlinie darstellen

Mit fill() Bilder zeichnen

Mit quiver() Geschwindigkeitsfelder darstellen

Mit feather() Geschwindigkeitsfelder darstellen

Mit compass() Kompassnadeln zeichnen

Mit polar() Polarkoordinaten darstellen

Mit rose() Winkelverteilungen darstellen

Mit spy() die Besetzung von dünnbesetzten Matrizen darstellen

Animationen einbauen

Mit kleinen Filmen arbeiten

Mit Objekten umgehen

Daten aktualisieren

Teil VI: Der Top-Ten-Teil

Kapitel 17: Die Top Ten der Anwendungsgebiete von MATLAB

MATLAB im Ingenieurswesen

MATLAB in der Ausbildung

MATLAB in der linearen Algebra

MATLAB in der angewandten Mathematik

MATLAB in der Wissenschaft

MATLAB und die Freude an der Mathematik

MATLAB und die Forschung

MATLAB und Simulationen

MATLAB und Bildverarbeitung

MATLAB und Programmentwicklung

Kapitel 18: Zehn Wege, um von MATLAB zu leben

Grüne Technologien umsetzen

Blindgänger finden

Spracherkennungssoftware entwickeln

Krankheiten unter Kontrolle bekommen

Designer für Computerchips werden

Lastkraftwagen entwickeln

In die Produktentwicklung gehen

Ausrüstung für Einsätze unter freiem Himmel entwickeln

Die Familienplanung unterstützen

Mit Simulation Risiken reduzieren

Anhang A: MATLAB-Funktionen

Anhang B: Grafikroutinen in MATLAB

Stichwortverzeichnis

Wiley End User License Agreement

Einleitung

MATLAB ist ein großartiges Produkt, mit dem Sie alle möglichen quantitativen Arbeiten durchführen können. Dabei verwenden Sie im Wesentlichen dieselben Methoden, als würden Sie per Hand arbeiten (zum Beispiel mit Papier und Bleistift, einem Rechenschieber, einem Abakus und natürlich einem Taschenrechner). MATLAB kann das aber mit einer Geschwindigkeit, die Computern vorbehalten bleibt. Darüber hinaus machen Sie mit MATLAB weniger Fehler, ersparen sich so manchen Umweg und werden generell effizienter. Demgegenüber verfügt MATLAB über eine riesige Methodenvielfalt und liefert Ihnen Funktionalitäten, die Sie bisher wahrscheinlich noch nie benutzt haben. Beispielsweise können Sie über die reine Zahlenwelt hinausgehen, indem Sie Ihre Ergebnisse auf verschiedenste Weise grafisch aufbereiten und so noch besser kommunizieren können. Damit Sie von all dem gebührlich profitieren können, brauchen Sie nur noch ein Buch wie MATLAB für Dummies. Und hier ist es!

Über dieses Buch

Die Hauptaufgabe von MATLAB für Dummies ist, die Lernkurve, welche bei Programmen wie MATLAB mit so vielen Möglichkeiten naturgemäß steil ist, etwas flacher zu machen. Wenn Sie MATLAB zum ersten Mal öffnen, sind Sie wahrscheinlich überwältigt. Mit diesem Buch kommen Sie über diesen ersten Schock hinaus und werden so schnell produktiv, dass Sie sich schon sehr bald wieder Ihrer Lieblingsbeschäftigung widmen können: in Mathematik zu glänzen.

Darüber hinaus will Sie dieses Buch auch an Techniken heranführen, die Sie wahrscheinlich noch gar nicht kennen oder vermisst haben, weil Sie sie vorher noch nicht gesehen haben. Zum Beispiel verfügt MATLAB über ein reichhaltiges Angebot von Grafik-Funktionen, die Ihnen nicht nur die Kommunikation erleichtern, sondern auch dabei helfen, anderen Ihren quantitativ fundierten Standpunkt noch besser nahezubringen. Mit den Skripten und Funktionen können Sie Ihre Arbeit noch weiter erleichtern. In diesem Buch lesen Sie, wie Sie individuellen Code schreiben und MATLAB Ihren persönlichen Bedürfnissen anpassen.

Nachdem Sie erfolgreich MATLAB auf Ihrem Rechner installiert haben, beginnen Sie mit den Grundlagen und arbeiten sich dann schrittweise voran. Wenn Sie dann Ihren Weg durch die Beispiele in diesem Buch gemacht haben, können Sie eine Reihe von einfachen und nicht mehr ganz so einfachen Arbeiten ausführen. Dazu gehören Skripte schreiben, Funktionen erstellen, Grafiken entwerfen und Gleichungen lösen. Sie werden sicher noch kein Experte sein, aber immerhin werden Sie MATLAB mit Freude und Erfolg in Ihren Arbeitsalltag integrieren können.

Damit Sie die dargestellten Konzepte noch besser aufnehmen können, verwenden wir im Buch folgende Konventionen:

Text, den Sie so, wie er dasteht, eingeben sollen, erscheint fett. Die einzige Ausnahme sind die Kochrezepte: Da jeder einzelne Schritt fett gedruckt ist, wird der einzugebende Text normal gedruckt.

Wenn Sie in einem einzugebenden Text Wörter in kursiver Schrift lesen, ersetzen Sie sie durch etwas, was für Ihren Fall zutrifft. Wenn Sie also »Geben Sie Ihren Namen ein und drücken Sie ENTER« lesen, ersetzen Sie bitte Ihren Namen durch Ihren Namen.

Webadressen und Programm-Code erscheinen in monofont. Sollten Sie die digitale Version dieses Buches lesen und mit dem Internet verbunden sind, können Sie auf die Adresse klicken, um die Webseite aufzurufen, etwa so: http://www.fuer-dummies.de.

Wenn Sie Abfolgen von Anweisungen eingeben sollen, erscheinen diese durch einen speziellen Pfeil separiert, etwa so: Datei ➪ Neue Datei. In diesem Fall klicken Sie zunächst auf Datei in der Menüzeile und anschließend auf Neue Datei. Im Ergebnis haben Sie dann eine neue Datei erzeugt.

Törichte Annahmen über die Leser

Sie werden kaum glauben können, dass wir Annahmen über Sie getroffen haben – immerhin sind wir uns noch nicht begegnet! Insofern sind die meisten unserer Annahmen sicher tatsächlich töricht, die folgenden waren aber einfach nötig, um mit dem Buch überhaupt anfangen zu können.

Es ist wichtig, dass Sie sich mit dem Betriebssystem auskennen, auf dem Sie arbeiten. Dazu sagt dieses Buch nämlich gar nichts. Wie Sie MATLAB installieren, lesen Sie allerdings schon – in Kapitel 2. Um Ihnen so viele Informationen wie möglich über MATLAB zu liefern, verzichten wir völlig auf plattformspezifische Details. Wir setzen also voraus, dass Sie Anwendungen installieren, diese verwenden und mit der von Ihnen verwendeten Plattform umgehen können, bevor Sie die Arbeit mit diesem Buch beginnen.

Das Buch ist keine Mathe-Nachhilfe. Es stimmt zwar, dass Sie darin viele Beispiele komplexer mathematischer Zusammenhänge sehen, das Hauptaugenmerk liegt jedoch darauf, Ihnen den Einsatz von MATLAB für diese Themen vorzustellen. In Kapitel 1 lesen Sie mehr darüber, was Sie genau an mathematischen Vorkenntnissen brauchen, um erfolgreich mit diesem Buch arbeiten zu können.

Wir setzen voraus, dass Sie Zugang zum Internet haben. Über den ganzen Text verstreut gibt es zahlreiche Hinweise auf Online-Material, das Ihnen das Lernen noch angenehmer und abwechslungsreicher macht. Damit die Quellen Ihnen nützen, müssen Sie allerdings die Möglichkeit haben, darauf zuzugreifen.

Die Symbole in diesem Buch

Beim Lesen des Buches werden Ihnen immer wieder Symbole am Rand auffallen, die Ihnen spannende (oder nicht so spannende) Aspekte und Themen aufzeigen. Hier sind die einzelnen Symbole mit Erklärungen.

Tipps sind ganz nützlich, denn sie sparen Ihnen entweder Zeit oder zeigen Ihnen, wie Sie eine Aufgabe ohne große Umwege lösen können. Die Tipps in diesem Buch machen Sie mit eleganten oder schnellen Techniken vertraut oder verweisen Sie auf weiterführendes Material, das Sie gern ausprobieren können, um MATLAB auszureizen.

Natürlich wollen wir hier nicht die übervorsichtigen Eltern geben, die ihr Kind auf dem Spielplatz keine Sekunde loslassen. Was mit diesem Zeichen versehen ist, sollten Sie allerdings meiden. Sie könnten sonst Programme produzieren, die nicht richtig funktionieren, oder schlimmer noch: falsche Ergebnisse produzieren, ohne es zu merken, oder noch schlimmer: Daten verlieren.

Immer wenn Sie dieses Symbol sehen, können mehrere Dinge passieren. Es wird sehr langweilig oder sehr spannend. Langweilig kann es werden, weil diese Information Ihnen gerade nicht viel hilft und auch sonst nicht lebensnotwendig ist. Spannend kann es werden, weil gerade dieses Stück Ihnen gefehlt hat, ein lange bearbeitetes Problem elegant zu lösen. Sehen Sie also weg, wann immer Sie mögen, und sehen Sie hin, wann immer Sie mögen.

Selbst wenn Sie sonst gar nichts aus einem Kapitel oder Abschnitt mitnehmen: Was hier steht, sollten Sie beherzigen. Neben diesem Symbol steht entweder eine bestimmte Vorgehensweise oder eine kleine Information, die für die erfolgreiche Arbeit mit MATLAB unbedingt nötig ist.

Über das Buch hinaus

Dieses Buch ist nicht das Ende der MATLAB-Show – es ist erst der Anfang! Folgende Ressourcen halten weiteres Material für Sie bereit, damit Sie noch mehr Nutzen aus MATLAB für Dummies ziehen können. Auf diese Weise können wir auf Mails von Ihnen reagieren und schreiben, wie sich Updates von MATLAB oder Zusatzpaketen auf den Inhalt des Buches auswirken. Folgende coole Sachen warten auf Sie:

Updates: Die Welt dreht sich immer weiter, und auch MATLAB wird kontinuierlich weiterentwickelt. Da kann es passieren, dass wir die eine oder andere Entwicklung beim Schreiben des Buches nicht vorausgesehen haben und jetzt nachjustieren müssen. Früher bedeutete dies, dass ein Buch veraltete und man die nächste Auflage kaufen musste. Heute gehen Sie einfach ins Internet und laden sich Aktualisierungen herunter: http://www.dummies.com/extras/matlab (englisch)

Darüber hinaus sind Sie auch herzlich eingeladen, den Blog von John Mueller unter http://www.johnmuellerbooks.com zu besuchen. Hier finden Sie Antworten auf Leserfragen und zum Buch gehörende Tipps und Tricks (englisch).

Begleitmaterial: Mal ehrlich: Wer hat schon Lust, den Code im Buch abzutippen und alle Grafiken nachzubauen? Die meisten Leser würden doch Ihre Zeit lieber nutzen, um mit MATLAB zu arbeiten und zu sehen, welche interessanten Dinge es für sie tun kann. Ein Schreibmaschinenkurs ist nicht so angesagt. Zum Glück stehen die Beispiele im Buch zum Herunterladen bereit. So können Sie sich voll auf das Lesen und Verstehen des Buches konzentrieren. Die Dateien finden Sie unter www.downloads.fuer-dummies.de.

Sie finden alle Programm-Beispiele zu diesem Buch und Verknüpfungen zu Online-Ressourcen auch unter der Webseite http://www.r-institute.com/matlab_fuer_dummies.

Wie es weitergeht

Es ist Zeit für das MATLAB-Abenteuer! Wenn Sie hinsichtlich MATLAB bei null anfangen, ist es am besten, wenn Sie mit Kapitel 1 anfangen und sich dann in Ihrem eigenen Tempo durch das Buch arbeiten. So können Sie so viel Material aufsaugen wie möglich.

Wenn Sie zwar ein Neuling sind, aber unter Zeitdruck stehen und aus irgendeinem Grund so schnell wie möglich mit MATLAB loslegen wollen, springen Sie gleich zu Kapitel 2, obwohl Ihnen dann später ein paar Sachen verwirrend vorkommen können. Gleich mit dem dritten Kapitel zu beginnen könnte funktionieren, wenn Sie MATLAB bereits installiert haben, wir empfehlen jedoch dringend, Kapitel 2 wenigstens einmal querzulesen, damit Sie wissen, welche Konventionen wir im Buch verwenden.

Leser mit etwas Erfahrung in MATLAB können Lesezeit sparen, indem Sie direkt zu Kapitel 5 springen. Wenn Fragen aufkommen, können Sie immer noch zurückblättern. Es ist jedoch essenziell, dass Sie die eine Technik verstanden haben, bevor Sie zur nächsten weitergehen. Jede Technik, jedes Code-Beispiel und jede Vorgehensweise hält wichtige Informationen für Sie bereit. Wenn Sie allzu beherzt durch das Buch springen, könnten Sie wesentliche Inhalte verpassen.

Teil I

Erste Schritte mit MATLAB

In diesem Teil…

Finden Sie heraus, warum Sie MATLAB verwenden wollen, um ihre Berechnungen zu beschleunigen.

Installieren Sie MATLAB auf Ihrem jeweiligen System.

Beginnen Sie, mit MATLAB zu arbeiten, damit Sie das Programm besser kennenlernen.

Führen Sie einfache Arbeiten durch, um die Nutzerschnittstelle besser kennenzulernen.

Machen Sie sich mit dem MATLAB-Dateisystem vertraut.

Kapitel 1

MATLAB mit seinen vielen Möglichkeiten kennen lernen

In diesem Kapitel…

Verstehen Sie, wie Sie MATLAB einsetzen, um mathematische Aufgaben zu lösen.

Sehen Sie, wo MATLAB überall eingesetzt wird.

Entdecken Sie, wie Sie das meiste aus MATLAB herausholen.

Erklimmen Sie die Lernkurve.

Mathematik ist die Basis all unserer Wissenschaften und zum Teil sogar der Künste. In der Tat kann Mathematik selbst eine Ausprägung von künstlerischer Arbeit sein – denken Sie nur an die Schönheit von Fraktalen (die grafische Darstellung von bestimmten Gleichungen). Auf der anderen Seite kann Mathematik auch recht abstrakt wirken und sehr schwierig und komplex erscheinen. MATLAB macht die Arbeit mit Mathematik leichter. Sie können MATLAB verwenden, um quantitative Aufgaben zu bearbeiten, wie

Numerische Berechnungen

Visualisierung

Programmierung

Dieses Kapitel macht Sie mit MATLAB vertraut, dem Softwarepaket für verschiedenste mathematische Aufgaben. Hier lernen Sie die Rolle kennen, die MATLAB dabei spielen kann, die Komplexität mathematischer Fragestellungen zu reduzieren oder quantitative Zusammenhänge für andere besser verständlich zu machen. Sie werden auch feststellen, dass MATLAB schon jetzt von einer großen Zahl von Unternehmen, Institutionen und Organisationen verwendet wird, um damit echte Probleme exakt und effizient zu lösen. Es ist sicher interessant zu sehen, wie Sie die verschiedenen Anwendungsfälle auf Ihren Arbeitsalltag übertragen können.

Weil MATLAB so mächtig ist, hat es eine recht steile Lernkurve. In diesem Kapitel lernen Sie deshalb auch, wie Sie die Kurve flacher machen können, um schneller produktiv und kreativ zu werden. Je weniger Zeit Sie für das Lernen aufwenden, desto mehr Zeit bleibt für die Anwendung auf Ihr jeweiliges Anwendungsfeld und desto besser werden Ihre Ergebnisse. Probleme schnell und exakt zu lösen ist das über allem stehende Ziel von MATLAB.

MATLAB einordnen

In MATLAB geht es um Mathematik. Ja, es ist ein mächtiges Werkzeug, und ja, es verwendet eine eigene Sprache, um das Lösen mathematischer Probleme schneller, leichter und konsistenter zu machen. Am Schluss liegt das Hauptaugenmerk von MATLAB jedoch auf Mathematik. Sie können zum Beispiel 2 + 2 als Gleichung eingeben und MATLAB würde pflichtbewusst die Summe 4 als Ergebnis zurückliefern. Dafür würde allerdings niemand Geld ausgeben – wenn nicht im Kopf, können Sie solch ein Ergebnis leicht mit dem Taschenrechner erzielen. Wir müssen also noch mehr verstehen, was MATLAB eigentlich macht. Die folgenden Abschnitte helfen Ihnen dabei. So können Sie besser einordnen, auf welche Art Sie MATLAB erfolgreich einsetzen können.

Verstehen, wie sich MATLAB zu einer Turing-Maschine verhält

Heutige Computer sind überwiegend Turing-Maschinen, nach dem britischen Mathematiker Alan Turing (1912 bis 1954). Das wesentliche Merkmal einer Turing-Maschine ist, Ihre Aufgaben Schritt für Schritt abzuarbeiten. Ein einzelner Prozessor verarbeitet eine Anweisung nach der anderen. Er kann an verschiedenen Aufgaben arbeiten, aber zu jedem Zeitpunkt wird nur ein Schritt einer bestimmten Aufgabe gleichzeitig ausgeführt. Die Kenntnis des Konzepts der Turing-Maschine ist deshalb sinnvoll, weil MATLAB nach der gleichen Strategie arbeitet. Es führt einen Schritt nach dem anderen aus. Sie können sogar ein MATLAB-Programm herunterladen, welches eine Turing-Maschine simuliert: http://www.mathworks.com/MATLABcentral/fileexchange/23006-turing-machine-emulator/content/@turing/turing.m. Das Programm ist überraschend kurz.

Verwechseln Sie den zugrunde liegenden Computer nicht mit den Programmiersprachen, die verwendet werden, um damit Anwendungssoftware zu erstellen. Selbst wenn die Sprache, die letztlich den Computer antreibt, Ihnen eine andere Sichtweise vorspielen kann, führt der Computer doch alles schön der Reihe nach aus. Wenn Sie noch nie vorher gesehen haben, wie Computer Programme verarbeiten, könnte es jetzt an der Zeit sein, darauf mal ein paar Minuten zu verwenden. Sehen Sie sich den Kasten »Verstehen, wie Computer arbeiten« gern für ein paar Hintergrundinformationen an.

Verstehen, wie Computer arbeiten

Viele Programmierer älteren Semesters sind »Nerds«, die mit Lochkarten hantiert haben, bevor Fernseher Transistoren hatten. Ein Vorteil bei der Arbeit mit Lochkarten ist, dass Sie die Daten und Anweisungen an den Computer förmlich erfühlen und ertasten konnten. Diese Unmittelbarkeit ließ die jeweiligen Programmierer genau verstehen, was wirklich passiert, wenn ein Programm abläuft.

Heutzutage sind Daten und Anweisungen als Elektronenladungen in winzigen Silikonbauteilen gespeichert, die selbst durch die besten optischen Mikroskope nicht erkannt werden können. Heute arbeiten die Rechner zudem um ein Vielfaches schneller und können weit mehr Informationen verarbeiten, als das damals der Fall war. Aber eines ist geblieben: das grundsätzliche Prinzip der Datenverarbeitung.

In alten Zeiten »schrieb« ein Programmierer genau eine Anweisung auf eine Karte. Nachdem alle Anweisungen erstellt waren, wurden die Karten in einen Kartenleser eingelegt. Der Computer las die Karte und tat, wie er geheißen war: Daten besorgen, noch mehr Daten besorgen, Daten addieren, Daten dividieren, und so weiter, bis alle Karten abgearbeitet waren.

Eine solche Abfolge von Karten bzw. Anweisungen ist ein Programm. Die folgende Abbildung zeigt Ihnen schematisch, wie ein Computer funktioniert.

Seit den Tagen, in denen Karte für Karte gelesen und verarbeitet wurde, hat sich dieses Prinzip nicht verändert: Nach wie vor wird eine Anweisung nach der anderen verarbeitet. Eine Anweisung wird ausgeführt, dann kommt die nächste. MATLAB bildet da keine Ausnahme: Es macht genau dasselbe.

Es ist wichtig, sich klarzumachen, dass der Ablauf eines Programms sich verändern kann. Computer können auf Basis spezieller Kriterien Entscheidungen treffen, zum Beispiel für FALSCH den einen Weg einschlagen und für WAHR den anderen. Wenn der Computer beispielsweise alle Daten für eine Aufgabe eingelesen hat, sagt das Programm dem Computer, dass er jetzt etwas anderes machen soll, zum Beispiel Berechnungen durchführen. Die grafische Darstellung, wie eine Folge von Anweisungen ausgeführt werden soll, heißt Ablaufplan (englisch flow chart). Diese ist einer Straßenkarte ganz ähnlich, dort gibt es auch Kreuzungen, wo man sich entscheiden muss. MATLAB basiert auf gut entworfenen Ablaufplänen, damit man einfach erkennen kann, was der Computer tun wird, wann er es tun wird und wie er die angeforderte Aufgabe löst.

Das ganze Konzept eines Programmes mag auf viele fremd wirken – nur »Nerds« beschäftigen sich mit so etwas –, aber eigentlich kennen Sie das Konzept schon aus einer etwas anderen Richtung. Wenn Sie einen Taschenrechner benutzen, überlegen Sie sich zunächst die Schritte und Zahlen, welche Sie eingeben wollen, und in welcher Reihenfolge das am besten erfolgt. Ein Programm, also auch ein MATLAB-Programm, ist ganz einfach eine Abfolge von ganz ähnlichen Schritten. Diese Abfolge ist in einer Datei gespeichert, die dann vom Computer gelesen und eine Anweisung nach der anderen ausgeführt wird. Sie brauchen keine Angst vor Computerprogrammierungen zu haben – etwas Ähnliches haben Sie sicher schon häufiger getan, als Sie denken, und warum sollten Sie es nicht wieder können?

Über MATLAB als Taschenrechner hinausgehen

MATLAB ist eine Programmiersprache, nicht nur ein Taschenrechner. Dennoch können Sie es als Taschenrechner verwenden und es ist gar keine schlechte Vorgehensweise, Ihre Ideen erst einmal auf diese Weise auszuprobieren und dann in Ihrem Programm zu benutzen. Wenn Sie dann über das Experimentierstadium hinaus gekommen sind, werden Sie mit MATLAB erfahrungsgemäß Programme schreiben, die

konsistent

einfach

schnell

die gewünschte Aufgabe lösen.

Mit diesen drei Eigenschaften im Hinterkopf erklären die nächsten Abschnitte im Detail, warum MATLAB mehr als ein einfacher Taschenrechner ist. Hier lernen Sie noch nicht alles, was MATLAB für Sie tun kann, aber Sie erhalten einen Überblick, wie Sie es zu Ihrem Vorteil einsetzen können.

Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT) erkunden

Hochschulen haben besonderes Augenmerk auf Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT), weil es nach wie vor nicht ausreichend viele Personen gibt, die sich damit auskennen, um die anfallende Arbeit zu erledigen. Innovationen aller Art, aber auch das tägliche Geschäft erfordern Kenntnisse in diesen Disziplinen. MATLAB hält dafür eine reichhaltige Werkzeugkiste bereit. Sie umfasst

Statistik

Simulation

Bildverarbeitung

Symbolische Algebra

Numerische Analyse

Einfache Arbeiten ausführen

Viele Programmierer lernen Ihre Zunft mit einer älteren Programmiersprache namens Basic. Ursprünglich wurde sie BASIC geschrieben für Beginner's all-Purpose Symbolic Instruction Code (etwa: symbolische Allzweck-Programmiersprache für Anfänger). Die Intention bei ihrer Entwicklung war, eine einfache Sprache zu entwickeln. MATLAB behält die Einfachheit bei, umfasst jedoch eine riesige Werkzeugkiste für MINT-Anwendungen. Dahinter steht die Idee, dass Sie wahrscheinlich Besseres zu tun haben, als eine komplexe Programmiersprache zu lernen, die Anforderungen erfüllt, die Sie wahrscheinlich niemals haben werden.

Alles hat seine Vor- und Nachteile. MATLAB wurde für Menschen entworfen, die Mathematik lernen oder von Mathematik leben wollen. Die Sprache verzichtet auf die Komplexität, welche in vielen anderen Sprachen gefunden wird, und hält die Dinge stattdessen einfach. Damit können Sie sich besser auf Ihre Arbeit als auf das Werkzeug konzentrieren, mit dem Sie die Arbeit durchführen wollen. Auf der anderen Seite führt diese Einfachheit jedoch dazu, dass MATLAB weniger flexibel ist als andere Sprachen, weniger komplexe Funktionalitäten und Eigenschaften aufweist (die Sie wahrscheinlich sowieso nicht brauchen) und wenige generische Werkzeuge bereitstellt. MATLAB ist eher ein Spezialprogramm für einen speziellen Nutzerkreis als eine Allzweck-Sprache.

Herausfinden, warum Sie MATLAB brauchen

Es ist äußerst wichtig zu wissen, wie man eine Anwendung verwendet, mindestens genauso wichtig ist es jedoch zu wissen, wann man eine Anwendung einsetzt und was sie dem Unternehmen oder der Institution eigentlich bringt. Wenn Sie keinen guten Grund haben, eine Anwendung einzusetzen, wird der wertvolle Kauf schlussendlich im Regal verstauben. Dieses Schicksal ereilt allzu viele Anwendungen in den Unternehmen auf dem Globus, weil die Käufer keine klare Vorstellung davon haben, was sie damit eigentlich vorhaben. Mit den vielen Möglichkeiten, die MATLAB bietet, wäre es für die Position als Staubfänger in Ihrem Regal einfach zu schade. In den folgenden Abschnitten sehen Sie, wie Sie die Anwendungsmöglichkeiten in Ihrem Unternehmen prüfen.

Strukturiert arbeiten, um sich besser zu organisieren

Wenn Sie ein Computerprogramm schreiben, tun Sie nichts anderes, als Ihrem Computer zu sagen, wie er Schritt für Schritt eine Aufgabe abarbeiten soll. Je besser Ihre Computersprache Anweisungen an Ihren Computer formulieren kann, umso einfacher können Sie den Computer nutzen und desto weniger Zeit werden Sie benötigen, eine bestimmte Aufgabe auszuführen.

Angefangen bei den Computersprachen C und Pascal haben die Entwickler sogenannte strukturierte Umgebungen eingeführt. In solch einer Umgebung sieht eine Folge von Anweisungen und Verzweigungen nicht mehr aus wie eine Schüssel mit Spaghetti – schwer nachzuvollziehen und zu entwirren –, sondern mehr wie ein Baum mit einem Stamm und Ästen. Das macht das Nachvollziehen viel einfacher. MATLAB legt großen Wert auf Struktur (beispielsweise, wie Sie Daten organisieren oder Code schreiben). Das bedeutet: Sie verbringen deutlich mehr Zeit mit erfreulichen Dingen und weniger damit, Code zu schreiben. Das liegt daran, dass die Struktur Ihnen besser ermöglicht, Ihre Daten konsistent zu verarbeiten.

Struktur hat ihren Preis (wie fast alles seinen Preis hat). Die frühen Entwickler konnten ein Programm in Windeseile erstellen, weil sie weniger Regeln befolgen mussten. Da moderne Sprachen eine gewisse Struktur erzwingen, die es später einfacher macht, den Code zu lesen und zu überarbeiten, müssen Sie etwas Zeit aufwenden, die Regeln zu lernen. Diese Regeln sind es, die die Lernkurve in MATLAB so steil machen. Setzen Sie sich realistische Ziele, wenn Sie einen Zeitplan aufstellen, wann Sie MATLAB produktiv einsetzen. Wenn Sie nicht genügend Zeit aufwenden, die Regeln des Programms zu lernen, werden Sie womöglich nie etwas Sinnvolles mit MATLAB anstellen können.

Die Komplexität von objektorientierter Programmierung (OOP) vermeiden

Sicher haben Sie von objektorientierter Programmierung (OOP) gehört. Dabei handelt es sich um einen Programmierstil, der Entwicklern hilft, Ihre Programme angelehnt an Objekte der realen Welt zu entwerfen. Jedes Element einer Anwendung wird als Objekt angesehen, welches spezielle Eigenschaften hat und spezielle Arbeiten ausführen kann. Diese Technologie ist ziemlich nützlich für Anwendungsentwickler, weil sie ermöglicht, die Entwicklungszeit und Fehleranfälligkeit für extrem komplexe Anwendungen zu reduzieren.

Auf der anderen Seite ist Objektorientierung sicher nichts, was Sie benötigen, um mathematische Probleme zu bearbeiten. Obwohl Sie auch mit objektorientierten Sprachen schwierige mathematische Probleme lösen können, werden Sie die meisten MINT-Probleme in MATLAB sehr gut auch ohne Objektorientierung lösen können. Da durch den Wegfall des objektorientierten Ansatzes eine ganze Reihe Programmier-Regeln wegfallen, sind Sie mit MATLAB viel schneller produktiv als mit herkömmlichen modernen Programmiersprachen, ohne dass Sie auf mathematische Exzellenz verzichten müssen.

Objektorientierung hat einen sehr sinnvollen Zweck – der ist jedoch für mathematische Probleme nicht relevant. Überlassen Sie das Feld der Objektorientierung lieber den Entwicklern, die riesige Datenbanksysteme oder ganze Betriebssysteme entwerfen. MATLAB hat die Aufgabe, die Dinge für Sie einfacher zu machen.

Den mächtigen Werkzeugkasten nutzen

MATLAB hält eine große Werkzeugkiste für die speziellen Anforderungen von MINT-Anwendern bereit. Im Gegensatz zu einer Allzweck-Programmiersprache ist diese Werkzeugkiste für die Anforderungen der MINT-Fraktion entwickelt worden. Hier ist ein kleiner Ausschnitt der Anwendungsbereiche, für die der MATLAB-Werkzeugkasten gefüllt wurde:

Algebra

Lineare Algebra – viele Gleichungen mit vielen Unbekannten

Analysis

Differentialgleichungen

Statistik

Kurvenanpassung

Grafik

Berichte

Den Programmieraufwand mit einer Sprache der vierten Generation reduzieren

Programmiersprachen werden häufig einer bestimmten Generation zugeordnet. Beispielsweise arbeitet eine Sprache der ersten Generation Seite an Seite mit der Hardware. Diese Art Sprache wurde von den Programmierern in den Anfängen der Computerzeit entwickelt. Grundsätzlich gibt es an diesen Sprachen nichts auszusetzen, jedoch muss man sich sehr gut mit Computern auskennen und benötigt viel Zeit, um solche Programme zu schreiben. Eine Sprache der ersten Generation ist so schwer zu erlernen und zu verwenden, dass selbst die Entwickler sich entschieden haben, etwas Besseres zu entwickeln – die Sprachen der zweiten Generation! Sprachen der zweiten Generation wie zum Beispiel Makro-Assembler [MASM] sind in gewisser Weise einfacher für Menschen zu lesen, werden vor der Ausführung in ausführbaren Code übersetzt und sind sehr prozessorspezifisch.

Heute verwenden die meisten Entwickler eine Kombination von Sprachen der dritten Generation, wie zum Beispiel C, C++, Java, und Sprachen der vierten Generation, wie zum Beispiel die Strukturierte Abfragesprache (Structured Query Language – SQL). Eine Sprache der dritten Generation ermöglicht einem Entwickler genau die präzise Kontrolle, die für die Entwicklung von sehr schnellem Code für einen sehr breiten Anwendungsbereich nötig ist. Sprachen der vierten Generation machen den Umgang mit Daten einfacher. Für den MATLAB-Anwender bedeutet das Versprechen einer Sprache der vierten Generation die Möglichkeit, mit ganzen Ansammlungen von Daten und nicht mit einzelnen Bits und Bytes zu arbeiten. Auf diese Weise kann man sich mehr auf die Aufgabe konzentrieren und nicht so sehr auf die Programmiersprache.

Von Generation zu Generation werden die Programmiersprachen immer lesbarer und menschlicher Sprache immer ähnlicher. Sie könnten zum Beispiel schreiben FIND ALL RECORDS WHERE LAST_NAME EQUALS ,SMITH' (FINDE ALLE DATENSÄTZE, FÜR DIE DER NACHNAME GLEICH »SMITH« IST). Es ist noch nicht wirklich literarisch hochwertig, man kann es jedoch verstehen. Sie sagen dem Computer, was er tun soll, überlassen ihm jedoch, wie er die Aufgabe erledigt. Solche Sprachen sind sehr nützlich, weil sie dem Anwender die Last abnehmen, mit der Hardware zu kommunizieren.

MATLAB verwendet eine Sprache der vierten Generation, um Ihnen das Leben so einfach wie möglich zu machen. Menschliche Sprache ist das sicher noch nicht, aber mindestens genauso weit weg von der Maschinensprache, die die frühen Entwickler eingesetzt haben, um den Computern das Laufen beizubringen. MATLAB macht Sie effizienter, weil es speziell auf die Bedürfnisse von MINT-Anwendern zugeschnitten wurde. Das ist ganz ähnlich wie bei der Sprache SQL, die für die Bedürfnisse von Datenbankadministratoren und Entwicklern entwickelt wurde, welche Zugriff auf große Datenmengen benötigen.

Die anderen MATLAB-Anwender kennenlernen

Eine Anwendung ist nicht wirklich nützlich, wenn Sie keine Aufgaben der realen Welt damit bearbeiten können. Viele Programme sind vielleicht ganz spannend – sie können zum Beispiel etwas Interessantes tun, haben aber keinen praktischen Nutzen. MATLAB ist beliebt bei MINT-Anwendern, deren Hauptziel es ist, in ihrem jeweiligen Bereich produktiv zu sein und nicht das schönste oder eleganteste Computerprogramm zu schreiben. Sie finden MATLAB-Anwender unter folgenden Anwendergruppen:

Wissenschaftler

Ingenieure

Mathematiker

Studenten

Lehrer

Professoren

Statistiker

Steuerungstechniker

Forscher in der Bildbearbeitung

Simulationsanwender

Natürlich wollen die meisten Leute die Meinungen und Tipps von echten Anwendern hören, die das Produkt in ihrem Alltag einsetzen. Eine Liste solcher Beiträge finden Sie unter: http://www.mathworks.com/company/user_stories/product.html. Klicken Sie einfach auf den MATLAB-Eintrag, um eine Liste von Firmen zu erhalten, die MATLAB in ihrem jeweiligen Umfeld nutzen. Beispielsweise zeigt Ihnen die Liste, dass die Zentren für Krankheitskontrolle (centers for disease control – CDC) MATLAB für die Sequenzierung des Poliovirus verwenden (siehe http://www.mathworks.com/user_stories/Centers-for-Diesase-Control-and-Prevention-Automates-Poliovirus-Sequencing-and-Tracking.html). Sie werden auch finden, dass die NASA (National Aeronautic and Space Administration) MATLAB verwendet hat, als sie das Modell für die X-43 entwarf, welche Mach 10 erreicht hat (mehr unter http://de.mathworks.com/company/user_stories/nasas-x-43a-scramjet-achieves-record-breaking-mach-10-speed-using-model-based-design.html). Die Liste von Unternehmen wird immer länger und bestätigt: MATLAB wird von vielen Unternehmen für wirklich relevante Themen eingesetzt. Mehr spannende Informationen zu diesem Thema finden Sie auch in Kapitel 18. Dort können Sie ohne Probleme hin- und anschließend wieder zurückspringen.

Das meiste aus MATLAB herausholen

An diesem Punkt haben Sie vielleicht entschieden, dass Sie ohne eine eigene MATLAB-Installation keinen Tag weiterleben wollen. Wenn das der Fall ist, sollten Sie auf jeden Fall etwas mehr über MATLAB in Erfahrung bringen, um den größten Gegenwert für Ihr Geld zu erhalten. In den folgenden Abschnitten erhalten Sie einen kurzen Überblick über nützliche Fähigkeiten für den Umgang mit MATLAB. Sie brauchen nicht jede Fähigkeit für jede Aufgabe und dennoch sind sie mehr als willkommen, wenn es darum geht, die Lernkurve leichter zu erklimmen und sich schneller mit MATLAB zurechtzufinden.

Grundlegende Fähigkeiten am Computer erwerben

Die meisten komplexen Aufgaben am Computer erfordern, dass Sie über grundlegendes Computerwissen verfügen: Sie können die Maus benutzen, mit Menüs arbeiten, verstehen, was eine Dialogbox ist, und können einfache Konfigurationsänderungen durchführen. MATLAB ist insofern den anderen Anwendungen auf Ihrem Computer sehr ähnlich. Es hat eine intuitive und konventionelle grafische Benutzeroberfläche (Graphical User Interface – GUI), welche MATLAB viel angenehmer macht als Block und Bleistift. Wenn Sie mit grafischen Betriebssystemen wie Windows oder Mac OS X zurechtkommen und mit Anwendungen wie Word oder Excel arbeiten können, sind Sie auch hier richtig.

Dieses Buch weist Sie auf Dinge hin, die in MATLAB besonders sind. Darüber hinaus lernen Sie Vorgehensweisen kennen, die Sie verwenden können, um Ihre Arbeiten noch einfacher ausführen zu können. Wenn Sie diese Hinweise beachten, tun Sie sich mit MATLAB bedeutend leichter, selbst wenn Sie kein Computer-Genie sind. Das Allerwichtigste in MATLAB ist, dass Sie nichts kaputt machen können, wenn Sie mit MATLAB arbeiten. In der Tat ermuntern wir Sie sogar zu einer Art trial and error, denn dies ist eine bewährte Lernmethode. Wenn Sie an einer Stelle bemerken, dass ein Beispiel nicht so funktioniert wie beabsichtigt, schließen Sie MATLAB und öffnen es wieder. Dann können Sie das Beispiel noch einmal versuchen. Sowohl MATLAB als auch Ihr Computer verzeihen viel mehr Fehler, als manche Sie glauben machen wollen.

Die mathematischen Anforderungen festlegen

Sie brauchen ein adäquates mathematisches Niveau, um MATLAB sinnvoll verwenden zu können. So wie SQL nahezu unmöglich ohne Wissen über Datenbanken eingesetzt werden kann, wird der Einsatz von MATLAB ohne entsprechende Kenntnisse in Mathematik schwierig. Die Vorteile von MATLAB erschließen sich deutlich besser für Anwender mit Kenntnissen in Trigonometrie, Exponentialfunktionen, Logarithmen und höherer Mathematik.

Dieses Buch geht davon aus, dass Sie über die nötigen Kenntnisse in Mathematik verfügen. Auf die Mathematik hinter den Übungen wird nicht näher eingegangen, es sei denn, Sie verstehen dadurch MATLAB als Programmiersprache besser. Auf der anderen Seite gibt es hervorragende Webseiten, die Wissen über Mathematik bereithalten, zum Beispiel http://www.analyzemath.com. Diese Tutorien und Übungen helfen Ihnen sicher, die Mathematik hinter den Beispielen in MATLAB besser zu verstehen.

Anwenden, was Sie schon von anderen prozeduralen Programmiersprachen wissen

Eines der signifikanteren Probleme beim Verständnis von Sprachen ist der Begriff der Prozedur. Ein Freund hat es auf den Punkt gebracht, indem er an seine Schulzeit erinnerte. Die Lehrerin hatte ihre Klasse nämlich gebeten, als Hausaufgabe eine Prozedur für die Zubereitung eines Toasts zu erstellen. Jeder Student hat sich gewissenhaft daran gemacht, eine Prozedur für das Zubereiten eines Toasts zu erstellen. Am Tag, als die Aufgaben eingesammelt wurden, brachte die Lehrerin ein Toastbrot und einen Toaster mit. Jetzt war es an ihr, gewissenhaft die Anweisungen ihrer Schüler auszuführen. Doch alle Kinder machten den gleichen Fehler: Sie vergaßen, das Brot aus der Verpackung zu nehmen. Stellen Sie sich mal vor, was es heißt, eine Scheibe Toast in den Toaster zu stecken, ohne es vorher aus der Verpackung zu nehmen!

Manchmal ist Programmieren genauso wie das Beispiel mit dem Toastbrot. Der Computer gehorcht aufs Wort und folgt Ihren Anweisungen buchstabengetreu. Zwar mag das Ergebnis nicht Ihren Erwartungen entsprechen, der Computer jedoch macht immer dasselbe. Kenntnisse über andere prozedurale Sprachen wie C, Java, C++ oder Python werden Ihnen dabei helfen, das prozedurale Programmieren auch mit MATLAB zu erlernen. Sie wissen nämlich schon, wie man Anweisungen in kleine Blöcke aufteilt und was man tun kann, wenn ein bestimmtes Teil fehlt. Sie können dieses Buch ohne jegliche vorherige Programmiererfahrung verwenden, aber Programmiererfahrung hilft aller Voraussicht nach dabei, Ihren Weg durch die Kapitel leichter und weniger von Fehlern geplagt zu gestalten.

Verstehen, wie Ihnen dieses Buch hilft

Dies ist ein Buch aus der Für Dummies-Reihe, es nimmt Sie also an der Hand und führt Sie durch das MATLAB-Land. Und zwar so einfach wie möglich. Das Ziel des Buches ist, Ihnen zu helfen, MATLAB für ein paar einfache mathematische Anwendungen einzusetzen. Es macht Sie nicht zum Mathematiker und es macht Sie nicht zum Software-Entwickler. Da lesen Sie besser andere Bücher. Wenn Sie mit dem Buch durch sind, können Sie MATLAB für MINT-Probleme verwenden.

Besuchen Sie auch gern den Blog für dieses Buch auf http:/www.johnmuellerbooks.com/categories/263/matlab-for-dummies.aspx. Hier finden Sie neue und zusätzliche Informationen zum Buch. Darüber hinaus gibt der Blog Antworten auf häufig gestellte Fragen von Menschen wie Ihnen. Sie können sich mit Ihren Fragen und Anmerkungen zum Buch auch direkt an die Autoren wenden: John ([email protected]) und Jim ([email protected]). Wir wollen, dass Ihnen dieses Buch Spaß macht und Sie das Maximum aus ihm herausholen!

Die Lernkurve erklimmen

Selbst einfache Programmiersprachen haben eine Lernkurve. Im besten Fall benötigen Sie die Techniken, die Entwickler verwenden, um Aufgaben in kleine Stücke aufzuteilen, sicherzustellen, dass auch wirklich alle Teile da sind, und dann alles in eine logische Reihenfolge zu bringen. Es mag zuweilen schwierig erscheinen, einen Ablauf von Schritten zu erstellen, dem der Computer folgen kann. Dieses Buch will Sie Schritt für Schritt durch diesen Prozess führen.

Damit Sie MATLAB noch besser verstehen können, vergleicht das Buch Lösungsansätze in MATLAB mit Verfahren in einer Tabellenkalkulation oder einem Taschenrechner. Sie lernen durch Mitmachen! Versuchen Sie sich an den Beispielen im Buch und erfinden Sie selbst welche. Versuchen Sie auch Variationen und experimentieren Sie. MATLAB ist nicht allzu schwierig – auch Sie können MATLAB lernen.

Kapitel 2

MATLAB installieren und verwenden

In diesem Kapitel…

MATLAB erwerben und installieren

MATLAB starten und mit der Oberfläche arbeiten

Bevor Sie mit MATLAB loslegen können, muss eine Version auf Ihrem Computer installiert sein. Zum Glück gibt es eine kostenlose Testversion für 30 Tage. Wenn Sie es darauf anlegen, schaffen Sie dieses Buch in dieser Zeit mit Leichtigkeit und wissen anschließend ziemlich sicher, ob und wie Sie mit MATLAB weiterarbeiten wollen. Wichtig ist allerdings, dass die Installation gut läuft. Dieses Buch hilft Ihnen dabei.

Nachdem Sie MATLAB installiert haben, ist es wichtig, dass Sie sich mit der Benutzeroberfläche vertraut machen. In diesem Kapitel finden Sie einen Überblick über die Oberfläche, jedoch keine detaillierte Studie aller möglichen Eigenschaften. Dennoch ist ein Überblick wichtig, denn die Arbeit mit Details auf einer niedrigeren Ebene erfordert die Kenntnis der Zusammenhänge zwischen den Elementen. Vielleicht kennzeichnen Sie sich dieses Kapitel, damit Sie immer wieder leicht zu den Informationen über die Benutzeroberfläche zurückblättern können.

MATLAB installieren

Es kann jedem passieren, eine schlechte Produktinstallation zu erwischen oder einfach nicht die richtige Software installiert zu haben. Wenn Sie Ihre Software nicht angemessen einsetzen können, ist die gesamte Erfahrung mit dem Produkt unbefriedigend. Die folgenden Abschnitte führen Sie durch die Installation von MATLAB, damit die Arbeit damit auf jeden Fall Spaß macht!

Herausfinden, welche Plattformen MATLAB unterstützt

Bevor Sie irgendetwas unternehmen, sollten Sie prüfen, ob MATLAB auf Ihrem System überhaupt laufen würde. Als Minimum benötigen Sie 3GB Speicherplatz auf Ihrer Festplatte und 2GB Arbeitsspeicher, um mit MATLAB effektiv arbeiten zu können. Vielleicht läuft es auch mit weniger als dem jeweils angegebenen Speicherplatz, jedoch werden Sie damit nicht glücklich werden. Als Nächstes sollte Ihr Betriebssystem zu einem der folgenden gehören, damit MATLAB darauf läuft:

Windows (3GB freier Festplattenspeicher, 2GB RAM)

• Windows 8.1

• Windows 8

• Windows 7 Service Pack 1

• Windows Vista Service Pack 2

• Windows XP Service Pack 3

• Windows XP x64 Edition Service Pack 2

• Windows Server 2012

• Windows Server 2008 R2 Service Pack 1

• Windows Server 2008 Service Pack 2

• Windows Server 2003 R2 Service Pack 2

Mac OS X

• Mac OS X 10.9 (Mavericks)

• Mac OS X 10.8 (Mountain Lion)

• Mac OS X 10.7.4+ (Lion)

Linux

• Ubuntu 12.04 LTS, 13.04 und 13.10

• Red Hat Enterprise Linux 6.x

• SUSE Linux Enterprise Desktop 11 SP3

• Debian 6.x

Linux Anwender werden vielleicht herausfinden, dass auch andere Distributionen funktionieren. Dennoch gibt diese Liste die Systeme wieder, auf denen MATLAB getestet wurde. Wenn Sie MATLAB auf einem anderen System installiert haben und das gut funktioniert, geben Sie John unter [email protected] Bescheid. Dann kann er Ihr System in einem Blogeintrag veröffentlichen. Der Punkt ist allerdings, dass Ihre Plattform zu MATLAB passen muss, damit Sie damit gute Ergebnisse erzielen. Die aktuellen Minimalanforderungen an das System für MATLAB finden Sie unter: http://www.mathworks.com/support/sysreq/current_release/index.html.

Ihr persönliches Exemplar von MATLAB erhalten

Bevor Sie mit MATLAB starten können, brauchen Sie eine Version auf Ihrem System. Dafür gibt es zum Glück mehrere verschiedene Möglichkeiten. Hier sind die meistbenutzen Wege zu MATLAB:

Besorgen Sie sich die Testversion unter https://www.mathworks.com/programs/trials/trial_request.html.

Besorgen Sie sich eine Studentenversion unter https://www.mathworks.com/academia/student_version.

Kaufen Sie sich eine Lizenz unter http://www.mathworks.com/pricing-licensing/index.html.

In den meisten Fällen laden Sie sich MATLAB oder den MATLAB-Installer auf Ihr System herunter, nachdem Sie die entsprechenden Formulare auf der Webseite ausgefüllt haben. Manche Anwender bevorzugen, anstelle der Online-Version eine DVD aus Ihrem Briefkasten zu holen. Wie auch immer, am Schluss ist irgendwie eine Version von MATLAB auf Ihrem Computer gelandet und wartet auf die Installation.

Die Installation durchführen

Die Art der Installation von MATLAB auf Ihrem System hängt von der Version und vom Übertragungsmedium der Software ab. Es gibt zum Beispiel ein Vorgehen, um MATLAB von einer DVD zu installieren, und ein völlig verschiedenes, wenn Sie den MATLAB-Installer herunterladen und eine Internetverbindung für die Installation verwenden. Darüber hinaus nutzen Administratoren und »einfache« Benutzer unterschiedliche Installationsprozeduren. Werfen Sie mal einen Blick auf die Tabelle unter http://www.mathworks.com/help/install/ug/choose-installation-procedure.html, um die passende Vorgehensweise herauszufinden.

MathWorks hält eine riesige Fülle an Hilfe für den Installationsprozess für Sie bereit. Bevor Sie auf irgendjemanden zugehen, sichten Sie bitte erst einmal das Material unter http://www.mathworks.com/help/install/index.html. Hilfe für die Installation erhalten Sie darüber hinaus auch unter http://www.mathworks.com/support/install-matlab.html. Nehmen Sie sich die Zeit, auf der MathWorks-Seite zu stöbern, bevor Sie den Panik-Knopf drücken. Es wird sicher Zeit und Nerven sparen.

MATLAB aktivieren

Nachdem Sie MATLAB installiert haben, müssen Sie das Produkt aktivieren. Aktivieren meint hier einen Verifikationsprozess und bedeutet, dass MathWorks überprüft, ob Sie eine gültige Version auf Ihrem System haben. Mit einer gültigen Lizenz erhalten Sie darüber hinaus Aktualisierungen der Software, wenn nötig.

Genau wie bei der Installation haben Sie mehrere Möglichkeiten, die Sie für die Aktivierung von MATLAB verwenden können. Wie bei der Installation hängt das von der Produktversion und von der Art ab, wie Sie das Produkt verwenden wollen. Die Tabelle unter http://www.mathworks.com/help/install/license/activation-types.html gibt Aufschluss über die verschiedenen Möglichkeiten und hilft Ihnen dabei, eine Auswahl zu treffen. Die Matrix unter http://www.mathworks.com/help/install/license/license-option-and-activation-type-matrix.html verrät Ihnen, welchen Aktivierungstyp Ihre spezielle Version von MATLAB unterstützt. Beispielsweise unterstützt die individuelle Lizenz nicht den Network Named User Aktivierungstyp.

MATLAB fragt nach der erfolgreichen Installation automatisch nach der Aktivierung. Sie müssen gar nichts Spezielles unternehmen. Dennoch bietet es sich an, die verschiedenen Aktivierungsarten zu kennen, da einige mehr und andere weniger geeignet sind für Ihre Bedürfnisse oder die Ihres Unternehmens oder Ihrer Organisation.

Die Benutzeroberfläche kennenlernen

Die meisten Anwendungen haben ähnliche Benutzeroberflächen. Zum Beispiel: Wenn Sie auf einen Button klicken, erwarten Sie, dass etwas passiert. Überwiegend enthält der Button einen Text, der Ihnen verrät, was passiert, wenn Sie darauf klicken, wie zum Beispiel das Schließen einer Dialogbox durch OK oder ABBRECHEN. Dennoch reichen die Ähnlichkeiten nicht aus, um Ihnen alles intuitiv klarzumachen, was Sie für die Anwendung des Programmes benötigen. In den folgenden Abschnitten erhalten Sie einen Überblick über die Benutzeroberfläche von MATLAB, damit Sie den kommenden Kapiteln besser folgen können. Die Abschnitte sagen Ihnen sicher nicht alles darüber, aber immerhin bekommen Sie genug Informationen, um sich mit MATLAB wohlzufühlen.

MATLAB das erste Mal starten

Wenn Sie MATLAB das erste Mal starten (nachdem Sie es aktiviert haben), sehen Sie zunächst nicht viel mehr als ein paar leere Fenster. Das ist zwar nicht besonders interessant, aber auch nicht verwunderlich – haben Sie doch auch noch nichts mit MATLAB gemacht. Dennoch hat jedes der Fenster einen speziellen Zweck und es bietet sich doch sehr an, zu wissen, welches Fenster wofür gut ist.

Zunächst mal haben Sie die Möglichkeit, die Fenster so anzuordnen, wie es Ihnen gefällt oder am meisten hilft. Die Abbildung 2.1 zeigt Ihnen, welche Anordnung der Fenster wir in diesem Buch durchgehend verwenden wollen. Das sieht möglicherweise nicht ganz so aus wie auf Ihrem Bildschirm. Im Abschnitt Das Layout von MATLAB ändern erfahren Sie, wie Sie das Erscheinungsbild am besten Ihren Bedürfnissen anpassen können. Hier ist eine kurze Zusammenfassung der Fenster und ihrer Funktionen.

Home-Reiter: Der Home-Reiter zeigt ein Band von Schaltflächen, welche den täglichen Umgang mit MATLAB begleiten. Dazu gehört: neue Skripte erzeugen, Daten importieren, MATLAB-Formeln erzeugen und verwenden. Diesen Reiter werden Sie am meisten verwenden. Daneben liegen der Plot-Reiter, mit der Sie grafische Darstellungen Ihrer Formeln und Berechnungen erzeugen, sowie der Apps-Reiter, mit der Sie neue Anwendungen für die Verwendung mit MATLAB erhalten können. Das Band mit den Schaltflächen wird in MATLAB Toolstrip genannt, oder auf Deutsch Werkzeugleiste.

Schnellzugriffsleiste: Hier befinden sich die Schaltflächen, die Sie am allermeisten verwenden. Hier finden Sie Schaltflächen für gewöhnlich schneller als in der Werkzeugleiste.

Abbildung 2.1 Die Ansicht nach dem Start von MATLAB zeigt überwiegend weiße Fläche.

Sie können die Schnellzugriffsleiste Ihren Bedürfnissen anpassen. Um der Leiste eine Schaltfläche hinzuzufügen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf seinen Eintrag in der Werkzeugleiste und wählen Add to Quick Access Toolbar im Kontextmenü. Wenn Sie eine Schaltfläche von der Schnellzugriffsleiste wieder entfernen wollen, klicken Sie mit der rechten Maustaste darauf und wählen Remove from Quick Access Toolbar im Kontextmenü.

Werkzeugleiste minimieren: Wenn Sie finden, dass die Werkzeugleiste zu viel Platz wegnimmt, können Sie die Schaltfläche Minimize Toolstrip klicken, so dass sie verschwindet. Wenn Sie erneut darauf klicken, erscheint die Werkzeugleiste wieder.

Selbst wenn die Werkzeugleiste minimiert ist, sehen Sie die drei Reiter Home, Plots und Apps. Wenn Sie auf einen der Reiter klicken, so erscheint die Werkzeugleiste so lange, bis Sie eine Schaltfläche anklicken. Sobald Sie eine Auswahl getroffen haben, verschwindet die Leiste wieder. Auf diese Weise sparen Sie Platz auf dem Bildschirm und können trotzdem auf alle MATLAB-Funktionen zugreifen.

Anweisungsfenster: In dieses Fenster geben Sie Formeln und Anweisungen ein. Nachdem Sie die Formel oder Anweisung eingegeben und Enter gedrückt haben, ermittelt MATLAB, was es mit der eingegebenen Information anfangen soll. Weiter hinten in diesem Kapitel sehen Sie das Anweisungsfenster in Aktion.

Arbeitsbereichsfenster: Das Arbeitsbereichsfenster enthält die Ergebnisse aller Anweisungen, die Sie MATLAB geben. Es ist eine Art Notizblatt für Nebenrechnungen, wie Sie es beim Rechnen von Hand zuweilen verwenden. Anweisungs- und Arbeitsbereichsfenster arbeiten Hand in Hand daran, Ihnen immer einen Überblick über das zu geben, was Sie in MATLAB bereits bearbeitet haben.

Anweisungshistorie: Es kommt bisweilen vor, dass Sie eine Anweisung oder Formel erneut eingeben wollen. Die Anweisungshistorie dient dabei als Merkzettel und hilft Ihnen, Anweisungen und Formeln, die Sie bereits verwendet haben, schnell aufzufinden und erneut ausführen zu lassen. Später in diesem Kapitel sehen Sie die Anweisungshistorie in Aktion.

Statusleiste: Es ist wichtig, immer darüber informiert zu sein, was MATLAB gerade tut. So können Sie sehen, ob MATLAB bereit ist für neue Aufgaben oder noch nicht. Überwiegend enthält die Statusleiste nur ein einziges Wort: Ready. Dies bedeutet, dass MATLAB bereit ist, Ihre Anweisungen auszuführen und auf eine Eingabe wartet. Behalten Sie die Leiste jedoch im Auge, wenn Sie komplexere Aufgaben ausführen lassen. So können Sie sich immer ein Bild machen, was MATLAB gerade tut.

Detailfenster: Das Detailfenster zeigt Informationen über die Datei an, welche Sie gerade im Aktuelles-Verzeichnis-Fenster ausgewählt haben.

Aktuelles Verzeichnis und Adressfeld: Das Aktuelles-Verzeichnis-Fenster enthält eine Liste aller Dateien, die Sie im aktuellen Verzeichnis erzeugt haben. Das können Dateien sein, die Daten enthalten, welche Sie in MATLAB erzeugt haben, oder MATLAB-Skripte oder Funktionen, die Sie für die Verarbeitung Ihrer Daten benötigen. Das aktuelle Verzeichnis wird im Adressfeld angezeigt, welches direkt unter der Werkzeugleiste erscheint. Wenn Sie im Adressfeld das Verzeichnis wechseln, wird dies im Aktuelles-Verzeichnis-Fenster sofort übernommen.

Das Anweisungsfenster verwenden

Das Anweisungsfenster ist der Ort, wo Sie mit Ihren Daten, Formeln und Modellen herumexperimentieren. In diesem Kapitel lesen Sie, wie Sie eine Reihe von einfachen Aufgaben im Anweisungsfenster erledigen. Im weiteren Verlauf des Buches sehen Sie jedoch, dass das Anweisungsfenster weit mehr für Sie tun kann. Die folgenden Abschnitte zeigen Ihnen ein paar Wege, auf denen Sie das Anweisungsfenster verwenden können, um mehr über MATLAB herauszufinden.

Eine wirklich einfache Anweisung eingeben

Sie können jede gewünschte Formel oder Anweisung in das Anweisungsfenster eingeben und ein Ergebnis sehen. Lassen Sie uns mit etwas wirklich Einfachem anfangen, damit Sie ein Gefühl dafür bekommen, wie dieses Fenster arbeitet. Geben Sie im Anweisungsfenster 2 + 2 gefolgt von Enter ein. Sie sehen das Ergebnis in Abbildung 2.2.

Beachten Sie, dass sich nicht nur im Anweisungsfenster etwas tut, wenn Sie eine Formel oder Anweisung eingeben. Andere Fenster verändern sich auch. Hier sind alle Fenster, die von Ihrer Anweisung beeinflusst werden:

Abbildung 2.2 Eine sehr einfache Anweisung in MATLAB.

Anweisungsfenster: Hier wird das Ergebnis der Berechnung 2 + 2, nämlich ans = 4, angezeigt. MATLAB weist die Ausgabe der Berechnung einer Variablen namens ans zu. Variablen können Sie sich als Schachteln (Abschnitte im Speicher) vorstellen, in denen Sie Daten ablegen können. In unserem Fall enthält die Schachtel die Nummer 4.

Arbeitsbereichsfenster: Dieses Fenster enthält alle Variablen, die Sie mithilfe von Operationen im Anweisungsfenster erzeugt haben. In unserem Fall enthält das Arbeitsbereichsfenster eine Variable mit dem Namen ans, welche den Wert 4 enthält.

Beachten Sie, dass neben der Spalte Value (Wert) auch die Spalten Min und Max im Arbeitsbereichsfenster erscheinen können. Diese würden dann jeweils den Wert 4 anzeigen. Wenn eine Variable mehrere Werte enthalten kann, erscheint in der Spalte Min das Minimum und in der Spalte Max das Maximum. In der Spalte Value erscheint immer der aktuelle Wert.

Anweisungshistorie: Dieses Fenster zeigt die Folge von Anweisungen und Formeln zusammen mit dem Datum und der Uhrzeit an, zu denen sie eingegeben wurden. Sie können eine Anweisung oder Formel in diesem Fenster einfach erneut ausführen lassen. Wählen Sie einfach die Formel oder Anweisung, die Sie noch einmal verwenden wollen, um sie erneut aufzurufen.

Mehr Hilfe bekommen

Oben im Anweisungsfenster sehen Sie je nach Version einen (E) oder drei (D) Links, die Sie verwenden können, um schnell zusätzliche Hilfe beim Verwenden von MATLAB zu erhalten. Jeder Link hilft Ihnen auf unterschiedliche Weise, sodass Sie diese nach Belieben einsetzen können, um Ihre speziellen Anforderungen zu erfüllen. Hier ist ein Überblick über die Links:

Watch this Video (D): Dieser Link öffnet ein Tutorial in Ihrem Browser. Dieses Video enthält eine kurze Einführung in MATLAB. Sehen Sie es sich einfach an, um einen visuellen Überblick über die Arbeit mit MATLAB zu erhalten.

See Examples (D): Zeigt eine Hilfe-Dialogbox mit einer Auswahl von Beispielen an, die Sie ausprobieren können. Sehen Sie sich dazu Abbildung 2.3 an. Die Beispiele haben verschiedene Formate:

• Video: Zeigt eine Vorführung, wie eine bestimmte Aufgabe ausgeführt wird, in Ihrem Browser. Neben dem Titel steht jeweils die Länge des Videos.

• Script: Öffnet die Hilfe-Dialogbox in einer Seite, die ein Beispiel-Skript enthält. Dieses Skript stellt eine besondere Funktionalität von MATLAB vor und enthält eine Erklärung, wie das Skript arbeitet. Sie können das Skript öffnen und selbst ausprobieren. Ändern Sie das Skript hier und da und beobachten Sie die Veränderungen in der Ausgabe. Das ist eine sehr gute Lernmethode.

• App: Startet eine voll funktionstüchtige Anwendung, die Sie verwenden können, um zu sehen, wie MATLAB arbeitet und was Sie von MATLAB erwarten können.

Read Getting Started (D, E): Zeigt eine Hilfe-Dialogbox an, die zusätzliche Informationen über MATLAB enthält. Dazu gehören beispielsweise Systemanforderungen, wie Sie in Abbildung 2.4 sehen können. Hier haben Sie auch Zugang zu einer Reihe von Tutorien.

Das Aktuelles-Verzeichnis-Fenster verwenden

Das Aktuelles-Verzeichnis-Fenster hilft Ihnen, präziser durch das aktuelle Verzeichnis zu navigieren. Hier ist eine Beschreibung jedes der Elemente der Leiste. Wir beginnen links und arbeiten uns dann nach rechts vor:

Zurück: Bewegt Sie einen Schritt zurück in der Liste der Dateien, die Sie besucht haben. MATLAB speichert eine Historie Ihrer Bewegung durch die Verzeichnisse. Durch diese Historie können Sie vorwärts und zurück wandern.

Vorwärts: Bewegt Sie einen Schritt in der Datei-Historie vorwärts.

Abbildung 2.3 Die Beispiele geben Ihnen praktische Erfahrung in der Nutzung von MATLAB.

Eine Ebene höher: Bewegt Sie eine Ebene höher in der Datei-Hierarchie. Wenn Sie Beispielsweise im Verzeichnis \MATLAB\Kapitel02 sind, bewegt Sie diese Schaltfläche in das Verzeichnis \MATLAB\ (siehe Abbildung 2.9).

Nach Verzeichnis durchsuchen: Zeigt die Dialogbox Select a new Folder, mit der Sie sich den Inhalt der Festplatte anzeigen lassen können. Markieren Sie das gewünschte Verzeichnis und klicken Sie auf Select, um die Ansicht des Fensters mit dem aktuellen Verzeichnis auf das neue Verzeichnis zu wechseln.

Adressfeld: Enthält den Pfad zum aktuellen Verzeichnis. Geben Sie hier einen neuen Wert ein und drücken Sie Enter, um das Verzeichnis zu wechseln.

Abbildung 2.4 Die Getting Started - Seite hilft Ihnen, mehr über MATLAB zu lernen, und verweist auf weitere Tutorien.

Suchen (Das Vergrößerungsglas rechts neben dem Adressfeld): Ändert die Ansicht des Adressfeldes in ein Suchfeld. Geben Sie die Suchkriterien ein, die Sie verwenden wollen, und drücken Sie Enter. MATLAB wird die Suchergebnisse im Aktuelles-Verzeichnis- Fenster ausgeben.

Das Fenster mit dem aktuellen Verzeichnis verwenden

Das Fenster mit dem aktuellen Verzeichnis gibt Ihnen in der Tat den Inhalt des Verzeichnisses an, welches im Adressfeld erscheint (siehe Abbildung 2.1). Im Moment sehen Sie nichts, weil im aktuellen Verzeichnis noch keine Dateien liegen. Sie können jedoch Dateien und Verzeichnisse hinzufügen, um Ihre MATLAB-Daten zu speichern.

Wenn Sie MATLAB das erste Mal starten, wird das aktuelle Verzeichnis immer ein Unterverzeichnis des Nutzerverzeichnisses sein, welches für Ihre Plattform vorgesehen ist. Für Windows-Nutzer ist dies: C:\Users\<Benutzername>\Documents\MATLAB