Veranstaltungsarten (SWS)
Vorlesung: 3 │ Übung: 2 │ Praktikum: 0 │ Seminar: 0
Prüfungsnummer: ZKD 40001
Lehrform:

Präsenzveranstaltung mit MS Powerpoint-Folienpräsentation über Beamer und Einsatz der elektronischen Lernplattform Moodle, zusätzlich freiwillige Rechnerübung/Tutorium.

Sprache: Deutsch
Turnus: SS
ECTS: 5
Prüfungsleistung

Klausur (90 Minuten Dauer).

Klausur (90 min.)
zugeordnete Studiengänge
zugeordnete Personen
zugeordnete Module
Informationen
Beschreibung:

Die Lehrveranstaltung gibt eine systematische Einführung in die Programmierung mit einer ingenieurwissenschaftlichen Orientierung. In der Vorlesung wird die algorithmische Methodik eingeführt und deren prozedurale Umsetzung in MatLab vorgestellt (MatLab ist ein in den Ingenieurwissenschaften weit verbreitetes Werkzeug mit einer eigenen Programmiersprache eng an C/C++ angelehnt). Die Technik eines modularen und strukturierten Programmaufbaus wird an ausgewählten Beispielen demonstriert und in Übungen und Tutorien eingeübt.
Inhaltsübersicht:
- Allgemeine Einführung, EVA-Prinzip, prinzipielle Architektur von Hardware und Software.
- Überblick MatLab, vordefinierte Operatoren und Funktionen.
- Algorithmen, Variable, Elementarschritte, Anweisungen, Kontrollfluss, Verschachtelung, Top-Down-, Bottom-Up-Vorgehensweise.
- Selbst definierte MatLab-Funktionen, MatLab-Skripte und -Toolboxen.
- Boolesche Algebra, logische Variable, logische Ausdrücke, Verzweigungen im Kontrollfluss.
- Schleifen und Vektorisierung.
- Visualisierung/Grafik, 2D-Plots.
- Vektoren, Polynome, Matrizen, grundlegende Polynom-, Vektor- und Matrixoperationen.
- Berechnung einfacherer Folgen, Reihen, Nullstellen, Differenzenquotienten, Trapezformeln.
- Zahlenkodierungen, Overflow, Underflow, Maschinengenauigkeit, Datentypen.
- Felder, Zeichenketten, Strukturen, Tabellen, Zell-Felder.
- Lesen und Schreiben von Dateien.
- Einführung in die Bildverarbeitung über das RGB-Farbmodell.
- Zeit- und Speicherplatzaufwand, einfache Such- und Sortierverfahren.
- Einführung in die GUI-Programmierung (optional abhängig von Anzahl Vorlesungswochen im Semester).

Lernziele:

Die Studierenden kennen und verstehen die grundlegenden Elemente, Konzepte und Methoden der prozeduralen Programmierung. Sie haben das Werkzeug MatLab selbst verwendet, können kleinere Aufgaben selbst algorithmisch analysieren und lösen, ihre selbst entwickelten Algorithmen in der Programmiersprache von MatLab eigenständig implementieren sowie Ergebnisse in 2D Grafik visualisieren. Sie sind in der Lage, sich selbständig in ähnliche andere prozedurale Programmiersprachen und Werkzeuge einzuarbeiten (insbesondere C, Python, Octave, Scilab, gnuplot).

Literatur:
  • Frank Thuselt, Felix Paul Gennrich. Praktische Mathematik mit MATLAB, Scilab und Octave. Springer Spektrum. 1. Auflage. 2013. ISBN-10: 9783642258244. ISBN-13: 978-3642258244.
  • Stormy Attaway. MATLAB: A Practical Introduction to Programming and Problem Solving. Butterworth-Heinemann. 5. Edition. 2017. ISBN-13: 978-0128154793.
  • Ulrich Stein. Programmieren mit MATLAB: Programmiersprache, Grafische Benutzeroberflächen, Anwendungen. Carl Hanser Verlag. 6. Auflage. 2017. ISBN-13: 978-3446448643.
  • Angelika Bosl. Einführung in MATLAB/Simulink: Berechnung, Programmierung, Simulation. Carl Hanser Verlag. 2 Auflage. 2017. ISBN-13: 978-3446442696.
  • Craig S. Lent. Learning to Program with MATLAB: Building GUI Tools. John Wiley & Sons. 2013. ISBN-13: 978-0470936443.
  • Holly Moore. MATLAB for Engineers. Pearson Education. 5. Auflage. 2017. ISBN-13: 978-0134589640.
  • https://de.mathworks.com/products/matlab.html
  • https://www.gnu.org/software/octave/
  • https://www.scilab.org/
Vorleistung:

Grundkenntnisse aus der Analysis (Folgen, Reihen, Funktionen, Ableitungen, Integrale) und der Linearen Algebra (Vektoren, Matrizen, Polynome).

Infolink:
Bemerkung:
Description:

The course provides a systematic introduction into programming with an engineering orientation. In the lecture the algorithmic method is introduced and a procedural implementation based on MatLab is given (MatLab is a widely-used tool in engineering and includes a programming language closely related to C/C++). The technique of modular and structured program construction is shown and practiced in exercise and tutorials given elected examples.
Topics:
- General introduction, IPO model, principal architecture of hardware and software.
- Overview of MatLab, predefined operators and functions.
- Algorithms, variables, elementary steps, statements, control flow, nesting, top-down-, bottom-up-strategy.
- Self-defined MatLab functions, scripts and toolboxes.
- Boolean Algebra, logical variables, logical expressions, branching in control flow.
- Loops and vectorisation.
- Visualisation/graphics, 2D plots.
- Vectors, polynoms, matrices, basic polynom, vector and matrix operations.
- Computing straightforward sequences, series, roots of functions, differential quotients, trapezoidal rules.
- Number codings, overflow, underflow, machine epsilon, data types.
- Arrays, strings, structures, tables, cell arrays.
- Reading and writing of files.
- Introduction into image processing based on the RGB colour model.
- Time and memory consumption, simple searching and sorting methods.
- Introduction into GUI programming (optional, depending on number of lecture weeks in semester).

Learning Targets:

The students know and understand the basic elements, concepts and methods of procedural programming. They have used themselves MatLab and are able to algorithmically analyse and solve smaller tasks, can implement their own algorithms within MatLab as well as visualise results in 2D graphics. They are able to teach themselves similar other procedural programming languages and tools (especially C, Python, Octave, Scilab, gnuplot).

Literature:
  • Frank Thuselt, Felix Paul Gennrich. Praktische Mathematik mit MATLAB, Scilab und Octave. Springer Spektrum. 1. Auflage. 2013. ISBN-10: 9783642258244. ISBN-13: 978-3642258244.
  • Stormy Attaway. MATLAB: A Practical Introduction to Programming and Problem Solving. Butterworth-Heinemann. 5. Edition. 2017. ISBN-13: 978-0128154793.
  • Ulrich Stein. Programmieren mit MATLAB: Programmiersprache, Grafische Benutzeroberflächen, Anwendungen. Carl Hanser Verlag. 6. Auflage. 2017. ISBN-13: 978-3446448643.
  • Angelika Bosl. Einführung in MATLAB/Simulink: Berechnung, Programmierung, Simulation. Carl Hanser Verlag. 2 Auflage. 2017. ISBN-13: 978-3446442696.
  • Craig S. Lent. Learning to Program with MATLAB: Building GUI Tools. John Wiley & Sons. 2013. ISBN-13: 978-0470936443.
  • Holly Moore. MATLAB for Engineers. Pearson Education. 5. Auflage. 2017. ISBN-13: 978-0134589640.
  • https://de.mathworks.com/products/matlab.html
  • https://www.gnu.org/software/octave/
  • https://www.scilab.org/
Pre-Qualifications:

Basic knowledge from analysis (sequences, series, functions, derivations, integrals) and linear algebra (vectors, matrices, polynoms).

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