Modellierung und Simulation - Programmstrukturen

Autor:	Prof. Dr.-Ing. Schneider
Termin:	24.04.2025

Aufgabe 5.1 - Programmiergrundlagen - Schleifen und Bedingungen

1. Schreiben Sie ein MATLAB^®-Skript, das mit Hilfe einer for -Schleife die Summe der Zahlen von 1 bis 100000 berechnet (z. B. n=n+1).
2. Schreiben Sie ein MATLAB^®-Skript, das mit Hilfe einer while-Schleife die Summe die Zahlen von 1 bis 100000 berechnet.
3. Schreiben Sie ein MATLAB^®-Skript, das
   1. Einen Vektor X mit 10000 Zufallszahlen zwischen 0 und 1 erzeugt.
   2. Mit Hilfe einer for-Schleife den Index des ersten Elementes in X berechnet, das > 0.9 ist (falls ein solches existiert) und diesen Index in der Variablen $x_1$ speichert.
   3. Mit Hilfe einer while-Schleife den Index des ersten Elementes in X berechnet, das< 0.1 ist (falls ein solches existiert) und diesen Index in der Variablen $x_2$ speichert.
   4. Mit Hilfe von „ logical indexing" das erste Element findet, das echt zwischen 0.5 und 0.55 liegt (falls ein solches existiert) und diesen Index in der Variablen $x_3$ speichert.

Nützliche Befehle: for, if, while, break

Musterlösung 5.1 

%% Aufgabe 5.1 - Schleifen und Bedingungens
clear all
%(a)
Summe1 = 0; 
for i=0:1:100000
    Summe1 = Summe1+i;
end

%(b)
Summe2 = 0;
i = 0; 
while i<=100000
    Summe2 = Summe2+i;
    i = i+1; 
end

clear all
%(c)
VektorX = rand(1,10000);
%Element finden, welches >0.9 ist
for i=1:1:10000
    
    if(VektorX(i)>0.9)
        x1 = i; 
        break;
    end
end

%Element finden, welches <0.1 ist
i=1;
while i<=10000
    
    if(VektorX(i)<0.1)
        x2 = i;
        break;
    end
    i = i+1;
end

%Element finden, welches zwischen 0.5 und 0.55 liegt
%% Möglichkeit 1: Schleife

for i=1:1:10000
    
    if(VektorX(i)>=0.50 && VektorX(i)<=0.55)
        x3 = i;
        break;
    end
end


%% Möglichkeit 2: logical indexing

Logic_Vek = VektorX >= 0.50 & VektorX <= 0.55;
x3_new = find(Logic_Vek,1);

Aufgabe 5.2 - Programmiergrundlagen - Funktionen

1. Recherchieren Sie den Begriff „MATLAB function" und informieren Sie sich, was man darunter versteht.
2. Schreiben Sie das MATLAB^®-Skript aus Aufgabe 5.1.3 zu einer MATLAB^®-Function mit dem Namen analyse um, die
   1. als Eingabeargument die Zahl n bekommt und dann
   2. einen Vektor mit n Zufallszahlen zwischen 0 und 1 erzeugt
   3. Anschließend soll die Funktion genau die Werte $x_1,x_2$ und $x_3$ wie in Aufgabe 4.4.3 berechnen und diese als Rückgabewerte zurückliefern.
   4. Machen Sie sich anhand der Funktion analyse mit dem Setzen von „Breakpoints" und dem MATLAB^®-Debugger vertraut.
3. Schreiben Sie ein kurzes Matlab Skript, mit dem Sie die Funktion analyse aufrufen. Springen Sie dabei mit einem Breakpoint in die Funktion.

Nützliche Befehle: function

Musterlösung 5.2.1 - Funktion 

%% Aufgabe 4.5 - Funktionen
function[x1 x2 x3] = analyse(n)

    VektorX = rand(1,n);
    
    %Element finden, welches >0.9 ist
    for i=1:1:10000

        if(VektorX(i)>0.9)
            x1 = i; 
            break;
        end
    end

    %Element finden, welches <0.1 ist
    i=1;
    while i<=10000

        if(VektorX(i)<0.1)
            x2 = i;
            break;
        end
        i = i+1;
    end

    %Element finden, welches zwischen 0.5 und 0.55 liegt
    Logic_Vek = VektorX >= 0.50 & VektorX <= 0.55;
    x3 = find(Logic_Vek);
    if ~isempty(x3)
        x3 = x3(1);
    else
        x3 = 0;
    end

end

Musterlösung 4.5.4 - Startskript 

%% Skript testAnalyse ruft die Funktion auf.
n = 1000;

%dbstop in analyse
[x1 x2 x3] = analyse(n)

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