Přednášky:
Blok 1: Zpracování matematických úloh (Ing. Richard Velička)
1. Zpracování matematických úloh v tabulkovém procesoru 1.
Možnosti využití tabulkových procesorů pro řešení standardních problémů technické praxe. Základní prostředí tabulkového procesoru a jeho úpravy, typy dat ukládaných do tabulek a jejich editace, tvorba a editace tabulky, zadávání matematických výrazů a funkcí, absolutní a relativní adresování buněk, vytvoření grafu na základě tabulky.
2. Zpracování matematických úloh v tabulkovém procesoru 2.
Definice seznamů a posloupností, úprava vzhledu grafu, typy grafů včetně 3D grafů, regresní křivky. Řešení rovnic. Použití numerických metod. Tisk tabulky a grafu.
3. Zpracování matematických úloh v programu pro vědecko-technické výpočty 1.
Možnosti využití těchto typů programů pro řešení standardních problémů technické praxe. Zadávání a editace matematického výrazu, výpočet jednoduchého výrazu, výpočet tabulky hodnot, práce s maticemi, výpočet a vykreslení grafu funkce jedné proměnné.
4. Zpracování matematických úloh v programu pro vědeckotechnické výpočty 2.
Úprava grafu do požadované podoby, práce s trojrozměrnými grafy, transformace souřadnic na matici, výpočty prvků matice pro trojrozměrné grafy, použití symbolického procesoru pro úpravu výrazu, řešení rovnic a soustav rovnic, derivace a integrace výrazu.
5. Zpracování matematických úloh v textově orientovaném programu MATLAB
Seznámení s prostředím programu pro vědecko-technické výpočty - MATLAB. Souvislost Matlabu a jazyka C. Ukázky možností včetně simulační nástavby Simulink a modulů nástrojů Toolbox. Principy zadávání a řešení jednoduchých matematických úloh. Způsob editace výpočtů, zadávání proměnných, definice matic, výpočet a vykreslení grafu jedné proměnné.
6. Řešení matematických problémů vhodným prostředkem
Tvorba grafů funkcí jedné a více proměnných, práce s maticemi, řešení rovnic a soustav rovnic, statistické výpočty, skládání funkcí,.... Ukázky řešení několika způsoby a prostředky.
Blok 2: Programovací jazyk C (Ing. Jan Šíma, Ing. Petr Červenka)
7. Obecný úvod do programovacích jazyků, vývojové prostředí LabWindows/CVI, základní principy jazyka C, funkce main, jednoduché datové typy (int, char, float, double) a deklarace proměnných, přiřazovací příkaz, vstup a výstup z příkazové řádky (printf, scanf, %d, %f, %s), preprocesor (#include, #define), komentáře /* */.
8. Základní aritmetické (+, -, /, *, ++, --), logické (&&, ||, !) a relační operátory (==, !=, , >=), priorita operátorů, závorky, základní matematické funkce (pow, sqrt, sin, cos, tan, abs, fabs).
9. Příkaz větvení if, vnořování příkazu if, datový typ pole, indexace prvků pole, vícerozměrná pole, cyklus for.
10. Cyklus while, vnořené cykly, příkaz vícenásobného větvení switch, složený příkaz.
11. Ukazatele, definice vlastních funkcí, předávání parametrů hodnotou a odkazem, návratová hodnota funkce, void, rozsah platnosti lokální a globální proměnné.
12. Standardní knihovny jazyka - přehled, operace s řetězci (strlen, strcpy, strcat, strstr), scanovací a formátovací funkce, formátovací řetězce (formátování složitějších řetězců).
13. Práce se soubory (fopen, fread, fwrite, fscanf, fprintf, fclose), vytváření a čtení textových a binárních souborů, typické formáty souborů.
14. Metodika tvorby aplikací, analýza zadání, datová analýza, blokový diagram, přepis matematických vztahů, tok řízení programu, uživatelské rozhraní, návrh struktury zdrojového kódu aplikace.
Počítačové laboratoře:
Blok 1: Zpracování matematických úloh
1. MS Excel, práce v prostředí a příklady
2. MS Excel, práce v prostředí a příklady
3. Mathcad ver. 11, práce v prostředí a příklady
4. Mathcad ver. 11, práce v prostředí a příklady
5. MATLAB 4.2 nebo vyšší, práce v prostředí a příklady
6. Řešení příkladů v EXCELu, Mathcadu, MATLABu
Blok 2: Programovací jazyk C
7. ovládání vývojového prostředí, první program "Hello World", příklady deklarace proměnných, zadávání z příkazové řádky, tisk výsledků na obrazovku
8. příklady na vytváření jednoduchých programů s použitím operátorů a jednoduchých matematických funkcí - na úrovni kalkulačky: Pythagorova věta, výpočet čísla pí, generování náhodného čísla, kombinační logické funkce
9. příklad programu s rozhodovací podmínkou, vnořenou podmínkou, příklady deklarací polí, příklady na naplnění pole hodnotami pomocí příkazu for, příklad na vyhledání minima a maxima v poli, střední hodnoty, střední kvadratické odchylky
10. příklad programu s detekcí uživatelské události (stisk "horké" klávesy), příklad na součet a součin matic s použitím vnořených cyklů for
11. příklad na indexování polí pomocí ukazatelů, příklad na přehození pořadí bytů v proměnné typu int, příklad funkce pro součet dvou čísel, příklad funkce pro součet dvou polí, příklad na vhodné a nevhodné použití globální proměnné
12. vytvoření funkce pro generování hodnot funkce tlumeného kmitání, příklad programu pro výpočet parametrů RC členu s formátovaným uživatelským rozhraním pro zadávání vstupních údajů a pro tisk výsledků
13. vytvoření programu pro načtení a zobrazení libovolného souboru, vytvoření textového souboru s hodnotami obdélníkového signálu vygenerovanými jako suma lichých harmonických a následné načtení tohoto souboru do Excelu a zobrazení signálů v grafu, vygenerování libovolného signálu v Excelu a uložení do textového souboru s následným načtením do vytvořeného programu, který vypočte střední hodnotu, střední kvadratickou odchylku a nalezne minimum a maximum
14. vytvoření aplikace, která se skládá z více zdrojových souborů, tato aplikace generuje tři typy signálu podle zadaných parametrů, načež provádí výpočet signálových charakteristik generovaných signálů - studenti pracují na jednotlivých částech samostatně, pak se jednotlivé soubory spojí v jednu výslednou aplikaci.
Blok 1: Zpracování matematických úloh (Ing. Richard Velička)
1. Zpracování matematických úloh v tabulkovém procesoru 1.
Možnosti využití tabulkových procesorů pro řešení standardních problémů technické praxe. Základní prostředí tabulkového procesoru a jeho úpravy, typy dat ukládaných do tabulek a jejich editace, tvorba a editace tabulky, zadávání matematických výrazů a funkcí, absolutní a relativní adresování buněk, vytvoření grafu na základě tabulky.
2. Zpracování matematických úloh v tabulkovém procesoru 2.
Definice seznamů a posloupností, úprava vzhledu grafu, typy grafů včetně 3D grafů, regresní křivky. Řešení rovnic. Použití numerických metod. Tisk tabulky a grafu.
3. Zpracování matematických úloh v programu pro vědecko-technické výpočty 1.
Možnosti využití těchto typů programů pro řešení standardních problémů technické praxe. Zadávání a editace matematického výrazu, výpočet jednoduchého výrazu, výpočet tabulky hodnot, práce s maticemi, výpočet a vykreslení grafu funkce jedné proměnné.
4. Zpracování matematických úloh v programu pro vědeckotechnické výpočty 2.
Úprava grafu do požadované podoby, práce s trojrozměrnými grafy, transformace souřadnic na matici, výpočty prvků matice pro trojrozměrné grafy, použití symbolického procesoru pro úpravu výrazu, řešení rovnic a soustav rovnic, derivace a integrace výrazu.
5. Zpracování matematických úloh v textově orientovaném programu MATLAB
Seznámení s prostředím programu pro vědecko-technické výpočty - MATLAB. Souvislost Matlabu a jazyka C. Ukázky možností včetně simulační nástavby Simulink a modulů nástrojů Toolbox. Principy zadávání a řešení jednoduchých matematických úloh. Způsob editace výpočtů, zadávání proměnných, definice matic, výpočet a vykreslení grafu jedné proměnné.
6. Řešení matematických problémů vhodným prostředkem
Tvorba grafů funkcí jedné a více proměnných, práce s maticemi, řešení rovnic a soustav rovnic, statistické výpočty, skládání funkcí,.... Ukázky řešení několika způsoby a prostředky.
Blok 2: Programovací jazyk C (Ing. Jan Šíma, Ing. Petr Červenka)
7. Obecný úvod do programovacích jazyků, vývojové prostředí LabWindows/CVI, základní principy jazyka C, funkce main, jednoduché datové typy (int, char, float, double) a deklarace proměnných, přiřazovací příkaz, vstup a výstup z příkazové řádky (printf, scanf, %d, %f, %s), preprocesor (#include, #define), komentáře /* */.
8. Základní aritmetické (+, -, /, *, ++, --), logické (&&, ||, !) a relační operátory (==, !=, , >=), priorita operátorů, závorky, základní matematické funkce (pow, sqrt, sin, cos, tan, abs, fabs).
9. Příkaz větvení if, vnořování příkazu if, datový typ pole, indexace prvků pole, vícerozměrná pole, cyklus for.
10. Cyklus while, vnořené cykly, příkaz vícenásobného větvení switch, složený příkaz.
11. Ukazatele, definice vlastních funkcí, předávání parametrů hodnotou a odkazem, návratová hodnota funkce, void, rozsah platnosti lokální a globální proměnné.
12. Standardní knihovny jazyka - přehled, operace s řetězci (strlen, strcpy, strcat, strstr), scanovací a formátovací funkce, formátovací řetězce (formátování složitějších řetězců).
13. Práce se soubory (fopen, fread, fwrite, fscanf, fprintf, fclose), vytváření a čtení textových a binárních souborů, typické formáty souborů.
14. Metodika tvorby aplikací, analýza zadání, datová analýza, blokový diagram, přepis matematických vztahů, tok řízení programu, uživatelské rozhraní, návrh struktury zdrojového kódu aplikace.
Počítačové laboratoře:
Blok 1: Zpracování matematických úloh
1. MS Excel, práce v prostředí a příklady
2. MS Excel, práce v prostředí a příklady
3. Mathcad ver. 11, práce v prostředí a příklady
4. Mathcad ver. 11, práce v prostředí a příklady
5. MATLAB 4.2 nebo vyšší, práce v prostředí a příklady
6. Řešení příkladů v EXCELu, Mathcadu, MATLABu
Blok 2: Programovací jazyk C
7. ovládání vývojového prostředí, první program "Hello World", příklady deklarace proměnných, zadávání z příkazové řádky, tisk výsledků na obrazovku
8. příklady na vytváření jednoduchých programů s použitím operátorů a jednoduchých matematických funkcí - na úrovni kalkulačky: Pythagorova věta, výpočet čísla pí, generování náhodného čísla, kombinační logické funkce
9. příklad programu s rozhodovací podmínkou, vnořenou podmínkou, příklady deklarací polí, příklady na naplnění pole hodnotami pomocí příkazu for, příklad na vyhledání minima a maxima v poli, střední hodnoty, střední kvadratické odchylky
10. příklad programu s detekcí uživatelské události (stisk "horké" klávesy), příklad na součet a součin matic s použitím vnořených cyklů for
11. příklad na indexování polí pomocí ukazatelů, příklad na přehození pořadí bytů v proměnné typu int, příklad funkce pro součet dvou čísel, příklad funkce pro součet dvou polí, příklad na vhodné a nevhodné použití globální proměnné
12. vytvoření funkce pro generování hodnot funkce tlumeného kmitání, příklad programu pro výpočet parametrů RC členu s formátovaným uživatelským rozhraním pro zadávání vstupních údajů a pro tisk výsledků
13. vytvoření programu pro načtení a zobrazení libovolného souboru, vytvoření textového souboru s hodnotami obdélníkového signálu vygenerovanými jako suma lichých harmonických a následné načtení tohoto souboru do Excelu a zobrazení signálů v grafu, vygenerování libovolného signálu v Excelu a uložení do textového souboru s následným načtením do vytvořeného programu, který vypočte střední hodnotu, střední kvadratickou odchylku a nalezne minimum a maximum
14. vytvoření aplikace, která se skládá z více zdrojových souborů, tato aplikace generuje tři typy signálu podle zadaných parametrů, načež provádí výpočet signálových charakteristik generovaných signálů - studenti pracují na jednotlivých částech samostatně, pak se jednotlivé soubory spojí v jednu výslednou aplikaci.