Analisi di Immagini e Dati Biologici

Octave/Matlab

24 L2-2-1

Lavorare con gli m-files

● .m è l'estensione dei file dove vengono salvati gli script per Octave

● Sono file di testo ordinari– Editor consigliati:

● Windows: – Notepad– Notepad++ (http://notepad-plus-plus.org/)

● Linux:– Gedit– Kedit– JEdit– Emacs– vim

m-file

● Aggiunge una nuova funzione o un comando che esegue uno script– <nome>.m: digitando

● octave:1> <nome>– Raccomandato incapsulare gli script all'interno di

funzioni– Il nome della funzione deve corrispondere al nome

del file che precede '.m'– Non sono ammessi spazi o caratteri di

punteggiatura (segue le stesse regole dei nomi delle variabili)

Strutture di Controllo

● Programmando è sovente necessario usare strutture di controllo dell'esecuzione– Le strutture di controllo possono essere condizionali

come il caso della struttura if o switch– Oppure sono delle strutture di loop che indicano un

blocco di comandi da eseguire N volte (ciclo 'for'), oppure fino a quando una condizione è verificata (ciclo 'while')

Esecuzione Condizionale: if...else

● L'esecuzione di uno script avviene dalla prima linea in modo sequenziale. Se non ci sono errori ogni linea è interpretata ed eseguita.

● La struttura if...else...endif permette di eseguire in modo condizionale blocchi di istruzioni

● Forma più semplice

if (condizione)then-body

endif

Esecuzione Condizionale: if...else

● Come esprimere condizioni:– Operatori di confronto >, >=, ==, <, <=, !=, ~=– Operatori booleani || (OR), && (AND)

● Esempio:

if (a < 0 || a > 10)...codice da eseguire se valore di a esterno ad intervallo [0 10]

endif

Esecuzione Condizionale: if...else

● In caso ci sia codice alternativo da eseguire quando la condizione non è verificata

if (a < 0 || a > 10)

...codice da eseguire se valore di a esterno ad intervallo [0 10]

else ...codice da eseguire se valore di a esterno ad intervallo [0 10]

endif

Esecuzione Condizionale: if...else

● Controllo di casi multipli con elseif

if (rem (x,2) == 0) printf(“x è pari\n”); elseif (rem(x,3) == 0) printf(“x è dispari e divisibile per 3\n”); else print (“x è dispari\n”); endif

Controllo con switch

● Utile quando si deve decidere quale codice eseguire in base al valore di una variabile

● Analogie con if (..) … elseif …. elseif …. endifswitch (x)

case 1 fai_qualcosa (); case 2

fai_qualcosaltro();case 3 fai_qualcosaltro_ancora();otherwise altrimenti_fai_questo();

endswitch

Ciclo for

● Ripete un blocco di istruzioni n volte usando una variabile come contatore

● Esempio: stampiamo a terminale 20 valori della funzione esponenziale (exp) nell' intervallo [0, 4]X = linspace(0,4,20);

for p = [1:1:length(x)]

Y = exp(x(p));

printf (“ exp(%d) = %d\n”,x(p),Y);

endfor

Esercizio

● Lavoro volontario:– Cercare sul manuale la sintassi della funzione printf e spiegarla alla prossima lezione

● La funzione printf (e la sua variante fprintf) serve per generare output 'formattato'

● Utile per scrivere messaggi alla console sia per debugging che per informazione

● Queste funzioni ammettono un primo argomento 'stringa' dove viene spiegato quanti e quali argomenti verranno elencati in seguito

Ciclo while...endwhile

● Come per for anche questo ciclo ripete blocchi di comandi ma l'esecuzione è condizionata dalla verifica (ad ogni ciclo) di una condizione

● Le condizioni vengono scritte in modo del tutto analogo a quelle che controllano la struttura if

● E' semplice riscrivere l'esempio per for usando while

● Il ciclo while è utile quando non è possibile stabilire a priori o non è semplice capire quante volte una sequenza di comandi deve girare

Ciclo while...endwhile

● Ciclo for dell'esempio precedente riscritto con while

X = linspace(0,4,20);p = 1;while (p <= 20)

Y = exp(x(p));

printf (“ exp(%d) = %d\n”,x(p),Y);

p = p + 1;endwhile

Ciclo do...until

● Come per while il ciclo è controllato da una condizione argomento della parola chiave until– La differenza sostanziale sta nel fatto che questo

ciclo viene eseguito sempre almeno una volta– Il ciclo continua fino a quando la condizione

argomento di until diventa vera. (Mentre con il ciclo while si interrompe quando diventa falsa)

– Esempio: raccolta in un array dei valori di una funzione fino a quando la variazione del valore della funzione diventa < di un numero fissato

Ciclo do...until

● Raccogliamo N punti della funzione (1 – exp(-x)) tra 0 e un punto da stabilire.

● Condizioni: l'incremento della variabile indipendente x è fissato a 0.2

● Il ciclo continua fino a quando la differenza tra exp(x

i) e exp(x

i+1) diventa < 0.001

Ciclo do...until● Codice dell'esempiodx = 0.2;target_delta = 0.001;xtmp = 0;ytmp = 1 - exp(-xtmp);xp = yp = [ ];

do x = xtmp; y = ytmp; xp = [xp x]; yp = [yp y];

xtmp = x + dx; ytmp = 1 - exp(-xtmp);

delta = ytmp – y;until (delta < target_delta);yp

Condizioni Applicate a Vettori o Matrici● Proprietà degli operatori di confronto:

– Un confronto tra matrici è quella di applicare il confronto e restituire come risultato una matrice di 1 e 0, dove 1 segnala che che la condizione è verificata

A=[1 2 3; 3 -2 1; 5 -4 9];B=[3 2 1; 2 1 -2; 5 5 4];

A > Bans =

1 0 0 0 1 0 0 1 0

A < Bans =

0 0 1 1 0 1 0 0 1

Esempio di funzione: matshuffle

– Creiamo una funzione che riordina in modo casuale gli elementi di una matrice

● Usiamo il comando 'function'per dichiarare la funzione● Il codice della funzione deve essere chiuso dalla parola

chiave 'endfunction' ● Usiamo la funzione 'reshape' per trasformare la matrice

in un array● Riordineremo l'array creandone un altro e quindi usando

ancora 'reshape' rigenereremo una matrice con le stesse dimensione

Esempio: matshuffle.m

● La struttura generale saràfunction matrice_riordinata = matshuffle(matrice_input)%%% commenti per il comando 'help'%

linea comando 1 linea comando 2…. linea comando n

endfunction

Esempio: matshuffle.m Parte 1function shuffled_matrix = matshuffle(m)%% Riordina casualmente gli elementi di una matrice%% matshuffle(matrice_input)%% la matrice di input può avere dimensioni arbitrarie%

% prima di tutto stabiliamo la dimensione della matrice% usando 'size'. Questa funzione ritorna un vettore riga% contenente il numero di righe e di colonne della matrice

matrix_size = size(m);

% la funzione 'prod' ritorna il prodotto degli elementi di % un array. Se l'argomento è una matrice ritorna un array% contenente i prodotti per colonne

numero_elementi = prod(matrix_size);

Esempio: matshuffle.m Parte 2

% reshape ristruttura una matrice in una nuova matrice% avente dimensioni specificate. La funzione ammette% una forma %% reshape(matrix,n,m)%% dove le nuove dimensioni n ed m sono argomenti separati% oppure nella forma%% reshape(matrix,[n m])%% dove le nuove dimensioni sono contenute in un array riga

% collochiamo gli elementi della matrice in un vettore riga

elementi = reshape(m,1,numero_elementi);

Esempio: matshuffle.m Parte 3% procediamo con un loop tante volte quanti sono gli elementi meno 1% il loop for crea la variabile en che prenderà tutti i valori nella% sequenza 1,2,...., numero_elementi%% ad ogni ciclo prenderemo un numero intero casuale compreso tra% 1 e il numero di elementi ancora da randomizzare.% prenderemo quell'elemento e lo metteremo all'inizio dell'array% subito dopo gli elementi già randomizzati% Ci fermiamo quando rimane un elemento

for en = [1:numero_elementi-1]

% generiamo un numero casuale tra 1 e (numero_elementi - en + 1)

rndindex = en + floor((numero_elementi - en + 1) * rand());

% scambiamo ora l'elemento di indice en e quello generato casualmente

tmp = elementi(en); elementi(en) = elementi(rndindex); elementi(rndindex) = tmp; endfor

Esempio: matshuffle.m Parte 4

shuffled_matrix = reshape (elementi,matrix_size);

endfunction

Esempio: matshuffle.m all'operaoctave:1> m=magic(6)m = 35 1 6 26 19 24 3 32 7 21 23 25 31 9 2 22 27 20 8 28 33 17 10 15 30 5 34 12 14 16 4 36 29 13 18 11octave:2> sum(m)

111 111 111 111 111 111

octave:3> shuffled=matshuffle(m)shuffled = 17 12 10 28 32 22 2 3 27 30 8 25 33 21 34 24 4 20 31 11 7 26 19 6 18 35 36 15 29 13 5 16 14 9 23 1

Octave:4> sum(shuffled)ans =

106 98 128 132 115 87