Recent Changes - Search:
NB! AtiWiki on hallatav tudengite poolt ning ei ole teaduskonna ametlik infoallikas. Siin olev info võib olla vale. Palun arvestage sellega!




muuda menüüd

Main / CompTools

Matemaatika ja informaatikaga seotud programmid

Matemaatika ning informaatika õppimiseks on olemas palju programme, keskkondi ning teisi erinevaid abivahendeid. Mõned neist on tehtud eelkõige hariduslikul eesmärgil, teised on tänapäevase matemaatiku ja statistiku igapäevasteks töövahenditeks. Kuigi paljud neist on küllalt kallid (suurusjärgus 1000 EUR litsents), siis sellest hoolimata on Tartu Ülikooli kasutuses palju erinevaid programme. Oleks kahju kui need teadmatuse tõttu aktiivset kasutust ei leiaks!

Arvutuskeskondade lakmustest

Kui teid on kunagi tabanud küsimus:

  • Kuidas leida veidraid piirväärtusi ja integraale?
  • Kuidas lahendada 100 muutujaga lineaarset võrrandisüsteemi?
  • Milline on differentsiaalvõrrandi y' = y + 4x lahend?
  • Kuidas näeb välja funktsioon y=x \cos x graafik?
  • Kuidas leida diskreetset Fourier' teisendust?
  • Milline on signaali (aegrea) spekter?
  • Kuidas approksimeerida eksperimentaalselt leitud jaotust?

Siis olete potensiaalne arvutuskeskondade kasutaja. Kui aga ükski neist küsimustest pole teile tuttav, siis pole te matemaatikat õppinud.

Mida aeg edasi, seda vähem on teil aega otsida raamatutest lahendusi ning implementeerida erinevaid arvutusalgoritme. Enamus neist on juba ammu enne teid leiutatud ning paljud neist on pidanud vastu kümnete aastate pikkusele praktikale. Vaid haruharva võib üksiküritaja lahendus olla parem kommertstarkvarast. Seega on jalgratta leiutamise vältimiseks oluline teada, mida erinevad arvutuskeskonnad pakuvad.

Reeglina saab arvutuskeskonnad jagada kolme klassi, vaata ka suurt erinevate keskondade omadusi käsitlevat võrdlustesti.

Sümbolarvutuspaketid

Sümbolarvutuspaketid on loodud avaldiste lihtsustamiseks ning erinevate võrrandite lahendamiseks. Leitud lahendused esitatakse elementaarfunktsioonide kombinatsioonina. Enamasti saab teha ka numbrilisi arvutusi, aga nende efektiivsus on oluliselt väiksem kui numbriliste meetodite jaoks disainitud keskondades.

  • Mathematica on lihtsa ja mugava kasutusliidesega, rikka ning mneumoonilise funktsionaalsusega sümbolarvutuskeskond, mis on eelkõige sobilik avaldiste manipuleerimiseks, probleemide analüütiliseks lahendamiseks. Mathematica peamiseks puuduseks on programmeerimisvaenulik süntaks, halvasti organiseeritud dokumentatsioon ning ebamugavad visualiseerimisvõimalused (Jääb selgelt alla Maple'ile, MatLab'ile ning Mupad'ile)
  • Maple on lihtsa ja mugava kasutusliidesega,rikka ning mneumoonilise funktsionaalsusega sümbolarvutuskeskond, mis on eelkõige sobilik avaldiste manipuleerimiseks, probleemide analüütiliseks lahendamiseks. Erinevalt Mathematica-st on Maple süntaks oluliselt programmerijasõbralikum. Halbu külgi ei tea, kuigi neid kindlasti on.
  • MuPad on vaese mehe sümbolarvutuspakett. Tema eelis on eelkõige hind: vanemad MuPad-i versioonid on Linux-i all tasuta ning uuemate hind on ca 10 korda väiksem kui turuliidrite Maple ning Mathematica oma. MuPad-il on kasutajavaenulik Command Line tüüpi graafiline kasutajaliides, ebaloogilised ning raskesti õpitavad funktsioonide nimed, disfunktsionaalne dokumentatsioon. Õnneks on süntaks programmerimiseks sobilik.
  • Tudengi valik: Pari/GP on väike ja tasuta, kuid samas väga armas ja lihtne vidin, mis on hea mat. analüüsi, lineaaralgebra ja arvuteooria ülesannete jaoks. Oskab töötada maatriksitega, ridadega, polünoomidega, elliptiliste kõveratega, p-aadiliste arvudega, täisarvude ja polünoomide ringidega; numbriliselt arvutab integrale, arendab funktsioonid ritta, kontrollib algarvulisust, jne. On installitud math.ut.ee-s.

Arvutuspaketid numbrilisteks arvutusteks

Seda tüüpi arvutuskeskonnad on loodud eelkõige arvutusalgoritmide kiireks prototüüpimiseks. Erinevalt klassikalistest programmerimiskeeltest Fortran ja C on neis palju funktsioone programmerija eest realiseeritud. Neist olulisemad on mitmed maatriks- ja vektoroperatsioonid ning paljude primitiividega graafikakeel. Seetõttu saab programmmerija keskenduda eelkõige algoritmi kui sellise testimisele. Ka väljundi visualiseerimine on palju lihtsam, sest paljud olulised graafikud on realiseeritud.

  • Matlab on numbriliste arvutuste lingua franca, mis on de-facto standard inseneride ja tööstusmatemaatikute seas, numbriliste arvutustega seotud valdkondades, füüsikute ning ka masinõppimisega tegelevate vahel. Matlabi keel on lihtne ja selge, enamus saab seda endale selgeks poole tunniga. Põhilised andmestruktuurid on maatriks ja cell, mis lubavad mugavalt töödelda tabelandmeid. Maatriksite töötlemiseks on Matlabil mugav süntaks. MatLab-i teisteks tugevaks külgedeks on visualiseerimine (kasutusmugavuselt enamustest pakettidest valgusaastaid ees) ning programmerimisele orienteertus (sisse ehitud debugging). Matlab-i suurimaks nõrkuseks on kasutajavaenulik graafiline Command Line interface. MatLabi peale on ehitatud mitmeid teisi rakenduskihte nagu näiteks SimuLink.
  • SciLab ja Octave on MatLabi kergekaalulised ja tasuta alternatiivid Scilab on natuke rohkem võimalusterikas ja kasutajasõbraliku IDE-ga (vähemalt Windows-is), ning on seega algaja arvutikasutaja jaoks vist soovitatavam. SciLabi ja Octave peamisteks miinusteks on väiksem funktsionaalsus, mis võib harvadel juhtudel kasutaja hulluks ajada.
  • MathCad ja StudyWorks on pedagoogilise orientatsiooniga peamiselt numbrilisteks arvutusteks mõeldud paketid. Nenede suunitlus on ühekorraga nende tugevaim eelis ning suurim nõrkus. Ilus graafiline kasutusliides on ideaalne algajale, kuid graafiline orienteeritus muudab selles programmerimise võimatuks. Ka on keskonnal tõsiseid jõudlusprobleeme võrreldes MatLab-ga.
  • Tudengi valik: Scilab.

Statistikaprogrammid

Ühe olulise numbriliste meetodite alamklassi moodustavad statistilised algoritmid. Seetõttu on olemas palju arvutuskeskondi, mis on peamiselt mõeldud statistiliste arvutuste tegemiseks. Need keskonnad võimaldavad eelkõige lihtsalt leida erinevate admehulkade olulisi tunnuseid ning neid visualiseerida. Ka saab katsetada erinevaid statistilisi mudeleid ja meetodeid, mis on kaasas erinevates pakettides.

  • SAS on Tartus domineerivat kasutust leidev professionaalne statistikapakett.
  • GNU R on statistikute lemmik. Kuigi ta keel on [minu arust -KT] veidi ebatavalisem kui Matlabi oma, oskab ta joonistada ilusaid pilte ja teha peaaegu kõike mida statistiku hing ihaldada võib. Statistikule on seega R-i tundmine peaaegu kohustuslik. Süsteem ise on tasuta.
  • Tudengi valik: Excel on küll tabelarvutusprogramm, mille funktsionaalsus katab peamised statistika valdkonnad. Kasutajaliides on mugav ning arusaadav ning kõik meist on seda kasutanud.

Abivahendid programmerimiseks

Siia peaks panema midagi CVS-ist, Subversion-ist ja muust sellisest

Edit - History - Print - Recent Changes - RSS - Search
Page last modified on November 03, 2008, at 01:36 PM