BookStation

 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ Πρόλογος .................................................................................................. 11 Μέρος Α: Στοιχεία Αλγοριθμικής................................................................ 15 1 Επίλυση προβλημάτων με Η/Υ............................................................ 19 1.1 Εισαγωγή........................................................................................... 19 1.2 Αλγόριθμοι-αλγοριθμικά προβλήματα ............................................ 20 1.3 Το μαθηματικό μοντέλο ................................................................... 26 1.4 Μελέτη αλγορίθμων......................................................................... 35 1.5 Μια αλγοριθμική γλώσσα................................................................. 39 2 Υπολογιστική πολυπλοκότητα ............................................................ 55 2.1 Εισαγωγή........................................................................................... 55 2.2 Γιατί θέλουμε αποτελεσματικούς αλγορίθμους .............................. 56 2.3 Συναρτήσεις υπολογιστικής πολυπλοκότητας ................................. 64 2.4 Πολυπλοκότητα της καλύτερης, μέσης και χείριστης περίπτωσης.. 75 2.5 Ασυμπτωτική πολυπλοκότητα.......................................................... 78 Μέρος Β: FORTRAN.................................................................................... 87 3 Η γλώσσα Προγραμματισμού FORTRAN.............................................. 95 3.1 Βασική «γραμματική» και «συντακτικό» της FORTRAN................... 95 3.2 Ένα απλό πρόβλημα μηχανικού ....................................................... 97 3.3 Τύποι δεδομένων............................................................................ 101 3.4 Είσοδος ? Έξοδος ............................................................................ 105 3.5 Βασική δομή προγράμματος .......................................................... 106 3.6 Ένα πολύ απλό πρόγραμμα............................................................ 107 3.7 Παράδειγμα .................................................................................... 109 4 Δηλώσεις τύπου, αναθέσεις και πράξεις ........................................... 111 4.1 Ανάθεση τιμών................................................................................ 111 4.2 Πραγματικοί αριθμοί...................................................................... 112 Πληροφορική για Μηχανικούς 6 4.3 Αριθμητικοί τελεστές της FORTRAN............................................... 113 4.4 Περί σφαλμάτων............................................................................. 116 4.5 Αριθμητικές μεταβλητές................................................................. 119 4.6 Λογικές μεταβλητές ........................................................................ 123 4.7 Αλφαριθμητικές μεταβλητές .......................................................... 125 4.8 Εκτύπωση κειμένου........................................................................ 125 4.9 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 127 5 Περί μορφοποίησης (Format) ........................................................... 137 5.1 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 139 6 Εγγενείς συναρτήσεις ....................................................................... 141 6.1 Εισαγωγή......................................................................................... 141 6.2 Εγγενείς συναρτήσεις ..................................................................... 142 6.3 Βασικές εγγενείς συναρτήσεις στη FORTRAN ................................ 142 6.4 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 149 7 Δομές Επανάληψης .......................................................................... 153 7.1 Βασική μορφή δομής επανάληψης ................................................ 153 7.2 Δομή DO με μετρητή....................................................................... 155 7.3 Δομή WHILE DO και DO WHILE....................................................... 157 7.4 Ατέρμονοι βρόχοι ........................................................................... 159 7.5 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 160 8 Δομές επιλογής ................................................................................ 165 8.1 Εισαγωγή......................................................................................... 165 8.2 Μεταβλητές και σταθερές λογικού τύπου ..................................... 166 8.3 Λογικοί τελεστές ............................................................................. 166 8.4 Σχεσιακοί τελεστές.......................................................................... 167 8.5 Λογικές εκφράσεις.......................................................................... 168 8.6 Εντολές ελέγχου («IF») ................................................................... 168 8.7 Ομάδα εντολών ελέγχου IF............................................................. 169 Πίνακας Περιεχομένων 7 8.8 Δομή των εμφωλευμένων ομάδων εντολών IF.............................. 172 8.9 Η συνθήκη CASE.............................................................................. 174 8.10 Έξοδος από βρόχους μέσω των EXIT και CYCLE ............................. 176 8.11 Παρωχημένα χαρακτηριστικά της FORTRAN 77............................. 177 8.12 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 179 9 Πίνακες ............................................................................................ 187 9.1 Εισαγωγή......................................................................................... 187 9.2 Τι είναι πίνακας .............................................................................. 187 9.3 Δηλώσεις πινάκων .......................................................................... 190 9.4 Δημιουργία πινάκων....................................................................... 194 9.5 Διανυσματικοί δείκτες .................................................................... 195 9.6 Υποπίνακες...................................................................................... 196 9.7 Πράξεις πινάκων και εκχωρήσεις τιμών......................................... 197 9.8 Χρήση περιοχών πινάκων: αποφυγή βρόχων DO .......................... 198 9.9 Δυναμικοί πίνακες .......................................................................... 200 9.10 Η εντολή WHERE............................................................................. 201 9.11 Η εντολή FORALL............................................................................. 203 9.12 Εγγενείς συναρτήσεις πινάκων....................................................... 206 9.13 Ένα συχνό λάθος............................................................................. 209 9.14 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 211 10 Είσοδος/έξοδος, Αρχεία.................................................................... 219 10.1 Εισαγωγή......................................................................................... 219 10.2 Αριθμός μονάδας (unit number) .................................................... 219 10.3 Διαχείριση αρχείων ........................................................................ 221 10.4 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 223 11 Διαδικασίες: Συναρτήσεις και Υπορουτίνες....................................... 227 11.1 Εισαγωγή......................................................................................... 227 11.2 Κύριο πρόγραμμα και υποπρογράμματα....................................... 228 Πληροφορική για Μηχανικούς 6 4.3 Αριθμητικοί τελεστές της FORTRAN............................................... 113 4.4 Περί σφαλμάτων............................................................................. 116 4.5 Αριθμητικές μεταβλητές................................................................. 119 4.6 Λογικές μεταβλητές ........................................................................ 123 4.7 Αλφαριθμητικές μεταβλητές .......................................................... 125 4.8 Εκτύπωση κειμένου........................................................................ 125 4.9 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 127 5 Περί μορφοποίησης (Format) ........................................................... 137 5.1 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 139 6 Εγγενείς συναρτήσεις ....................................................................... 141 6.1 Εισαγωγή......................................................................................... 141 6.2 Εγγενείς συναρτήσεις ..................................................................... 142 6.3 Βασικές εγγενείς συναρτήσεις στη FORTRAN ................................ 142 6.4 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 149 7 Δομές Επανάληψης .......................................................................... 153 7.1 Βασική μορφή δομής επανάληψης ................................................ 153 7.2 Δομή DO με μετρητή....................................................................... 155 7.3 Δομή WHILE DO και DO WHILE....................................................... 157 7.4 Ατέρμονοι βρόχοι ........................................................................... 159 7.5 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 160 8 Δομές επιλογής ................................................................................ 165 8.1 Εισαγωγή......................................................................................... 165 8.2 Μεταβλητές και σταθερές λογικού τύπου ..................................... 166 8.3 Λογικοί τελεστές ............................................................................. 166 8.4 Σχεσιακοί τελεστές.......................................................................... 167 8.5 Λογικές εκφράσεις.......................................................................... 168 8.6 Εντολές ελέγχου («IF») ................................................................... 168 8.7 Ομάδα εντολών ελέγχου IF............................................................. 169 Πίνακας Περιεχομένων 7 8.8 Δομή των εμφωλευμένων ομάδων εντολών IF.............................. 172 8.9 Η συνθήκη CASE.............................................................................. 174 8.10 Έξοδος από βρόχους μέσω των EXIT και CYCLE ............................. 176 8.11 Παρωχημένα χαρακτηριστικά της FORTRAN 77............................. 177 8.12 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 179 9 Πίνακες ............................................................................................ 187 9.1 Εισαγωγή......................................................................................... 187 9.2 Τι είναι πίνακας .............................................................................. 187 9.3 Δηλώσεις πινάκων .......................................................................... 190 9.4 Δημιουργία πινάκων....................................................................... 194 9.5 Διανυσματικοί δείκτες .................................................................... 195 9.6 Υποπίνακες...................................................................................... 196 9.7 Πράξεις πινάκων και εκχωρήσεις τιμών......................................... 197 9.8 Χρήση περιοχών πινάκων: αποφυγή βρόχων DO .......................... 198 9.9 Δυναμικοί πίνακες .......................................................................... 200 9.10 Η εντολή WHERE............................................................................. 201 9.11 Η εντολή FORALL............................................................................. 203 9.12 Εγγενείς συναρτήσεις πινάκων....................................................... 206 9.13 Ένα συχνό λάθος............................................................................. 209 9.14 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 211 10 Είσοδος/έξοδος, Αρχεία.................................................................... 219 10.1 Εισαγωγή......................................................................................... 219 10.2 Αριθμός μονάδας (unit number) .................................................... 219 10.3 Διαχείριση αρχείων ........................................................................ 221 10.4 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 223 11 Διαδικασίες: Συναρτήσεις και Υπορουτίνες....................................... 227 11.1 Εισαγωγή......................................................................................... 227 11.2 Κύριο πρόγραμμα και υποπρογράμματα....................................... 228 Πληροφορική για Μηχανικούς 8 11.3 Ορίσματα εισόδου και εξόδου ....................................................... 238 11.4 Οι πίνακες ως ορίσματα σε υποπρογράμματα .............................. 240 11.5 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 241 Μέρος Γ: MATLAB .................................................................................... 251 12 Βασικά στοιχεία ΜATLAB ................................................................. 257 12.1 Το περιβάλλον εργασίας MATLAB.................................................. 257 12.2 Περί μεταβλητών ............................................................................ 259 12.3 Αριθμοί, πράξεις και τελεστές ........................................................ 263 12.4 Όλα είναι πίνακες ........................................................................... 267 12.5 Εγγενείς συναρτήσεις στο MATLAB................................................ 271 12.6 Εντολές χώρου εργασίας ................................................................ 274 12.7 Structs: ένα νέο είδος δεδομένων.................................................. 279 12.8 Παραδείγματα και ασκήσεις .......................................................... 282 13 Μητρώα στο MATLAB....................................................................... 283 13.1 Δημιουργία πινάκων....................................................................... 283 13.2 Πράξεις σε πίνακες ......................................................................... 286 14 Γραφικές παραστάσεις ..................................................................... 293 14.1 Δισδιάστατες γραφικές παραστάσεις ............................................ 293 14.2 Τρισδιάστατες γραφικές παραστάσεις........................................... 307 14.3 Σύνοψη συναρτήσεων κατασκευής γραφικών παραστάσεων....... 316 14.4 Παραδείγματα γραφικών παραστάσεων ....................................... 320 15 MATLAB για γενική χρήση ................................................................ 329 15.1 Επίλυση γραμμικών συστημάτων................................................... 329 15.2 Πολυώνυμα..................................................................................... 333 15.3 Υπολογισμός ολοκληρωμάτων ....................................................... 339 15.4 Συμβολικές μεταβλητές και συναρτήσεις ...................................... 342 15.5 Αριθμητική επίλυση αλγεβρικών εξισώσεων................................. 352 15.6 Μετασχηματισμός Fourier.............................................................. 354 Πίνακας Περιεχομένων 9 15.7 Διαφορικές εξισώσεις..................................................................... 359 16 Προγραμματισμός στο MATLAB........................................................ 367 16.1 M ? Files.......................................................................................... 367 16.2 Συναρτήσεις .................................................................................... 369 16.3 Είσοδος ? έξοδος ............................................................................ 374 16.4 Προγραμματιστικές δομές.............................................................. 378 16.5 Αποδοτικός προγραμματισμός....................................................... 390 16.6 Παραδείγματα και ασκήσεις .......................................................... 392 17 Παραδείγματα και εφαρμογές MATLAB............................................ 403 17.1 Βολή στο μπάσκετ........................................................................... 403 17.2 Είσοδος και διαχείριση δεδομένων................................................ 410 17.3 Μέθοδος Jacobi .............................................................................. 413 17.4 Αρμονικές ταλαντώσεις .................................................................. 421 17.5 Το φαινόμενο Runge....................................................................... 431 18 Simulink ........................................................................................... 441 18.1 Γενικά.............................................................................................. 441 18.2 Βασικά δομικά στοιχεία Simulink................................................... 444 18.3 Παραδείγματα ................................................................................ 447 Μέρος Δ: Προβλήματα και Εφαρμογές..................................................... 461 19 Προβλήματα-εφαρμογές με λύσεις................................................... 463 19.1 Ανάλυση αλγορίθμων..................................................................... 464 19.2 Δυαδικοί αριθμοί............................................................................ 469 19.3 Ημερομηνίες ................................................................................... 470 19.4 Υπολογισμός σειράς sin(x).............................................................. 472 19.5 Ακολουθία Fibonacci....................................................................... 474 19.6 Σπειροειδής πίνακας αριθμών ....................................................... 478 19.7 Κανόνας τραπεζίου......................................................................... 481 19.8 Μέθοδος της διχοτόμησης ............................................................. 484 Πληροφορική για Μηχανικούς 8 11.3 Ορίσματα εισόδου και εξόδου ....................................................... 238 11.4 Οι πίνακες ως ορίσματα σε υποπρογράμματα .............................. 240 11.5 Παραδείγματα κεφαλαίου.............................................................. 241 Μέρος Γ: MATLAB .................................................................................... 251 12 Βασικά στοιχεία ΜATLAB ................................................................. 257 12.1 Το περιβάλλον εργασίας MATLAB.................................................. 257 12.2 Περί μεταβλητών ............................................................................ 259 12.3 Αριθμοί, πράξεις και τελεστές ........................................................ 263 12.4 Όλα είναι πίνακες ........................................................................... 267 12.5 Εγγενείς συναρτήσεις στο MATLAB................................................ 271 12.6 Εντολές χώρου εργασίας ................................................................ 274 12.7 Structs: ένα νέο είδος δεδομένων.................................................. 279 12.8 Παραδείγματα και ασκήσεις .......................................................... 282 13 Μητρώα στο MATLAB....................................................................... 283 13.1 Δημιουργία πινάκων....................................................................... 283 13.2 Πράξεις σε πίνακες ......................................................................... 286 14 Γραφικές παραστάσεις ..................................................................... 293 14.1 Δισδιάστατες γραφικές παραστάσεις ............................................ 293 14.2 Τρισδιάστατες γραφικές παραστάσεις........................................... 307 14.3 Σύνοψη συναρτήσεων κατασκευής γραφικών παραστάσεων....... 316 14.4 Παραδείγματα γραφικών παραστάσεων ....................................... 320 15 MATLAB για γενική χρήση ................................................................ 329 15.1 Επίλυση γραμμικών συστημάτων................................................... 329 15.2 Πολυώνυμα..................................................................................... 333 15.3 Υπολογισμός ολοκληρωμάτων ....................................................... 339 15.4 Συμβολικές μεταβλητές και συναρτήσεις ...................................... 342 15.5 Αριθμητική επίλυση αλγεβρικών εξισώσεων................................. 352 15.6 Μετασχηματισμός Fourier.............................................................. 354 Πίνακας Περιεχομένων 9 15.7 Διαφορικές εξισώσεις..................................................................... 359 16 Προγραμματισμός στο MATLAB........................................................ 367 16.1 M ? Files.......................................................................................... 367 16.2 Συναρτήσεις .................................................................................... 369 16.3 Είσοδος ? έξοδος ............................................................................ 374 16.4 Προγραμματιστικές δομές.............................................................. 378 16.5 Αποδοτικός προγραμματισμός....................................................... 390 16.6 Παραδείγματα και ασκήσεις .......................................................... 392 17 Παραδείγματα και εφαρμογές MATLAB............................................ 403 17.1 Βολή στο μπάσκετ........................................................................... 403 17.2 Είσοδος και διαχείριση δεδομένων................................................ 410 17.3 Μέθοδος Jacobi .............................................................................. 413 17.4 Αρμονικές ταλαντώσεις .................................................................. 421 17.5 Το φαινόμενο Runge....................................................................... 431 18 Simulink ........................................................................................... 441 18.1 Γενικά.............................................................................................. 441 18.2 Βασικά δομικά στοιχεία Simulink................................................... 444 18.3 Παραδείγματα ................................................................................ 447 Μέρος Δ: Προβλήματα και Εφαρμογές..................................................... 461 19 Προβλήματα-εφαρμογές με λύσεις................................................... 463 19.1 Ανάλυση αλγορίθμων..................................................................... 464 19.2 Δυαδικοί αριθμοί............................................................................ 469 19.3 Ημερομηνίες ................................................................................... 470 19.4 Υπολογισμός σειράς sin(x).............................................................. 472 19.5 Ακολουθία Fibonacci....................................................................... 474 19.6 Σπειροειδής πίνακας αριθμών ....................................................... 478 19.7 Κανόνας τραπεζίου......................................................................... 481 19.8 Μέθοδος της διχοτόμησης ............................................................. 484 Πληροφορική για Μηχανικούς 10 19.9 Βολή στο γκολφ .............................................................................. 491 19.10 Ταξινόμηση ..................................................................................... 494 19.11 Mandelbrot Fractal ......................................................................... 498 19.12 Καμπύλη Koch................................................................................. 503 19.13 Robot............................................................................................... 507 19.14 Έλεγχος Sudoku............................................................................... 513 19.15 Παραγωγή παιδικών σωσιβίων ...................................................... 519 19.16 Το παιχνίδι της ζωής ....................................................................... 523 19.17 Προσομοιώσεις............................................................................... 528 19.18 Υπολογισμός του αριθμού π από τυχαίους αριθμούς ................... 536 19.19 Επεξεργασία αρχείου ήχου............................................................. 539 19.20 Επεξεργασία εικόνας ...................................................................... 542 19.21 Ψυχόμενο φλιτζάνι καφέ................................................................ 545 19.22 Τυχαίος βηματισμός ....................................................................... 549 20 Προτεινόμενες ασκήσεις................................................................... 555 20.1 Ασκήσεις FORTRAN......................................................................... 555 20.2 Ασκήσεις MATLAB........................................................................... 564 21 Παράρτημα Α: Πίνακας ASCII............................................................ 577 22 Παράρτημα Β: Ελεύθερο λογισμικό FORTRAN................................... 579 22.1 PHOTRAN: ένα ελεύθερο λογισμικό για τη FORTRAN.................... 579 23 Παράρτημα Γ: Ελεύθερο λογισμικό συναφές του MATLAB ................ 587 23.1 Octave ............................................................................................. 587 23.2 Fenics .............................................................................................. 588 23.3 Scilab ............................................................................................... 589 24 Παράρτημα Δ: Ευρετήριο εντολών FORTRAN .................................... 591 25 Παράρτημα E: Ευρετήριο εντολών MATLAB ...................................... 595

Πρόκειται για την δεύτερη βελτιωμένη έκδοση του βιβλίου του κου Κ. Καρατζά, "Πληρορφορική για Μηχανικούς". Αφορά κάθε Μηχανικό που χρησιμοποιεί  Η/Υ. Εκτός από τις γενικές αρχές αλγοριθμικής και προγραμματισμού σε  FORTRAN 90/95 περιλαμβάνει και ένα σύνολο από προβλήματα-θέματα για τα οποία παρέχονται λύσεις σε FORTRAN και MATLAB. Το βιβλίο είναι βασικό εγχειρίδιο των φοιτητών του Τμήματος Μηχανολόγων  Μηχανικών της Πολυτεχνικής Σχολής του ΑΠΘ.