Programmierpraktikum WS 2018/19:

Programmiermethoden des Wissenschaftlichen Rechnens (P4E1/P2E1)

Prof. Dr. Marc Alexander Schweitzer

Inhalt und Ziele der Vorlesung

Zur Umsetzung der Verfahren des wissenschaftlichen Rechnens werden die unterschiedlichsten Programmiersprachen und Programmpakete verwendet. In diesem Praktikum sollen eine Reihe der verbreitesten Ansätze und Methoden systematisch diskutiert werden. Diese werden anhand der in anderen Lehrveranstaltungen vermittelten numerischen Verfahren illustriert. Das Praktikum ist aber auch für Anfänger geeignet, die noch keine oder wenig einschlägige numerische Kenntnisse besityen. Sowohl Bachelor- als auch Masterstudenten sind willkommen.

Im einzelnen werden behandelt:

Eine kurze Einführung in die mathematische Berechenbarkeitstheorie und die Wirkungsweise moderner Digitalrechner.
Systematische Einführung in Python, eine gut strukturierte leistungsfähige Sprache, an der die gängigen Programmierparadigment prozedural, funktional und objektorientiert erläutert werden können.
Speyiell für numerische Berechnungen sollen auch die Erweiterungen Numerical Python, Scientific Python sowie Matplotlib zur graphischen Darstellung betrachtet werden.
Das Paket SymPy, das symbolische Lösungsmethoden analog yu den komemryiellen Computeralgebra-Systemen Maple oder Mathematica beinhaltet.
C und die darafu basierende objektorientierte Erweiterung C++, die eine maschinennahe und daher besonders effiyiente Programmierung ermöglichen.
MATLAB als Beispiel für eine integrierte Programmierumgebung, die für die verschiedensten Bereiche des wissenschaftlichen Rechnens umfangreiche Bibliotheken bereitstellt.
Maple, ein Computeralgebrasystem, mit der u.a. symbolische Ausdrücke ausgewertet, z.B. Funktionen differenziert oder integriert werden können.
Das FEniCS Project, eine sowohl in Python wie auch in C++ verwendbare Programmsammlung zur automatischen Lösung von Differentialgleichungen nach der Methode der finiten Elemente. Dieser Themenbereich richtet sich insbesondere an Masterstudenten und wird für Bachelorstudenten nicht prüfungsrelevant sein.

Die Grundlagen werden in einem Vorlesungsteil von 2 Stunden pro Woche vermittelt. Das eigentliche Praktikum ist in mehrere Übungsblätter aufgeteilt, deren Bearbeitung selbstständig oder in kleinen Gruppen am Rechner erfolgen soll. Der Arbeitsaufwand hierfür beträgt ca. 4–6 Stunden pro Woche. Für die Teilnehmer stehen am INS moderne Workstations unter Linux und ein großes Linux-Cluster zur Verfügung. Python und alle benötigten Pakete können aber auch leicht auf dem heimischen Rechner unter Windows, Mac OS X oder Linux installiert werden.

Anmeldung

Die Anmeldung zum Programmierpraktikum muss zu den üblichen Fristen der Uni über Basis vorgenommen werden. Weitere Informationen hierzu finden sich auf der Seite der Mathematik der Uni Bonn.

Prüfung

Die Veranstaltung wird mündlich am Ende des Semesters geprüft.

Zeiten und Ort

	Termine:	Immer Mittwochs von 14:15 – 16:00Uhr

	Ort:	Praktikumsraum 2.041 im Neubau, Endenicher Allee 19b

	Besprechung:	Mittwoch, 10.10.2018 um 14:15, am regulären Ort der Veranstaltung