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Benutzerdefinierte Funktionen
Benutzerdefinierte Funktionen
Für die Definition benutzerdefinierter Funktionen wurde eine eigene, minimale (Programmier-)Sprache entwickelt. In dieser Sprache können beliebig komplexe, mathematische Ausdrücke formuliert werden. Außerdem bietet sie die Möglichkeit der bedingten Ausführung anhand logischer Ausdrücke. Im Folgenden wird näher auf die Eigenschaften dieser Sprache eingegangen.
Bearbeiten benutzerdefinierter Funktionen
Steuerpfad: Hauptmenu: Simulation > Benutzerdefinierte Funktionen…
Es können benutzerdefinierte Funktionen zur Bearbeitung ausgewählt werden. Die Bearbeitung der jeweiligen Funktion ermöglicht das in der Abbildung dargestellten Dialogfenster Benutzerdefinierte Funktionen verwalten.
Abbildung: Bearbeiten der benutzerdefinierten Funktionen
Der obere Teil dient zur Festlegung des Namens und der Einheit eines Funktionswertes dieser Funktion. Ist der Name einmal bestimmt, so kann er nicht mehr geändert werden.
Der mittlere Teil umfasst ein großes Textfeld, in dem die Funktion als solche definiert werden kann. Der Text in diesem Feld wird farbig dargestellt, wobei verschiedenen Aspekten der Funktion verschiedene Farben zugeordnet werden (Syntaxhervorhebung). Schlüsselwörter werden beispielsweise blau dargestellt.
Im unteren Teil können vordefinierte Variablen, die z. B. Berechnungsergebnisse oder einfache Geometriedaten enthalten, oder mathematische Funktionen an der Stelle des Cursors in das Textfeld eingefügt werden. Da es 144 solcher vordefinierten Variablen gibt, stellt dies eine enorme Vereinfachung dar.
Im linken Teil des Dialoges können die benutzerdefinierten Funktionen verwaltet (erstellen, löschen) werden.
Beim Drücken auf Ok wird geprüft, ob die definierte Funktion ausgewertet werden kann. Sind syntaktische Fehler in der Funktion enthalten, so werden diese ausgegeben und die Fehlerstelle im Textfeld farblich markiert.
Mathematische Ausdrücke
Mathematische Ausdrücke repräsentieren einen (noch zu bestimmenden) Wert. In einem solchen Ausdruck können Variablen, mathematische Operatoren, vordefinierte Funktionen und Klammern beliebig verwendet werden. Die folgende Auflistung führt auf, welche Elemente in einem mathematischen Ausdruck verwendet werden kann, damit dieser den Anforderungen der benutzerdefinierten Funktionen genügt:
- Binäre Operatoren: In mathematischen Ausdrücken können fünf Operatoren für die Grundrechenarten Potenzieren (^), Multiplizieren (*), Dividieren (/), Addieren (+) und Subtrahieren (-) verwendet werden.
- Unäre Operatoren: Es ist nur das unäre Minus(-) als Operator definiert.
- Klammern: Mathematische Ausdrücke können beliebig geklammert werden.
- Variablen: In einem mathematischen Ausdruck können Variablen benutzt werden. Es gibt 144 vordefinierte Variablen und der Nutzer kann beliebige weitere Variablen anlegen und in einer Funktion benutzen.
- Vordefinierte Funktionen: Es können 13 grundlegende mathematische Funktionen wie die Sinus- oder Logarithmus-Funktion benutzt werden.
- Benutzerdefinierte Funktionen: Bereits definierte benutzerdefinierte Funktionen können ebenfalls verwendet werden.
Des Weiteren gibt es einige Rechenregeln, die dem Benutzer bekannt sein sollten, wenn er benutzerdefinierte Funktionen definieren möchte:
Präzedenz von Operatoren und Klammerung
- Die Rechenzeichen * und / binden stärker als + und -.
- Potenzen werden vorrangig ausgerechnet.
- Vordefinierte Funktionen binden stärker als der Potenzoperator.
- Inhalte, der in Klammern steht, wird zuerst ausgerechnet.
Assoziativität
Alle definierten binären Operatoren sind links-assoziativ. Das heißt, falls in einem Term mehrere Operatoren gleicher Präzedenz hintereinander stehen, so wird der Term von links nach rechts ausgewertet.
Beispiele
| $a^3+b^2+0.815$ | Gültiger Ausdruck |
| $42+(-7)$ | Gültiger Ausdruck (unäres Minus) |
| $\frac{a}{b}/3$ | Gültiger Ausdruck, er wird als $\frac{a/b}{3}$ ausgewertet! |
| $\sin(2) \cdot 3.1415$ | Gültiger Ausdruck, er entspricht $(\sin 2) \cdot 3.1415$ |
| $\sin(2 \cdot 3.1415)$ | Gültiger Ausdruck |
| $x^{1/2}$ oder $\sqrt{x}$ | Gültiger Ausdruck, Quadratwurzel von x |