Ключевые возможности Matlab
Язык MATLAB является высокоуровневым интерпретируемым языком программирования, включающим основанные на матрицах структуры данных, широкий спектр функций, интегрированную среду разработки, объектно-ориентированные возможности и интерфейсы к программам, написанным на других языках программирования.
Программы, написанные на MATLAB, бывают двух типов — функции и скрипты. Функции имеют входные и выходные аргументы, а также собственное рабочее пространство для хранения промежуточных результатов вычислений и переменных. Скрипты же используют общее рабочее пространство. Как скрипты, так и функции не компилируются в машинный код и сохраняются в виде текстовых файлов. Существует также возможность сохранять так называемые pre-parsed программы — функции и скрипты, обработанные в вид, удобный для машинного исполнения. В общем случае такие программы выполняются быстрее обычных, особенно если функция содержит команды построения графиков.
Основной особенностью языка MATLAB является его широкие возможности по работе с матрицами, которые создатели языка выразили в лозунге «думай векторно» (англ. Think vectorized).
· Платформонезависимый высокоуровневый язык программирования ориентированный на матричные вычисления и разработку алгоритмов
· Интерактивная среда для разработки кода, управления файлами и данными
· Функции линейной алгебры, статистики, анализ Фурье, решение дифференциальных уравнений и др.
· Богатые средства визуализации, 2-D и 3-D графика.
· Встроенные средства разработки пользовательского интерфейса для создания законченных приложений на MATLAB
· Средства интеграции с C/C++, наследование кода, ActiveX технологии
В базовый набор MatLab входят арифметические, алгебраические, тригонометрические и некоторые специальные функции, функции быстрого прямого и обратного преобразования Фурье и цифровой фильтрации, векторные и матричные функции. MatLab «умеет» выполнять операции с полиномами и комплексными числами, строить графики в декартовой и полярой системах координат, формировать изображения трехмерных поверхностей. MatLab имеет средства для расчета и проектирования аналоговых и цифровых фильтров, построения их частотных, импульсных и переходных характеристик и таких же характеристик для линейных электрических цепей, средства для спектрального анализа и синтеза.
Библиотека C Math (компилятор MatLab) является объектной и содержит свыше 300 процедур обработки данных на языке C. Внутри пакета можно использовать как процедуры самой MatLab, так и стандартные процедуры языка C, что делает этот инструмент мощнейшим подспорьем при разработке приложений (используя компилятор C Math, можно встраивать любые процедуры MatLab в готовые приложения).
Библиотека C Math позволяет пользоваться следующими категориями функций:
· решение линейных уравнений;
· разложение операторов и поиск собственных значений;
· нахождение обратной матрицы;
· вычисление матричного экспоненциала;
· функции beta, gamma, erf и эллиптические функции;
· основы статистики и анализа данных;
· быстрое преобразование Фурье (FFT);
· операции ввода-вывода файлов и т.д.
При этом все библиотеки MatLab отличаются высокой скоростью численных вычислений. Однако матрицы широко применяются не только в таких математических расчетах, как решение задач линейной алгебры и математического моделирования, обсчета статических и динамических систем и объектов. Они являются основой автоматического составления и решения уравнений состояния динамических объектов и систем. Именно универсальность аппарата матричного исчисления значительно повышает интерес к системе MatLab, вобравшей в себя лучшие достижения в области быстрого решения матричных задач. Поэтому MatLab давно уже вышла за рамки специализированной матричной системы, превратившись в одну из наиболее мощных универсальных интегрированных систем компьютерной математики.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
MatLab
MatLab — высокоуровневый интерпретируемый язык программирования вместе с пакетом прикладных программ и интегрированной средой для разработки, выполнения инженерных и математических расчетов, работы с матричными базами данных, визуализации.
«IT-специалист с нуля» наш лучший курс для старта в IT
MatLab как язык программирования создал в 1970-х годах Клив Моулер, декан факультета компьютерных наук в Университете Нью-Мексико. Разработка упрощала использование библиотек Linpack и EISPACK студентам, не умеющим программировать на языке Fortran. MatLab быстро распространился в других образовательных учреждениях США. После выступления в Стэнфордском университете с Кливом Моулером связался инженер Джон Литтл, который предложил учредить коммерческую компанию The MathWorks для развития языка и среды программирования.
Попробуйте 9 профессий за 2 месяца и выберите подходящую вам
Для чего нужен язык MatLab
MatLab включает матричные структуры данных, набор математических функций, объектно-ориентированные возможности и интерфейсы к программам, написанным на других языках программирования и пр. Среди самых часто используемых возможностей MatLab:
- математические вычисления и информационный анализ;
- визуализация данных в виде двух- и трехмерных графиков, динамических анимаций;
- программирование и разработка алгоритмов.
В основном MatLab используется в научных исследованиях и инженерных разработках. Например, он также применяется:
- в разработке автоматизированных систем управления в различных механизмах, от обычных стиральных машин до аэрокосмических комплексов;
- сборе и анализе различной финансовой информации (котировок акций, цен, процентов, доходов и т.д.), а также инвестиционной деятельности для прогнозирования ситуаций на биржах, оптимизации инвестиционных портфелей;
- проектировании и анализе нейронных сетей как в рамках фундаментальных исследований, так и для решения прикладных задач: распознавания образов, управления нелинейными системами, прогнозирования и т.д.;
- обработке и улучшении качества сигналов при разработке аудио- и видеооборудования, телекоммуникационных систем, медицинской диагностике (УЗИ, МРТ, КТ) а также в астрофизике, астрономии, геологии, геофизике и т.д.;
- в биологии, биоинформатике, генетике, эпидемиологии для построения математических моделей различных биологических процессов и организмов.
Курс для новичков «IT-специалист
с нуля» – разберемся, какая профессия вам подходит, и поможем вам ее освоить
Преимущества и недостатки
Преимущества
Легкость освоения. В сравнении с C/C++, Fortran и т.д. язык достаточно легко изучать. У него простой и интуитивно понятный синтаксис, а также масса сопроводительной документации от разработчиков. Для его использования оператору не обязательно быть профессиональным программистом.
Широкий функционал. Язык MatLab включает продвинутую библиотеку для обработки и построения графиков, интегрированные функции линейной алгебры (LAPACK, BLAS), быстрого преобразования Фурье (FFTW), работы с полиномами, базовой статистики, решения дифференциальных уравнений и пр.
Обновляемость. Основные обновления языка и всей среды программирования происходят два раза в год.
Преобразования в «быстрый» код. Программы, написанные на MatLab, можно перевести на C/C++ с помощью MatLab Coder.
Интегрированность. Большой выбор прикладных приложений от официальных и сторонних разработчиков расширяет возможности языка.
Большое научное сообщество. Язык MatLab используется во многих университетах и исследовательских институтах.
Недостатки
Перегруженность. Большое число команд и операторов существенно замедляют работу программ, написанных на MatLab (в последних версиях этот недостаток практически устранен). Данные хранятся в оперативной памяти в виде векторов, поэтому на быстродействие также сильно влияет скорость векторизации — преобразования данных в векторы и обратно, операции с ними.
Узкая направленность. Использовать MatLab можно только в его замкнутой экосистеме, на других программных платформах этот язык неэффективен.
Высокая стоимость. Программная среда распространяется платно. Для покупки по минимальной стоимости нужно быть студентом образовательного учреждения. Также алгоритмы являются проприетарными, поэтому просмотр кода большей их части недоступен.
Сочетание узкой специализации и высокой стоимости — основная причина, по которой программный пакет MatLab не получил широкого распространения.
Наш лучший курс для старта в IT. За 2 месяца вы пробуете себя в девяти разных профессиях: мобильной и веб-разработке, тестировании, аналитике и даже Data Science — выберите подходящую и сразу освойте ее.
