MATLAB, skrót od "Matrix Laboratory", to język programowania wysokiego poziomu oraz interaktywne środowisko, które zostało zaprojektowane głównie do obliczeń numerycznych, analizy danych, rozwoju algorytmów i wizualizacji. Oferuje platformę dla inżynierów i naukowców do wykonywania manipulacji macierzami, rysowania funkcji i danych, implementacji algorytmów oraz tworzenia interfejsów użytkownika. Głównie wykorzystywany w akademii i przemyśle do badań naukowych, przetwarzania sygnałów, systemów sterowania i uczenia maszynowego, MATLAB zyskał reputację dzięki bogatemu zestawowi narzędzi, które rozszerzają jego funkcjonalność.
MATLAB został stworzony w późnych latach 70. przez Cleve'a Molera, matematyka i informatyka, jako prosty interfejs dla bibliotek LINPACK i EISPACK do numerycznej algebry liniowej. Początkowo miał być używany w nauczaniu i nie był szeroko dystrybuowany. Jednak szybko zyskał popularność wśród studentów i badaczy, co skłoniło Molera do współzałożenia firmy MathWorks w 1984 roku, gdzie MATLAB został skomercjalizowany i dalej rozwijany.
W latach 90. i 2000. MATLAB zyskał na popularności, szczególnie w dziedzinach inżynieryjnych, dzięki łatwości użycia i potężnym wbudowanym funkcjom. W tym czasie MathWorks wydał liczne narzędzia dostosowane do konkretnych zastosowań, takie jak Simulink do modelowania, symulacji i systemów sterowania, które stały się niezbędną częścią ekosystemu MATLAB.
W 2023 roku MATLAB pozostaje dominującym narzędziem do obliczeń numerycznych i jest szeroko stosowany w akademii, przemyśle i badaniach. Oprogramowanie ewoluowało, aby wspierać nowoczesne paradygmaty programowania, w tym programowanie obiektowe i naukę o danych. Ciągłe aktualizacje MATLABa nadal zwiększają jego możliwości, z rosnącym naciskiem na integrację funkcji AI i uczenia maszynowego.
MATLAB zasadniczo operuje na macierzach i tablicach, co czyni go szczególnie potężnym narzędziem do algebry liniowej.
A = [1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9]; % Tworzenie macierzy 3x3
Operacje element-wise są wykonywane za pomocą operatora kropkowego, co pozwala na manipulację tablicami bez potrzeby używania jawnych pętli.
B = A .* 2; % Mnożenie każdego elementu A przez 2
MATLAB obsługuje instrukcje sterujące, takie jak if-else i pętle for, co poprawia strukturę kodu.
if B(1,1) > 5
disp('Większe niż 5');
else
disp('Mniejsze lub równe 5');
end
Funkcje są definiowane za pomocą słowa kluczowego function, co pozwala na programowanie modularne.
function result = square(x)
result = x^2;
end
MATLAB doskonale radzi sobie z wizualizacją, oferując wbudowane funkcje do tworzenia różnych typów wykresów.
x = 0:0.1:10; % Definiowanie wartości x
y = sin(x); % Obliczanie wartości y
plot(x, y); % Tworzenie wykresu
Odczyt i zapis do plików można łatwo zrealizować za pomocą wbudowanych funkcji, takich jak load i save.
save('data.mat', 'A'); % Zapisanie macierzy A do pliku .mat
Tablice komórkowe mogą zawierać różne typy danych, co pozwala na elastyczne struktury danych.
C = {1, 'tekst', [1, 2, 3]}; % Tworzenie tablicy komórkowej z mieszanymi typami danych
Struktury zapewniają sposób grupowania danych pod jedną zmienną z nazwanymi polami.
S.name = 'Alicja';
S.age = 25; % Tworzenie struktury z polami 'name' i 'age'
MATLAB wspiera programowanie obiektowe, umożliwiając użytkownikom definiowanie klas i obiektów.
classdef MyClass
properties
Name
end
methods
function obj = MyClass(name)
obj.Name = name;
end
end
end
Dzięki wprowadzeniu funkcji anonimowych, MATLAB może wspierać style programowania funkcyjnego.
f = @(x) x^2; % Definiowanie funkcji anonimowej
result = f(5); % Wywołanie funkcji
Głównym zintegrowanym środowiskiem programistycznym (IDE) MATLAB jest sam MATLAB, który oferuje przyjazny interfejs z funkcjami takimi jak edytor, okno poleceń i przeglądarka przestrzeni roboczej. MathWorks oferuje również Live Editor, który umożliwia interaktywne kodowanie z formatowanym wyjściem.
MATLAB zasadniczo działa jako język interpretowany. Jednak użytkownicy mogą kompilować kod MATLAB do samodzielnych aplikacji za pomocą MATLAB Compiler, co pozwala na dystrybucję bez potrzeby posiadania licencji MATLAB.
Aby zbudować projekt w MATLAB, użytkownicy mogą tworzyć skrypty (.m pliki) lub funkcje i organizować je w folderach. MATLAB wspiera zintegrowane zarządzanie projektami za pomocą funkcji "MATLAB Projects", co ułatwia organizację kodu, danych i wyników.
MATLAB jest szeroko stosowany w różnych dziedzinach, w tym, ale nie tylko:
MATLAB wyróżnia się jako specjalistyczny język w obliczeniach numerycznych i wizualizacji. W porównaniu do innych języków programowania:
Tłumaczenie kodu MATLAB na inne języki często wiąże się z konwersją operacji macierzowych i wbudowanych funkcji na ich odpowiedniki. Chociaż nie istnieją dedykowane narzędzia do tłumaczenia kodu źródłowego dla MATLAB, praktycy często stosują następujące strategie: