MATLAB, сокращение от "Matrix Laboratory" (Лаборатория Матриц), является высокоуровневым языком программирования и интерактивной средой, в первую очередь предназначенной для численных вычислений, анализа данных, разработки алгоритмов и визуализации. Он предоставляет платформу для инженеров и ученых для выполнения манипуляций с матрицами, построения графиков функций и данных, реализации алгоритмов и создания пользовательских интерфейсов. MATLAB в основном используется в академической среде и промышленности для научных исследований, обработки сигналов, систем управления и машинного обучения и завоевал репутацию благодаря богатому набору инструментов, которые расширяют его функциональность.
MATLAB был создан в конце 1970-х годов Кливом Молером, математиком и компьютерным ученым, как простой интерфейс для библиотек LINPACK и EISPACK для численной линейной алгебры. Изначально он предназначался для использования в обучении и не распространялся широко. Однако он быстро завоевал популярность среди студентов и исследователей, что привело к тому, что Молер стал соучредителем MathWorks в 1984 году, где MATLAB был коммерциализирован и далее развивался.
На протяжении 1990-х и 2000-х годов MATLAB стал популярным, особенно в инженерных дисциплинах, благодаря своей простоте использования и мощным встроенным функциям. В это время MathWorks выпустила множество инструментов, адаптированных для конкретных приложений, таких как Simulink для моделирования, симуляции и систем управления, которые стали неотъемлемой частью экосистемы MATLAB.
На 2023 год MATLAB остается доминирующим инструментом для численных вычислений и широко используется в академической среде, промышленности и научных исследованиях. Программное обеспечение эволюционировало, чтобы поддерживать современные парадигмы программирования, включая объектно-ориентированное программирование и науку о данных. Постоянные обновления MATLAB продолжают улучшать его возможности, с увеличением акцента на интеграцию функций ИИ и машинного обучения.
MATLAB в основном работает с матрицами и массивами, что делает его особенно мощным для линейной алгебры.
A = [1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9]; % Создать матрицу 3x3
Операции поэлементно выполняются с использованием оператора точки, что позволяет манипулировать массивами без необходимости явных циклов.
B = A .* 2; % Умножить каждый элемент A на 2
MATLAB поддерживает управляющие конструкции, такие как if-else и циклы for, которые улучшают структуру кода.
if B(1,1) > 5
disp('Больше 5');
else
disp('Меньше или равно 5');
end
Функции определяются с использованием ключевого слова function, что позволяет модульное программирование.
function result = square(x)
result = x^2;
end
MATLAB превосходит в визуализации, с встроенными функциями для создания различных типов графиков.
x = 0:0.1:10; % Определить значения x
y = sin(x); % Вычислить значения y
plot(x, y); % Создать график
Чтение из файлов и запись в файлы можно легко осуществить с помощью встроенных функций, таких как load и save.
save('data.mat', 'A'); % Сохранить матрицу A в файл .mat
Ячейковые массивы могут содержать разные типы данных, что позволяет создавать универсальные структуры данных.
C = {1, 'текст', [1, 2, 3]}; % Создать ячейковый массив с разными типами данных
Структуры предоставляют способ группировки данных под одной переменной с именованными полями.
S.name = 'Алиса';
S.age = 25; % Создать структуру с полями 'name' и 'age'
MATLAB поддерживает объектно-ориентированное программирование, позволяя пользователям определять классы и объекты.
classdef MyClass
properties
Name
end
methods
function obj = MyClass(name)
obj.Name = name;
end
end
end
С введением анонимных функций MATLAB может поддерживать стили функционального программирования.
f = @(x) x^2; % Определить анонимную функцию
result = f(5); % Вызвать функцию
Основной интегрированной средой разработки (IDE) MATLAB является сам MATLAB, который предлагает удобный интерфейс с такими функциями, как редактор, командное окно и браузер рабочего пространства. MathWorks также предоставляет Live Editor, который позволяет интерактивное кодирование с форматированным выводом.
MATLAB в основном работает как интерпретируемый язык. Однако пользователи могут компилировать код MATLAB в автономные приложения с помощью MATLAB Compiler, что позволяет распространять без необходимости в лицензии MATLAB.
Для создания проекта в MATLAB пользователи могут создавать скрипты (.m файлы) или функции и организовывать их в папки. MATLAB поддерживает интегрированное управление проектами с помощью функции "MATLAB Projects", что облегчает организацию кода, данных и результатов.
MATLAB широко используется в различных областях, включая, но не ограничиваясь:
MATLAB выделяется как специализированный язык в области численных вычислений и визуализации. По сравнению с другими языками программирования:
Перевод кода MATLAB на другие языки часто включает преобразование операций с матрицами и встроенных функций в их эквиваленты. Хотя не существует специализированных инструментов для перевода исходного кода MATLAB, практики часто используют следующие стратегии: