MATLAB, förkortning för "Matrix Laboratory", är ett hög-nivå programmeringsspråk och interaktiv miljö som främst är utformad för numerisk beräkning, dataanalys, algoritmutveckling och visualisering. Det erbjuder en plattform för ingenjörer och forskare att utföra matrismanipulationer, plotta funktioner och data, implementera algoritmer och skapa användargränssnitt. MATLAB används främst inom akademin och industrin för vetenskaplig forskning, signalbehandling, styrsystem och maskininlärning, och har fått ett rykte för sin rika uppsättning verktygslådor som utökar dess funktionalitet.
MATLAB skapades i slutet av 1970-talet av Cleve Moler, en matematiker och datavetare, som en enkel gränssnitt för LINPACK och EISPACK-biblioteken för numerisk linjär algebra. Inledningsvis var det avsett för undervisning och var inte allmänt distribuerat. Men det fick snabbt fäste bland studenter och forskare, vilket ledde till att Moler medgrundade MathWorks 1984, där MATLAB kommersialiserades och vidareutvecklades.
Under 1990-talet och 2000-talet växte MATLAB i popularitet, särskilt inom ingenjörsdiscipliner, på grund av sin användarvänlighet och kraftfulla inbyggda funktioner. Under denna tid släppte MathWorks många verktygslådor anpassade för specifika tillämpningar, såsom Simulink för modellering, simulering och styrsystem, som blev en väsentlig del av MATLAB-ekosystemet.
Från och med 2023 förblir MATLAB ett dominerande verktyg för numerisk beräkning och används allmänt inom akademin, industrin och forskningen. Programvaran har utvecklats för att stödja moderna programmeringsparadigm, inklusive objektorienterad programmering och datavetenskap. MATLAB:s pågående uppdateringar fortsätter att förbättra dess kapabiliteter, med ökad betoning på att integrera AI och maskininlärningsfunktioner.
MATLAB fungerar grundläggande med matriser och arrayer, vilket gör det särskilt kraftfullt för linjär algebra.
A = [1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9]; % Skapa en 3x3 matris
Elementvisa operationer utförs med hjälp av punktoperatorn, vilket möjliggör manipulation av arrayer utan att behöva explicita loopar.
B = A .* 2; % Multiplicera varje element av A med 2
MATLAB stöder kontrollflödesuttalanden, såsom if-else och for-loopar, vilket förbättrar kodstrukturen.
if B(1,1) > 5
disp('Större än 5');
else
disp('Mindre än eller lika med 5');
end
Funktioner definieras med hjälp av nyckelordet function, vilket möjliggör modulär programmering.
function result = square(x)
result = x^2;
end
MATLAB utmärker sig inom visualisering, med inbyggda funktioner för att skapa olika typer av diagram.
x = 0:0.1:10; % Definiera x-värden
y = sin(x); % Beräkna y-värden
plot(x, y); % Skapa ett diagram
Att läsa från och skriva till filer kan enkelt uppnås med inbyggda funktioner som load och save.
save('data.mat', 'A'); % Spara matris A till en .mat-fil
Cellarrayer kan innehålla olika typer av data, vilket möjliggör mångsidiga datastrukturer.
C = {1, 'text', [1, 2, 3]}; % Skapa en cellarray med blandade datatyper
Strukturer ger ett sätt att gruppera data under en enda variabel med namngivna fält.
S.name = 'Alice';
S.age = 25; % Skapa en struktur med fälten 'name' och 'age'
MATLAB stöder objektorienterad programmering, vilket gör det möjligt för användare att definiera klasser och objekt.
classdef MyClass
properties
Name
end
methods
function obj = MyClass(name)
obj.Name = name;
end
end
end
Med introduktionen av anonyma funktioner kan MATLAB stödja funktionella programmeringsstilar.
f = @(x) x^2; % Definiera en anonym funktion
result = f(5); % Anropa funktionen
MATLAB:s primära integrerade utvecklingsmiljö (IDE) är MATLAB själv, som erbjuder ett användarvänligt gränssnitt med funktioner som en editor, kommandofönster och arbetsytabrowsers. MathWorks tillhandahåller också en Live Editor, som möjliggör interaktiv kodning med formaterad utdata.
MATLAB fungerar främst som ett tolkat språk. Användare kan dock kompilera MATLAB-kod till fristående applikationer med hjälp av MATLAB Compiler, vilket möjliggör distribution utan att kräva en MATLAB-licens.
För att bygga ett projekt i MATLAB kan användare skapa skript (.m-filer) eller funktioner och organisera dem i mappar. MATLAB stöder integrerad projektledning med sin "MATLAB Projects"-funktion, vilket underlättar organiseringen av kod, data och resultat.
MATLAB används i stor utsträckning inom olika områden, inklusive men inte begränsat till:
MATLAB står ut som ett specialiserat språk inom numerisk beräkning och visualisering. När det jämförs med andra programmeringsspråk:
Att översätta MATLAB-kod till andra språk involverar ofta att konvertera matrisoperationer och inbyggda funktioner till deras motsvarigheter. Även om det inte finns några dedikerade käll-till-källverktyg för MATLAB, använder praktiker ofta följande strategier: