برنامه نویسی | همه چیز درباره نرم افزار و زبان برنامه نویسی متلب
همه چیز درباره نرم افزار و زبان برنامه نویسی متلب
  • Hamidreza
  • ۱۳۹۸-۰۴-۲۰
  • ۱۸۱

همه چیز درباره نرم افزار و زبان برنامه نویسی متلب


سلام به شما پای سافتی عزیز، شاید برای شما هم سوال پیش اومده باشه که نرم افزار متلب چیه و چیکار میکنه؟  پس همراه ما باشین تا با هم این نرم افزار رو تجزیه تحلیل کنیم.

زبان برنامه نویسی متلب چیست؟! (MATLAB)

زبان برنامه نویسی نسل چهارم یا همان ۴GL به نوعی از زبان برنامه نویسی گفته می‌شود که هدف از آن راهکار‌های تجاری و تبلیغاتی است. برنامه‌های بسیاری با این نسل طراحی شده‌اند که کاربران از طریق آن‌ها می‌توانند اقدام به برنامه نویسی کنند اما در این بین یکی از معروف‌ترین اپلیکیشن‌ها متلب (Matlab) نامیده می‌شود که برای انجام محاسبات عددی توسعه یافته است.

متلب

مت‌ورکس در سال ۱۹۸۴ اولین نسخه از متلب را منتشر کرد که از آن روز تاکنون شاهد به‌روز رسانی‌های مستمری برای آن بوده‌ایم. این زبان برنامه نویسی توسط C، C++ و جاوا (Java) نوشته شده است. متلب ترکیبی از واژگان Matrix و Laboratory است که در این برنامه تمرکز ویژه‌ای بر روی ماتریس‌ها وجود دارد (ماتریس به آرایش خاص و مستطیل شکل اعداد گفته می‌شود که این مستطیل شامل سطر و ستون است و اعداد مختلفی درون آن قرار می‌گیرد).

شاید بتوان گفت متلب بر پایه ماتریس‌ها فعالیت می‌کند و همه اطلاعات در این برنامه به صورت ماتریس ذخیره می‌شوند. البته شما در برنامه نویسی متلب تنها به اعداد و ارقام محدود نخواهید شد و شاهد برخی از ساختار‌های گرافیکی نیز در آن هستیم که در این بین می‌توان به نمودار‌ها و… اشاره کرد.

اما با وجود این تفاسیر، متلب چندان هم که باید خالی از ایراد نیست. شاید بتوان گفت اصلی‌ترین مشکلی که این زبان برنامه نویسی دارد به متن باز نبودن آن باز می‌گردد که به این دلیل، کاربران قادر به استفاده از کد‌های این برنامه در بخش‌های دیگر نیستند. ضعف دیگر این برنامه به محدود بودن آن مربوط می‌شود، بر اساس این موضوع متلب در حین کار با ماتریس‌ها عملکرد بسیار خوبی دارد اما در ساختار‌های دیگر عملکرد کندی را از خود نشان می‌دهد که برخی از این مشکلات در نمونه‌های مشابه این برنامه وجود ندارند و برای کار با اعداد می‌توان از برنامه‌هایی نظیر Mathematica و Mathcad نیز استفاده کرد.

کاربران می‌توانند این برنامه را به صورت رایگان از اینترنت دانلود کنند اما مشکلی که در این بین وجود دارد به امکان همگام سازی آن با سیستم عامل باز می‌گردد که افراد می‌بایست برخی بسته‌های نرم افزاری را نیز بر روی سیستم خود نصب نمایند تا بتوانند از متلب استفاده کنند.

زبان برنامه نویسی متلب (Matlab) کاربرد‌های زیادی دارد که در این بین می‌توان به آنالیز داده‌ها، توسعه الگورتیم، ساخت مدل و اپلیکیشن‌ها اشاره کرد. درون این برنامه ساختار‌های متفاوتی وجود دارد که کاربران می‌توانند از طریق آن‌ها اعمال ریاضی و… را انجام دهند. شاید بتوان گفت که متلب می‌تواند در تمام زمینه‌های محاسباتی مورد استفاده قرار بگیرد که از این بین می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:


  • انجام اقداماتی بر روی ماتریس و آرایه‌ها
  • ایجاد ساختار‌های دو بعدی و سه بعدی
  • جبر خطی
  • معادلات جبری
  •  توابع غیرخطی
  • آمار
  • تحلیل و پردازش داده‌ها
  • محاسبه معادلات دیفرانسیلی
  • محاسبات عددی
  • ادغام اطلاعات
  • تبدیل داده‌ها
  • ساخت منحنی
  • سایر توابع خاص

متلب برخی قابلیت‌ها نیز دارد که در ادامه می‌توانید با آن‌ها آشنا شوید:

انجام پیشرفته محاسبات عددی و توسعه و تجسم اپلیکیشن‌های مختلف این برنامه یک محیط تعاملی برای فعالیت‌های تکراری ایجاد می‌کند که در زمینه حل مشکلات و طراحی، کاربردی است.
متلب از یک کتابخانه ریاضی بهره می‌برد که در زمینه جبر خطی، آمار، یکپارچه سازی عددی و حل معادلات دیفرانسیل معمولی می‌تواند کاربران را یاری کند.

کاربران در Matlab امکان طراحی ساختار‌های گرافیکی را دارند که برای تجسم بهتر محاسبات کاربردی است.
متلب برخی ابزار‌های پیشرفته را در اختیار برنامه نویسان قرار می‌دهد که از طریق آن می‌توانند کارایی کد‌های خود را افزایش دهند.
کاربران از طریق این برنامه قادر به ساخت اپلیکیشن‌هایی با رابط کاربری شخصی هستند (امکان شخصی سازی در این برنامه وجود دارد)..

matlab

کاربرد‌های متلب

زبان برنامه نویسی متلب (Matlab) کاربردهای فراوانی دارد که در این بین می‌توان به شاخه‌های مهندسی اشاره کرد که افراد فعال در حوزه فیزیک، شیمی و ریاضی می‌توانند از خدمات آن استفاده کنند. از متلب می‌توان برای ساخت اپلیکیشن‌های زیر استفاده کرد:


  • پردازش و ارتباط سیگنال‌ها
  • پردازش تصویر و ویدیو
  • کنترل سیستم
  • تست و اندازه گیری
  • محاسبات مالی
  • محاسبات زیست شناسی

معنای کلمه متلب Matlab

کلمه متلب مخففه دو کلمه ی MATRIX به معنای ماتریس و LABORATORY به معنای لابراتوار یا آزمایشگاه است که با هم ترکیب شده اند. دلیل این مسئله این است که تمام داده ها در متلب به ماتریس تبدیل میشوند. یعنی اگر شما فایلهای صوتی و تصویری را هم وارد محیط برنامه کنید، متلب آنها را به ماتریسهای چند بعدی ترجمه میکند. خب وقتی که تمام داده ها بصورت ماتریسی وارده برنامه شوند، محاسبات هم به صورت ماتریسی خواهد بود.

matlab

تولد و پیدایش

بعد از پاسخ به این سوال که نرم افزار متلب چیست؟ باید تولد و پیدایش آن را بررسی کنیم. اگر بخواهیم چند کلمه ای در مورد پیدایش و تولد این نرم افزار صحبت کنیم، از اینجا شروع میکنیم که در اواخر دهه 70 میلادی رئیس دپارتمان کامپیوتر دانشگاه NEW MEXICO برای انجام یک سری محاسبات ساده، نرم افزاری را نوشت و در اختیار دانشجویانش قرار داد. آن نرم افزار خیلی سریع بین سایر دانشگاه ها نیز پخش شد.

بعد از آن چند نفر دیگر از دانشگاه های مختلف، مخصوصاً STANFORD به این تیم پیوستند و بعد از آنکه قابلیت های تجاری این نرم افزار را شناختند، در ساله 1984 شرکت MATHWORKS را تاسیس کردند و متلب را مجدد با زبان C برنامه نویسی کردند. تا نهایت به صورت عمومی عرضه شد.

نکات مثبت و منفی متلب 2017

حال به نکات مثبت و منفی این نرم افزار می پردازیم. که مطمئناً بعد از دنبال کردن دوره آموزش متلب سایت توتیک، حتماً با این نکات برخورد خواهید داشت.

با نکات مثبت شروع میکنیم:


  • یادگیری و کدنویسی با این نرم افزار بسیار بسیار راحت است.
  • این نرم افزار در اکثر زمینه های تخصصی کتابخانه های فوق العاده ای دارد که میتوانید برای پیشبرد اهداف خود از آنها استفاده کنید.
  • متلب جزو زبانهای سطح بالاست و این یعنی به زبان انسان نزدیک است.
  • این نرم افزار قدرت شبیه سازی بالایی دارد، در حقیقت میتوان گفت دقت محاسباتش بسیار بالاست.
  •  رسم نمودارهایی با دقت و وضوح بالا.
  •  قابلیتها و قدرت این برنامه در زمینه ی پردازش تصویر و پردازیش سیگنال. به طوری که می توان گفت در این زمینه از نرم‌افزار قدرتمندی مانند LABVIEW نیز قدرتمندتر ظاهر شده است.

اگر بخواهیم تنها نقطه ضعف این برنامه را بیان کنیم، میتوان گفت که متلب با وجود سرعت بالایی که در محاسبات دارد، نسبت به سایر محیط های برنامه نویسی کندتر است. و دلیلش هم این است که تمامی محاسبات را به صورت ماتریسی انجام میدهد

خب این یعنی اگر شما کدی داشته باشید و بتوانید در آن داده هایتان را نه به صورت ماتریسی بلکه به صورت برداری برای برنامه تعریف نمایید، سرعت اجرای برنامه به شدت بالا خواهد رفت.

همین کند بودن باعث میشود که نتوان با این نرم افزار محاسبات را به شکل REAL TIME یا در لحظه انجام داد.

مثال از محاسبات Real Time

بگذارید با یک مثال دقیقتر این مسئله را بررسی کنیم.

فرض کنید که شما یک شتاب سنج بیسیم (وایرلس = Wire Less ) دارید و آن را با WIFI به سیستم خود متصل کرده اید.

میخواهید که در لحظه اطلاعات از شتاب سنج به متلب منتقل شود. و در همان لحظه نیز پردازش هایی روی آن انجام گرفته و در نهایت خروجی مورد نظر را به شما ارائه دهد.

مشکلی که اینجا رخ خواهد داد این است که با وجود توانایی متلب در انجام کارهایی که ذکر شد، بعلت کندی در محاسبات، دائم از محاسبات اصلی عقب خواهد افتاد. و در نهایت به جایی خواهد رسید که یک پالس دریافتی از شتابسنج را با چند دقیقه تاخیر نمایش خواهد داد.

matlab

چند نکته اضافی

اجازه دهید چند مورد را نیز بعنوان نکات اضافی در اختیار شما قرار دهیم.

اول اینکه در متلب شما نیاز ندارید متغیری تعریف کنید. بلکه همه ی متغیر ها بصورت پیشفرض از نوع DOUBLE هستند.

وقتی کدهایی که نوشتید را اجرا میکنید، همیشه خطهای بالایی از اولویت بالاتری برای اجرا شدن برخوردارند. یعنی کد شما به صورت خط به خط و از بالا به پایین اجرا میشود.

و آخر هم اینکه متلب نیازی به COMPILER ندارد و خود یک زبان مفسر است.

امیداوریم با مطالعه ی این نوشتار، تا حد زیادی به این پرسش که نرم افزار متلب چیست؟ پاسخ داده باشیم. و همچنین آمادگی اولیه لازم برای ورود به دوره آموزش متلب را کسب کرده باشید. در صورت داشتن هرگونه سوالی در مورد متلب، با مطرح کردن آن در بخش نظرات آن را با ما در میان بگذارید.

Hamidreza

برنامه نویس پایتون، طراح سایت و مدل ساز ربات های تلگرامی

نظر شما در مورد این پست چیه؟!