Maszyna licząca

Matlab, początkowo system do wykonywania obliczeń numerycznych na dużych zbiorach danych (Matrix Laboratory), stanowi obecnie uniwersalną platformę do rozwiązywania problemów praktyki inżynierskiej, a także badania zagadnień teoretycznych wielu gałęzi nauki.

Matlab, początkowo system do wykonywania obliczeń numerycznych na dużych zbiorach danych (Matrix Laboratory), stanowi obecnie uniwersalną platformę do rozwiązywania problemów praktyki inżynierskiej, a także badania zagadnień teoretycznych wielu gałęzi nauki.

Podstawowym instrumentem jest, oczywiście, matematyka, przy czym całe bogactwo jej narzędzi dostępne jest w Matlabie dosłownie na wyciągnięcie ręki. Dzięki temu skomplikowane obliczenia matematyczne wykonuje się szybko, dokładnie i stosunkowo łatwo, a szerokie możliwości wizualizacji informacji w połączeniu z narzędziami do analizy danych pozwalają wyciągnąć prawidłowe wnioski.

Matlab ma bardzo szeroki zakres zastosowań. Jest powszechnie wykorzystywany do precyzyjnych obliczeń matematycznych, analizy i wizualizacji danych, rozwiązywania zadań z matematyki finansowej, modelowania i symulacji, tworzenia grafiki naukowej (dynamicznej, sterowanej zmiennymi), a także do budowy samodzielnych aplikacji z graficznymi interfejsami użytkownika.

W Matlabie wykorzystuje się specjalny język programowania, zoptymalizowany pod kątem wykonywania operacji matematycznych, a sercem całego środowiska jest interpreter. W pracy interaktywnej prowadzi dialog z użytkownikiem, ale równie dobrze może uruchamiać przygotowane wcześniej skrypty. Komunikacja między systemem, a użytkownikiem odbywa się w oknie poleceń w trybie tekstowym. Interfejs okienkowy nie znalazłby tu zastosowania, bo Matlab nie jest programem dla tych, których interesuje jedynie szybkie uzyskanie wyniku, a raczej dla ludzi, którzy szukają rozwiązań za każdym razem nowych problemów. W razie potrzeby mogą oni, oczywiście, zbudować w Matlabie rozwiązania dla tych pierwszych.

Edytor kodu z debugerem i wizualizacja rozkładu potencjału wyznaczonego metodą elementów skończonych.

Edytor kodu z debugerem i wizualizacja rozkładu potencjału wyznaczonego metodą elementów skończonych.

Pracę z Matlabem, zwłaszcza w najnowszych jego wersjach, bardzo ułatwiają liczne dodatki w interfejsie użytkownika, takie jak historia poleceń, tablica zmiennych z wbudowanym edytorem i narzędziami do importu danych (nazywana też przeglądarką przestrzeni roboczej), przemyślany system pomocy oraz specjalne okno grupujące wszystkie dostępne w programie narzędzia, biblioteki, programy przykładowe, odnośniki do plików pomocy oraz źródeł informacji w sieci. Od wygodnego środowiska pracy ważniejsze są jednak merytoryczne umiejętności programu. Matlab nie zostawia tu jednak dużego pola konkurencji.

Wiele funkcji matematycznych wbudowano w program na stałe, reszta natomiast dostępna jest w postaci przyborników (toolbox), czyli specjalizowanych rozszerzeń programu, przeznaczonych do rozwiązywania problemów z określonych dziedzin. Podstawowy zestaw obejmuje funkcje: elementarne (trygonometryczne, wykładnicze, liczby zespolone itd.); algebry liniowej; do obsługi tablic i macierzy (macierz to podstawowy typ danych w Matlabie, a skalar jest jej szczególnym przypadkiem - rozmiar 1x1) oraz statystyczne (mediana, wariancja, korelacja, histogram, itd.) i przeznaczone do analizy danych (gradient, transformata Fouriera, filtry cyfrowe itd.). Matlab zawiera także specjalny zestaw funkcji przeznaczony do obsługi macierzy rzadkich.

Natomiast oddzielna grupa poleceń służy do wykonywania operacji na wielomianach i zawiera narzędzia do dopasowywania krzywych. Wbudowane zestawy funkcji obejmują także zagadnienia interpolacji danych, triangulacji obszarów, segmentacji, generowania siatek i rozwiązywania równań różniczkowych. Dostępne są także algorytmy z dziedziny optymalizacji i generowania kwadratur (całkowanie numeryczne).

Wszystkie narzędzia pod ręką: okno poleceń (1), zawartość przestrzeni roboczej (2), edytor zmiennych (3), historia poleceń (4), pliki projektu (5), skróty do narzędzi, przykładów i dokumentacji (6).

Wszystkie narzędzia pod ręką: okno poleceń (1), zawartość przestrzeni roboczej (2), edytor zmiennych (3), historia poleceń (4), pliki projektu (5), skróty do narzędzi, przykładów i dokumentacji (6).

Matlab, jako zaawansowany język programowania wysokiego poziomu, ma też mnóstwo poleceń niezwiązanych bezpośrednio z obliczeniami. Zaliczyć do nich należy np. funkcje obsługi plików dyskowych (odczyt lub zapis zmiennych z albo do plików tekstowych czy binarnych plików MAT oraz arkuszy w formacie WK1 - Lotus123, odczyt arkuszy XLS - Excel, obsługa specjalistycznych formatów naukowych CDF, HDF, FITS oraz plików dźwiękowych i graficznych). Dostępny jest też standardowy zestaw poleceń (znany choćby z języka C) do wykonywania operacji na dowolnych plikach, a przede wszystkim interfejs dostępu do systemów baz danych.

Funkcje graficzne przeznaczone do prezentacji danych obejmują polecenia wysokiego poziomu do łatwego i szybkiego generowania nawet specjalistycznych typów wykresów oraz funkcje niższego poziomu, które dają pełną kontrolę nad wyglądem okien, konfiguracją osi, opisem wykresu oraz oświetleniem, rodzajem rzutu i parametrami kamery (dla wykresów 3D, albo w innych układach współrzędnych) i wszystkimi elementami składającymi się na wykres (można np. uzyskać tzw. uchwyt do konkretnej figury i dowolnie zmieniać jej właściwości).


Zobacz również