معرفی نرم افزار Matlab
نويسنده:حامد منصف
مطلب ( MATLAB ) یکی از زبانهای برنامه نویسی سطح بالا با تمرکز بر روی تکنیکهای محاسباتی است. این نرم افزار محیطی مناسب برای انجام عملیاتهای ریاضی، ایجاد محیطهای ویژوال و برنامه نویسی آسان را همزمان فراهم کرده است. در این نرم افزار تلاش بر آن است که مسائل ریاضی و راه حلهای آنها به همان صورتیکه در ریاضیات رایج دانشگاهی وجود دارد ارائه شوند.
این نرم افزار به صورت اختصاصی در موارد زیر کاربرد دارد:
۱) ریاضیات و محاسبات
۲) ساخت و پیاده سازی الگوریتم های ریاضی
۳) جمع آوری داده ها
۴) مدلسازی، شبیه سازی و تحلیل مدل
۵) آنالیز، استخراج مشخصه های آماری، رسم و نمایش دیتا
۶) رسم گرافهای مهندسی و علوم(منحنی های دو بعدی و سه بعدی، منحنی های آماری و . . . )
۷) تولید نرم افزارهای کاربردی دارای واسط گرافیکی
نرم افزار مطلب دارای سیستمی اندرکنشی بوده که در آن تمامی داده ها به صورت آرایه های بدون تعیین بعد معین و مشخص ذخیره می شوند. این خاصیت این امکان را به شما می دهد که مسائل محاسباتی بسیاری را با استفاده از فرمولهای برداری و ماتریسی برای طیف وسیعی از داده ها بنویسید. این نحوه برنامه نویسی در حقیقت کسری از زمانی است که در یک زبان سطح متوسط غیر دینامیک چون C و FORTRAN صرف می شود.
نام MATLAB از حروف ابتدایی MATRIX LABORATORY آمده است. این نرم افزار در ابتدا به عنوان نرم افزاری جهت انجام سریعتر عملیاتهای ماتریس و به عنوان تجمیع دو پروژه LINPACK و ETSPACK طراحی شد. امروزه نرم افزار مطلب از کتابخانه های تابعی BLAS و LAPACK در محاسبات ماتریسی خود استفاده می کند.
MATLAB طیف متنوعی از کاربران را تحت پوشش قرار داده است. در محیطهای دانشگاهی از مطلب به عنوان ابزاری برای آموزش دوره های مقدماتی تا پیشرفته ریاضیات، علوم مهندسی و علوم پایه استفاده می شود. در صنایع نیز مطلب به عنوان ابزاری برای تحقیقات افزایش تولید و نیز آنالیز ریاضی مسائل درگیر در آن صنایع استفاده می شود.
شرکت MathWorks به همراه نرم افزار MATLAB ، راه حلهای کاربردی معینی در زمینه های علوم نو را با عنوان Toolbox عرضه کرده است. آنچه در این جعبه ابزارهای کاربردی ارائه شده چنان است که کاربران را قادر می سازد ضمن استفاده از تکنولوژی محاسباتی مربوطه به یادگیری و توسعه آن نیز بپردازد، این جعبه ابزارها ، مجموعه ای از توابع مطلب m-file ) )را شامل شده که ضمن اضافه شدن به نرم افزار مطلب محیط آن را برای حل مسائل ویژه ای از علوم جدید آماده می کند.
از حوزه های علوم جدیدی که در این جعبه ابزارها به آنها پرداخت شده می توان به جعبه ابزارهای پردازش تصویر، پردازش سیگنال، سیستم های کنترلی، شبکه های عصبی، منطق فازی، فوریه دو بعدی Wavelett ، شبیه سازی و . . . اشاره کرد.
۱( میز و محیط کاری نرم افزار:
این مجموعه کاربر را قادر می سازد تا با نرم افزار ارتباط موثری برقرار کند. بدین منظور نرم افزار از واسطهای گرافیکی قدرتمندی بهره می برد که از آن جمله می توان به صفحه کار و پنجره فرمان و پنجره تاریخچه فرامین ( Command History ) ، پنجره ویرایش و رفع عیب برنامه های مطلب، آنالایزر کدهای برنامه نویسی، جستجوگر، help نرم افزار، فضای کاری متغیرهای مطلب و نیز فایلها و مسیرهای جستجو و . . . اشاره کرد.
۲( کتابخانه توابع ریاضی:
در این نرم افزار مجموعه وسیعی از الگوریتم های محاسباتی از توابع ابتدایی چون ( جمع سینوسی و کسینوسی و ریاضیات مختلط تا توابع پیچیده تر چون معکوس ماتریس، مقادیر ویژه ماتریس، توابع بسل و FFT ( تبدیل فوریه سریع ) را شامل می شود.
۳( زبان برنامه نویسی:
این نرم افزار دارای زبان برنامه نویسی سطح بالای آرایه ای/ماتریسی با فرامین کنترل برنامه، ساخت تابع، پذیرش ساختارهای مختلف داده ای، قابلیت دریافت ورودی/ارسال خروجی و قابلیت برنامه نویسی شی گرا می باشد. برنامه نویسی در این محیط به هر دو صورت نوشتن برنامه های کوچک ( Small Scale ) تا برنامه های بزرگ ( Large Scale ) امکان پذیر است.
۴( خواص گرافیکی نرم افزار:
مطلب قابلیت نمایش بسیار آسان ماتریسها و بردارها، دستکاری و چاپ دیتای مربوطه را دارد. این موارد مشتمل بر نمایش گرافهای دو و سه بعدی، پردازش تصویر، انیمیشن سازی و ارائه تصاویر با فرمت دلخواه می باشد. همچنین در این نرم افزار امکان ساخت واسطهای گرافیکی وجود دارد.
۵( واسطهای با محیط بیرونی مطلب/API :
مطلب امکان ارتباط دوطرفه با نرم افزارهای Fortran و C را دارد. این امکان به سه صورت در مطلب قابل استفاده است:
۱( صداکردن برنامه مطلب در برنامه های C به صورت (dll )
۲( استفاده از مطلب به عنوان یک موتور محاسباتی
۳(خواندن و نوشتن mat فایل.
منبع:www.hamedmonsef.com
/ن
این نرم افزار به صورت اختصاصی در موارد زیر کاربرد دارد:
۱) ریاضیات و محاسبات
۲) ساخت و پیاده سازی الگوریتم های ریاضی
۳) جمع آوری داده ها
۴) مدلسازی، شبیه سازی و تحلیل مدل
۵) آنالیز، استخراج مشخصه های آماری، رسم و نمایش دیتا
۶) رسم گرافهای مهندسی و علوم(منحنی های دو بعدی و سه بعدی، منحنی های آماری و . . . )
۷) تولید نرم افزارهای کاربردی دارای واسط گرافیکی
نرم افزار مطلب دارای سیستمی اندرکنشی بوده که در آن تمامی داده ها به صورت آرایه های بدون تعیین بعد معین و مشخص ذخیره می شوند. این خاصیت این امکان را به شما می دهد که مسائل محاسباتی بسیاری را با استفاده از فرمولهای برداری و ماتریسی برای طیف وسیعی از داده ها بنویسید. این نحوه برنامه نویسی در حقیقت کسری از زمانی است که در یک زبان سطح متوسط غیر دینامیک چون C و FORTRAN صرف می شود.
نام MATLAB از حروف ابتدایی MATRIX LABORATORY آمده است. این نرم افزار در ابتدا به عنوان نرم افزاری جهت انجام سریعتر عملیاتهای ماتریس و به عنوان تجمیع دو پروژه LINPACK و ETSPACK طراحی شد. امروزه نرم افزار مطلب از کتابخانه های تابعی BLAS و LAPACK در محاسبات ماتریسی خود استفاده می کند.
MATLAB طیف متنوعی از کاربران را تحت پوشش قرار داده است. در محیطهای دانشگاهی از مطلب به عنوان ابزاری برای آموزش دوره های مقدماتی تا پیشرفته ریاضیات، علوم مهندسی و علوم پایه استفاده می شود. در صنایع نیز مطلب به عنوان ابزاری برای تحقیقات افزایش تولید و نیز آنالیز ریاضی مسائل درگیر در آن صنایع استفاده می شود.
شرکت MathWorks به همراه نرم افزار MATLAB ، راه حلهای کاربردی معینی در زمینه های علوم نو را با عنوان Toolbox عرضه کرده است. آنچه در این جعبه ابزارهای کاربردی ارائه شده چنان است که کاربران را قادر می سازد ضمن استفاده از تکنولوژی محاسباتی مربوطه به یادگیری و توسعه آن نیز بپردازد، این جعبه ابزارها ، مجموعه ای از توابع مطلب m-file ) )را شامل شده که ضمن اضافه شدن به نرم افزار مطلب محیط آن را برای حل مسائل ویژه ای از علوم جدید آماده می کند.
از حوزه های علوم جدیدی که در این جعبه ابزارها به آنها پرداخت شده می توان به جعبه ابزارهای پردازش تصویر، پردازش سیگنال، سیستم های کنترلی، شبکه های عصبی، منطق فازی، فوریه دو بعدی Wavelett ، شبیه سازی و . . . اشاره کرد.
● ساختار نرم افزار مطلب:
۱( میز و محیط کاری نرم افزار:
این مجموعه کاربر را قادر می سازد تا با نرم افزار ارتباط موثری برقرار کند. بدین منظور نرم افزار از واسطهای گرافیکی قدرتمندی بهره می برد که از آن جمله می توان به صفحه کار و پنجره فرمان و پنجره تاریخچه فرامین ( Command History ) ، پنجره ویرایش و رفع عیب برنامه های مطلب، آنالایزر کدهای برنامه نویسی، جستجوگر، help نرم افزار، فضای کاری متغیرهای مطلب و نیز فایلها و مسیرهای جستجو و . . . اشاره کرد.
۲( کتابخانه توابع ریاضی:
در این نرم افزار مجموعه وسیعی از الگوریتم های محاسباتی از توابع ابتدایی چون ( جمع سینوسی و کسینوسی و ریاضیات مختلط تا توابع پیچیده تر چون معکوس ماتریس، مقادیر ویژه ماتریس، توابع بسل و FFT ( تبدیل فوریه سریع ) را شامل می شود.
۳( زبان برنامه نویسی:
این نرم افزار دارای زبان برنامه نویسی سطح بالای آرایه ای/ماتریسی با فرامین کنترل برنامه، ساخت تابع، پذیرش ساختارهای مختلف داده ای، قابلیت دریافت ورودی/ارسال خروجی و قابلیت برنامه نویسی شی گرا می باشد. برنامه نویسی در این محیط به هر دو صورت نوشتن برنامه های کوچک ( Small Scale ) تا برنامه های بزرگ ( Large Scale ) امکان پذیر است.
۴( خواص گرافیکی نرم افزار:
مطلب قابلیت نمایش بسیار آسان ماتریسها و بردارها، دستکاری و چاپ دیتای مربوطه را دارد. این موارد مشتمل بر نمایش گرافهای دو و سه بعدی، پردازش تصویر، انیمیشن سازی و ارائه تصاویر با فرمت دلخواه می باشد. همچنین در این نرم افزار امکان ساخت واسطهای گرافیکی وجود دارد.
۵( واسطهای با محیط بیرونی مطلب/API :
مطلب امکان ارتباط دوطرفه با نرم افزارهای Fortran و C را دارد. این امکان به سه صورت در مطلب قابل استفاده است:
۱( صداکردن برنامه مطلب در برنامه های C به صورت (dll )
۲( استفاده از مطلب به عنوان یک موتور محاسباتی
۳(خواندن و نوشتن mat فایل.
منبع:www.hamedmonsef.com
/ن
