زبان برنامه نویسی متلب و کاربردهای زبان برنامه نویسی متلب

فریماه ترومیده

زبان برنامه نویسی متلب

زبان برنامه‌نویسی متلب، یک زبان برنامه‌ نویسی با عملکرد بسیار بالا جهت انجام محاسبات فنی و علمی محسوب می‌شود. یکی از ویژگی‌ های مهم زبان برنامه‌ نویسی متلب، یکپارچه‌ سازی محاسبات و مصور سازی و برنامه‌ نویسی در یک محیط آسان است، در این محیط، مسائل و راه حل‌ های آن‌ ها به وسیله مفاهیم و نشانه‌گذاری‌ های ریاضی نمایش داده می‌ شوند.

زبان برنامه نویسی متلب یک سیستم  تعاملی محسوب می‌شود که ساختار داده‌ای پایه ای دارد. چنین ساختار داده‌ای، این زبان را قادر می‌ سازد تا بسیاری از مسائل محاسباتی، به ویژه مسائلی که در فرم ماتریس یا بردار هستند، در مدت بسیار کوتاه‌تری نسبت به زبان‌ های برنامه‌ نویسی دیگر حل کند، این دسته از زبان‌ ها، زبان‌ های اسکالر غیر تعاملی هستند.

زبان برنامه‌نویسی متلب، در ابتدا برای ایجاد سهولت دسترسی به برنامه‌های محاسبات ماتریسی پدید آمده بود. اما در چند سال اخیر، زبان برنامه نویسی متلب به زبان مرجع برای آموزش مسائل ریاضی، مهندسی و علمی تبدیل شده است. همچنین زبان متلب، ابزار مورد علاقه صنایع، سازمان‌ ها و شرکت‌ های تجاری برای تحقیق، توسعه و تحلیل علمی محسوب می‌ شود.

ویژگی های زبان برنامه نویسی متلب

محیط کاری زبان برنامه نویسی متلب

زبان برنامه نویسی متلب  مجموعه‌ای از ابزارها و امکاناتی است که در اختیار برنامه‌ نویس یا کاربر متلب قرار گرفته شده است، از جمله این ابزارها، می‌ توان به قابلیت مدیریت متغیرهای فضای کاری در متلب و ورود و صدور داده‌ ها اشاره کرد. همچنین، ابزارهای توسعه، مدیریت و اشکال‌ زدایی ، از جمله امکانات موجود در محیط کاری متلب هستند.

زبان برنامه نویسی متلب یک کتابخانه کامل از جعبه ابزارهای متنوع برای انجام انواع پردازش ها است و امکان برنامه نویسی در پردازش اطلاعات  و نیز مدیریت آسان حافظه در تعریف ماتریس ها و ساختمان ها و سلول ها را دارد. با زبان برنامه نویسی متلب می توان ارتباطی آسان با انواع سخت افزار ها مانند میکروفن و پورت سریال و دوربین و ...برقرار کرد. زبان برنامه نویسی متلب امکان توسعه نرم افزار را نیز دارد و می تواند به آسانی کارهای گرافیکی را انجام دهد. در کنار تمام این  موارد، می توان به امکان کامپایل کردن با سایر برنامه ها نیز اشاره کرد.

برنامه نویسان و یا توسعه دهندگان می توانند برنامه های خود را تحت محیط برنامه نویسی متلب بنویسند، طراحی کنند و سپس با یکی از زبان های برنامه نویسی همه منظوره بازنویسی نمایند.

سیستم گرافیکی و ترسیم داده زبان برنامه نویسی متلب

سیستم گرافیکی و ترسیم داده زبان برنامه نویسی متلب شامل دستورات سطح بالایی است که امکان مصور‌ سازی دوبُعدی و سه‌بُعدی داده‌ها، پردازش تصویر، انیمیشن و ترسیم نمودارها را برای کاربران فراهم می‌کنند. همچنین، دستورات سطح پایینی نیز وجود دارند که امکان سفارشی‌ سازی ظاهر نمودارها و تولید واسط گرافیکی کاربری برای برنامه‌ های کاربردی را فراهم می‌ کنند.

کتابخانه توابع ریاضیاتی زبان برنامه نویسی متلب

در کتابخانه زبان برنامه نویسی متلب، مجموعه گسترده‌ای از الگوریتم‌ های محاسباتی پیشرفته نظیر توابع معکوس ماتریس، مقادیر ویژه ماتریس، توابع و تبدیل فوریه سریع و الگوریتم‌ های محاسباتی ساده نظیر جمع، سینوس، کسینوس و سایر موارد تعریف شده است.

واسط برنامه‌ نویسی کاربردی زبان برنامه نویسی متلب

زبان برنامه نویسی متلب کتابخانه‌ای است که به برنامه‌ نویس و کاربران و یا توسعه‌ دهندگان برنامه خود اجازه می‌دهد تا برنامه‌هایی بنویسند. این برنامه‌ها قادرند با زبان متلب تعامل داشته باشند. فراخوانی زبان برنامه نویسی متلب به عنوان یک موتور محاسباتی و خواندن یا نوشتن فایل‌ ها لحاظ شده است.

مهم‌ ترین کاربردهای زبان برنامه‌ نویسی متلب 

• تولید و توسعه الگوریتم
• کاربردهای مرتبط با ریاضیات و محاسبات
• مدل‌سازی، شبیه‌سازی و نمونه سازی جهت انجام آزمایشات
• تحلیل داده، کاوش داده و مصورسازی داده
• تولید نمودارهای گرافیکی علمی و مهندسی
• تولید و توسعه برنامه‌های کاربردی (نظیر ساختن واسط گرافیکی کاربری)

از زبان برنامه نویسی متلب در حوزه‌های کاربردی مختلفی نظیر تحلیل و مصورسازی داده، پیاده‌سازی سیستم‌های محاسبات علمی، پردازش تصویر و سیگنال، مدل‌سازی چند دامنه و پویا، بهینه‌سازی،سیستم‌های کنترل و سایر موارد استفاده می‌شود. بنابراین، به کسانی که به دنبال حرفه و آینده شغلی مناسب در حوزه تحقیق، توسعه و پیاده‌سازی سیستم‌های محاسبات علمی دقیق هستند، توصیه می‌شود .کسانی که سر رشته در  ریاضیات دارند،  بهتر است جهت انجام محاسبات ریاضی  زبان برنامه نویسی متلب را حتما یاد بگیرید.

زبان برنامه نویسی متلب ،یک زبان سطح بالا برای انجام محاسبات مبتنی بر ماتریس و آرایه است که ویژگی‌ هایی نظیر برنامه‌ نویسی تابعی، ساختارهای داده‌ای، پردازش ورودی و خروجی و برنامه‌ نویسی شی‌ءگرا را در اختیار برنامه‌ نویس و توسعه‌ دهنده قرار می‌ دهد. زبان متلب، اجازه توسعه برنامه‌ ها در مقیاس کوچک (توسعه سریع برنامه‌های کوچک) و مقیاس بزرگ (توسعه برنامه‌ های کاربردی بزرگ و پیچیده) را فراهم می‌کند.

مزایای زبان برنامه‌ نویسی متلب

در ادامه این مقاله می خواهیم  به مهمترین مزایای زبان برنامه نویسی متلب اشاره کنیم.

مزیت برنامه نویسی متلب به گونه ای است که از صفر تا صد کار از برنامه نویسی تا طراحی برنامه در آن صورت می گیرد و همچنین یکی دیگر از مزیت های برنامه نویسی متلب طراحی برنامه بر اساس راهنمایی برنامه متلب ساده می باشد. در زبان برنامه نویسی متلب برنامه ها شامل طراحی کد هستند  و همچنین در زبان برنامه نویسی متلب داده ها و ساختار ها پیشرفته هستند. 

امکانات و قابلیت‌های زبان برنامه نویسی متلب، به طور پیوسته توسط مهندسان شرکت ها و یا موسسات و مجموعه آزمون و ارزیابی می‌ شوند تا عملکرد بهینه آن‌ ها در تمامی شرایط تضمین شود. همچنین، هر شش ماه یکبار نسخه جدیدی از نرم‌ افزار متلب عرضه می‌شود. بنابراین، پشتیبانی ارائه شده توسط شرکت  نرم‌ افزار متلب، یکی از نقاط قوت این زبان برنامه‌ نویسی محسوب می‌شود.

 یادگیری زبان متلب برای برنامه‌نویسان مبتدی نسبتا راحت است؛ از این جهت که، هنگام خرید متلب، تمامی ابزارها و کتابخانه‌های لازم برای کد نویسی و توسعه برنامه‌های کاربردی در اختیار کاربر قرار داده می‌شود. در حالی که در زبان پایتون، برای دسترسی به قابلیت‌هایی فراتر از امکانات کتابخانه‌های استاندارد پایتون، نیاز است تا کتابخانه‌های اضافی توسط کاربر نصب و آماده‌سازی شوند؛ چنین کاری ممکن است برای برنامه‌نویسان مبتدی سخت باشد. چنانچه تمایل دارید با زبان برنامه نویسی پایتون و کتابخانه های پایتون آشنا شوید به شما پیشنهاد میکنیم مقاله انواع کتابخانه های زبان برنامه نویسی پایتون را مطالعه نمایید.

توابع و کتابخانه‌های استاندارد متلب، به ویژه برای محاسبات علمی و محاسبات مبتنی بر ماتریس و آرایه، بسیار جامع هستند.

 زبان برنامه‌نویسی متلب، برای پیاده‌سازی سیستم‌های شبیه‌سازی، محاسبات علمی، محاسبات مبتنی بر ماتریس و آرایه و سایر موارد، در میان دیگر زبان‌های برنامه‌نویسی بی‌همتا است.

مهم‌ترین زبان برنامه‌نویسی برای محققین شاغل در حوزه پردازش سیگنال محسوب می‌شود.

مزیت های کتابخانه زبان برنامه نویسی متلب 

مزیت کتابخانه زبان برنامه نویسی متلب این است که :

کتابخانه های سی پلاس پلاس در زبان برنامه نویسی  MATLAB آمده است. بنابراین میتوان مستقیماً در زبان برنامه نویسی MATLAB از قابلیت های كتابخانه سی پلاس پلاس  استفاده کرد.

کتابخانه های سی در زبان برنامه نویسی  MATLAB آمده است و توابع کتابخانه سی را مستقیماً می توان از زبان برنامه نویسی MATLAB فراخوانی کرد.

توابع MEX در زبان برنامه نویسی متلب موجود است و با توابع C / C ++ یا Fortran MEX با زبان برنامه نویسی MATLAB می توان ارتباط گرفت.

کتابخانه های جاوا در زبان برنامه نویسی MATLAB آمده است.از زبان برنامه نویسی MATLAB می توان به کتابخانه های جاوا دسترسی پیدا کرد.

کتابخانه های پایتون در زبان برنامه نویسی MATLAB آمده است و عملکرد زبان برنامه پایتون را مستقیماً میتوان با زبان برنامه نویسی MATLAB فراخوانی کرد.

کتابخانه های NET در زبان برنامه نویسی MATLAB موجود می باشد.و از زبان برنامه نویسی MATLAB می توان به کتابخانه های NET دسترسی پیدا کرد

تمامی موارد فوق الذکر به صورت مختصر از مزیت های کتابخانه برنامه نویسی متلب می باشد.

اما متلب معایبی نیز دارد که در ادامه به آن میپردازیم

معایب زبان برنامه نویسی متلب

یکی از مهم‌ترین معایب زبان برنامه‌نویسی متلب، هزینه‌بر بودن آن است. علاوه بر هزینه ابتدایی برای خرید نرم‌افزار متلب، برای استفاده از ماژول‌ها، بسته‌ها و تولباکس‌های اضافی، کاربران و برنامه‌نویسان باید هزینه‌های مازاد پرداخت کنند. معمولا تنها مؤسسات آموزشی و شرکت‌های بزرگ قادر به خرید مجوز استفاده از نرم‌افزار متلب و تولباکس‌های آن هستند.

مشکل دیگر زبان متلب، تبدیل کدهای آن به کدهای زبان‌های برنامه‌نویسی دیگر است. این کار معمولا بسیار مشکل است و رفع خطاهای احتمالی، دانش بسیار عمیقی از زبان برنامه‌نویسی متلب را می‌طلبد.

در کاربردهایی که مسأله توسط نمایش ماتریسی و عددی قابل مدل‌سازی نباشد و یا مدل‌سازی مسأله در قالب ماتریسی و عددی بسیار سخت باشد، استفاده از زبان برنامه‌نویسی متلب برای حل مسأله چالش برانگیز و دشوار خواهد بود.

الگوریتم‌های توسعه داده شده در زبان برنامه‌نویسی متلب، الگوریتم‌های اختصاصی پیاده‌سازی شده توسط شرکت هستند. به عبارت دیگر، کاربران قادر به مشاهده و تست کدهای منبع توابع و کتابخانه‌های متلب نیستند.

طبیعت اختصاصی بودن زبان متلب، کار برنامه‌نویسان و توسعه‌دهندگان شخص ثالث را برای گسترش قابلیت‌ها و امکانات متلب مشکل می‌کند.

 اما نکته قابل توجه این است که تولباکس‌ها،  فایل‌هایی که اجازه حل مشکلات خاصی از مسائل را به کاربران و برنامه‌نویسان می‌دهند.

مهم‌ ترین تولباکس‌ های توسعه داده شده برای زبان برنامه نویسی متلب عبارتند از:

• تولباکس پردازش سیگنال.
• تولباکس سیستم‌های کنترل.
• تولباکس شبکه‌های هوش مصنوعی.
• تولباکس بهینه‌سازی.
• تولباکس منطق فازی.
• تولباکس شبیه‌سازی.
• تولباکس موجک‌ها.
• تولباکس تحلیل متن.
• تولباکس یادگیری ماشین.

مخاطب هدف استفاده از زبان برنامه نویسی متلب چه کسانی هستند؟ 

مخاطبین زبان برنامه نویسی متلب محققان ، کارآفرینان ، مربیان ، دانشجویان دانشگاه ، مهندسان ، برنامه نویسان ، شبیه سازانی که می خواهند به سرعتکد و پروژه های خود را اجرا کنند و سریع تر به هدف نهایی خود برسند.و همچنین کاربران و برنامه نویسان می توانند با اطمینان از زبان برنامه نویسی متلب برای حل مسئله استفاده کنند و اسکریپت ها را اجرا کنند و کد نویسی کنند و تجزیه و تحلیل داده ها را تجسم کنند.

همچنین برنامه نویسان  قادر خواهند بود معادلات را حل کنند و عملیات ریاضی را انجام دهند و ماتریس را به روش های مختلف دستکاری کنند و همچنین با زبان برنامه نویسی متلب می توان منطق خود را فرموله کرد و مشکلات پیچیده را به کد متلب تبدیل کرد و با استفاده از مهارت های برنامه نویسی آنها را حل کرد.

در این مقاله سعی کردیم توضیحات مختصر و جامعی در مورد زبان برنامه نویسی متلب و همچنین کاربردهای آن و معایب و مزایای زبان برنامه نویسی را برای شما شرح دهیم امیدواریم که مثمر الثمر واقع گردد.