Semenalidery.com

IT Новости из мира ПК
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Программирование на матлабе

MATLAB: инструмент будущего или дорогая игрушка

Использование

Начнём не со стандартного экскурса в историю и обсуждения плюсов и минусов языка, а с программной среды MATLAB/Simulink — единственного места, где герой этого текста может быть полезен. Просто представьте себе графический редактор, в котором вы сможете реализовать любую свою задумку, не имея за плечами нескольких лет опыта и соответствующего образования. И создав один раз схему взаимодействия инструментов, получить качественный скрипт для многократного использования.

MATLAB — именно такой редактор в мире данных. Область его применения безгранично широка: IoT, финансы, медицина, космос, автоматика, робототехника, беспроводные системы и многое-многое другое. В общем почти неограниченные возможности по сбору и визуализации данных, а также прогнозированию, но только если есть возможность купить соответствующий пакет.

Что касается цены, то в верхней границы почти нет, а вот нижняя находится в район 99$. Чтобы урвать столь мощный продукт за относительно небольшие деньги, вам необходимо быть студентом ВУЗа. И конечно же вы получите довольно ограниченный продукт.

Особенности языка

Язык MATLAB — инструмент, обеспечивающий взаимодействие оператора (часто даже не программиста) со всеми доступными возможностями анализа, сбора и представления данных. У него есть очевидные плюсы и минусы, свойственные языку живущему в замкнутой экосистеме.

Медленный и перегруженный операторами, командами, функциями язык, основной целью которого является улучшение визуального восприятия.

Узконаправленный. Нет никакой больше программной платформы, где бы MATLAB был полезен.

Дороговизна ПО. Если вы не студент — либо готовьтесь опустошить карманы или перейти границу закона. И даже если студент — цена приличная.

Невысокий спрос. Несмотря на большой интерес к MATLAB практически во всех сферах, фактически и легально его используют лишь немногие.

Язык легок для изучения, обладает простым и понятным синтаксисом.

Огромные возможности. Но это скорее преимущество всего продукта в целом.

Частые обновления, как правило заметные положительные преобразования происходят не реже пары раз в год.

Программная среда позволяет преобразовывать его в “быстрый” код на С, С++.

Целевая аудитория

Разумеется, MATLAB нужен далеко не всем. Несмотря на широчайшую область применения, трудно представить, что рядовому разработчику приложений может понадобиться знание этого языка. MATLAB крайне полезен в областях, требующих особой надёжности при обработке данных, например, в системах автопилота в автомобилях или бортовых электронных системах самолёта.

То есть если вы не очень программист, но так или иначе ваша профессия связана с необходимостью программной обработки данных, то продукт MATLAB/Simulink с соответствующим языком способны сильно упростить ваши каждодневные задачи.

Литература

Завершаем обзор языка как всегда списком учебной литературы. Само-собой среди них вы не отыщите книг исключительно по языку, но от этого восприятие языка будет только проще:

MATLAB Step-by-Step — как всегда нет ничего лучше, чем официальный туториал, с примерами и подробными разъяснениями.

MATLAB for Beginners: A Gentle Approach, Питер Каттан — книга, рассчитанная на новичков не только в работе с MATLAB, но и с принципами обработки данных.

Matlab for Newbies: The bare essentials, Сидарта Верма — ещё одна книга рассчитанная на новичков, описывающая лишь среду программирования и основные команды языка.

MATLAB. Полный самоучитель, Дьяконов В.П. — одна из базовых университетских книг на русском языке.

Честно говоря, перечислять большое количество книг нет никакого толка, потому что все они охватывают примерно один и тот же материал, но с небольшой разницей в подаче и примерах. Но если для вас и такая разница существенно или есть желание почитать про MATLAB на более продвинутом уровне, то хорошую подборку можно найти вот на этом ресурсе: MATLAB.Exponenta.

А у вас есть опыт работы с MATLAB? И какой?

Несмотря на достаточно высокую популярность языка MATLAB, большинство разработчиков с трудом представляет, как его синтаксис, так и возможности. Всё дело в том, что язык напрямую связан с популярным программным продуктом, стоимость которого может достигать потрясающих воображение значений. Итак, главный вопрос: так ли хорош непосредственно язык Matlab? И может ли он быть полезен именно вам.

Использование

Начнём не со стандартного экскурса в историю и обсуждения плюсов и минусов языка, а с программной среды MATLAB/Simulink — единственного места, где герой этого текста может быть полезен. Просто представьте себе графический редактор, в котором вы сможете реализовать любую свою задумку, не имея за плечами нескольких лет опыта и соответствующего образования. И создав один раз схему взаимодействия инструментов, получить качественный скрипт для многократного использования.

MATLAB — именно такой редактор в мире данных. Область его применения безгранично широка: IoT, финансы, медицина, космос, автоматика, робототехника, беспроводные системы и многое-многое другое. В общем почти неограниченные возможности по сбору и визуализации данных, а также прогнозированию, но только если есть возможность купить соответствующий пакет.

Что касается цены, то в верхней границы почти нет, а вот нижняя находится в район 99$. Чтобы урвать столь мощный продукт за относительно небольшие деньги, вам необходимо быть студентом ВУЗа. И конечно же вы получите довольно ограниченный продукт.

Особенности языка

Язык MATLAB — инструмент, обеспечивающий взаимодействие оператора (часто даже не программиста) со всеми доступными возможностями анализа, сбора и представления данных. У него есть очевидные плюсы и минусы, свойственные языку живущему в замкнутой экосистеме.

Медленный и перегруженный операторами, командами, функциями язык, основной целью которого является улучшение визуального восприятия.

Узконаправленный. Нет никакой больше программной платформы, где бы MATLAB был полезен.

Дороговизна ПО. Если вы не студент — либо готовьтесь опустошить карманы или перейти границу закона. И даже если студент — цена приличная.

Невысокий спрос. Несмотря на большой интерес к MATLAB практически во всех сферах, фактически и легально его используют лишь немногие.

Язык легок для изучения, обладает простым и понятным синтаксисом.

Огромные возможности. Но это скорее преимущество всего продукта в целом.

Частые обновления, как правило заметные положительные преобразования происходят не реже пары раз в год.

Программная среда позволяет преобразовывать его в “быстрый” код на С, С++.

Целевая аудитория

Разумеется, MATLAB нужен далеко не всем. Несмотря на широчайшую область применения, трудно представить, что рядовому разработчику приложений может понадобиться знание этого языка. MATLAB крайне полезен в областях, требующих особой надёжности при обработке данных, например, в системах автопилота в автомобилях или бортовых электронных системах самолёта.

То есть если вы не очень программист, но так или иначе ваша профессия связана с необходимостью программной обработки данных, то продукт MATLAB/Simulink с соответствующим языком способны сильно упростить ваши каждодневные задачи.

Литература

Завершаем обзор языка как всегда списком учебной литературы. Само-собой среди них вы не отыщите книг исключительно по языку, но от этого восприятие языка будет только проще:

MATLAB Step-by-Step — как всегда нет ничего лучше, чем официальный туториал, с примерами и подробными разъяснениями.

MATLAB for Beginners: A Gentle Approach, Питер Каттан — книга, рассчитанная на новичков не только в работе с MATLAB, но и с принципами обработки данных.

Matlab for Newbies: The bare essentials, Сидарта Верма — ещё одна книга рассчитанная на новичков, описывающая лишь среду программирования и основные команды языка.

MATLAB. Полный самоучитель, Дьяконов В.П. — одна из базовых университетских книг на русском языке.

Честно говоря, перечислять большое количество книг нет никакого толка, потому что все они охватывают примерно один и тот же материал, но с небольшой разницей в подаче и примерах. Но если для вас и такая разница существенно или есть желание почитать про MATLAB на более продвинутом уровне, то хорошую подборку можно найти вот на этом ресурсе: MATLAB.Exponenta.

А у вас есть опыт работы с MATLAB? И какой?

В помощь математикам: обзор MATLAB

Доверь свою работу кандидату наук!

Обзор MATLAB

Те, кто имеет дело с высшей математикой, прекрасно знают, с какими математическими «чудовищами» иногда приходится сталкиваться. Например, на вычисление какого-нибудь гигантского тройного интеграла можно потратить настоящую уйму времени, душевных сил и не восстанавливающихся нервных клеток. Конечно, это очень интересно, бросить вызов интегралу, и взять его. Но, что делать, если вместо этого интеграл грозиться взять Вас? Или, что еще хуже, кубический трехчлен вышел из-под контроля и разбушевался? Такого и врагу не пожелаешь.

Читать еще:  Ошибка в данных crc что делать

Что делать?

Раньше вариантов было всего два: плюнуть на все и пойти гулять или вступить в многочасовую схватку с интегралом. Ну, кому многочасовую, кому многоминутную – кто как учился. Но суть не в этом. Двадцатый век и неумолимо движущийся прогресс предлагают нам третий способ, а именно позволяют взять самый сложный интеграл «по-быстрому». То же самое касается решения всевозможных уравнений, построения графиков функций в виде кубических гиперболоидов и т.д.

Для таких неординарных, но периодически случающихся среди студентов ситуаций существует мощное математическое оружие. Встречайте, кто еще не знает – пакет программ MATLAB.

Матлаб и решит уравнение, и аппроксимирует, и построит график функции. Понимаете, что это значит, друзья?

Это значит, что MATLAB – один из мощнейших на сегодняшний день пакетов обработки данных. Название расшифровывается как Matrix Laboratory. Матричная Лаборатория, если по-русски. Возможности программы покрывают практически все области математики. Так, пользуясь матлабом, Вы сможете:

  • Производить всевозможные операции над матрицами, решать линейные уравнения, работать с векторами;
  • Вычислять корни многочленов любой степени, производить операции над многочленами, дифференцировать, экстраполировать и интерполировать кривые, строить графики любых функций;
  • Проводить статистический анализ данных с использованием цифровой фильтрации, статистической регрессии;
  • Решать дифференциальные уравнения. В частных производных, линейных, нелинейных, с граничными условиями – не важно, матлаб все решит;
  • Выполнять операции целочисленной арифметики.

MATLAB

Помимо всего этого возможности MATLAB позволяют визуализировать данные вплоть до построения трехмерных графиков и создания анимированных роликов.

Наше описание матлаб, конечно, далеко не полное. Помимо предусмотренных производителем возможностей и функций существует огромное количество инструментов матлаб, написанных просто энтузиастами или другими компаниями.

MATLAB как язык программирования

М-файл

А еще MATLAB – это язык программирования, используемый непосредственно при работе с программой. Не будем вдаваться в подробности, скажем только, что программы, написанные на языке MATLAB, бывают двух видов: функции и скрипты.

MATLAB — серьезное средство для серьезных ребят

Основной рабочий файл программы – М-файл. Это бесконечный текстовый файл, и именно в нем происходит непосредственно программирование вычислений. Кстати, пусть Вас не пугает это слово – для того, чтобы работать в MATLAB, вовсе не нужно быть профессиональным программистом.

М-файлы делятся на

  • М-сценарии. М-сценарий – самый простой тип M-файла, у которого отсутствуют входные и выходные аргументы. Данный файл используется для автоматизации многократно повторяемых вычислений.
  • M-функции. М-функции – это М-файлы, допускающие наличие входных и выходных аргументов.

Для того чтобы наглядно показать, как происходит работа в MATLAB, приведем ниже пример создания функции в матлабе. Данная функция будет вычислять среднее значение вектора.
function y = average (x)
% AVERAGE Среднее значение элементов вектора.
% AVERAGE(X), где X — вектор. Вычисляет среднее значение элементов вектора.
% Если входной аргумент не является вектором, генерируется ошибка.
[m,n] = size(x);
if (

Строка определения функции сообщает системе MATLAB, что файл является М-функцией, а также определяет список входных аргументов. Так, строка определения функции average имеет вид:
function y = average(x)
Где:

  1. function — ключевое слово, определяющее М-функцию;
  2. y — выходной аргумент;
  3. average — имя функции;
  4. x — входной аргумент.

Итак, чтобы написать функцию в матлабе, необходимо помнить, что каждая функция в системе MATLAB содержит строку определения функции, подобную приведенной.

Безусловно, такой мощный пакет нужен не только для того, чтобы облегчить жизнь студентам. В настоящее время MATLAB, с одной стороны, очень популярен среди специалистов многих научных и инженерных отраслей. С другой стороны, возможность работы с большими матрицами делает MATLAB незаменимым инструментом финансовых аналитиков, позволяющим решить намного больше задач, чем, к примеру, известный всем Excel. Подробнее о том, как сделать презентацию на компьютере вы можете прочитать в обзорной статье.

Недостатки работы с MATLAB

MATLAB — хорошо, но тяжело

Какие есть трудности в работе с MATLAB? Трудность, пожалуй, всего одна. Но фундаментальная. Чтобы полностью раскрыть возможности MATLAB и с легкостью решать встающие перед Вами задачи, придется попотеть и сначала разобраться с самим матлабом (как создать файл, как создать функцию и др.). А это не так просто, ибо мощность и широкие возможности требуют жертв.

При всем желании нельзя сказать, что MATLAB – простая программа. Тем не менее, надеемся, все вышеперечисленное будет достаточным аргументом для того, чтобы взяться за ее освоение.

И напоследок. Если Вы не знаете, почему все в Вашей жизни пошло так, а не иначе, спросите об этом у матлаба. Просто наберите в командной строке “why” (почему). Он ответит. Попробуйте!

Теперь вы знаете возможности Матлаб. В области образования MATLAB часто используется в преподавании численных методов и линейной алгебры. Многим студентам не обойтись без него при обработке результатов эксперимента, проведенного в ходе лабораторной работы. Для быстрого и качественного освоения основ работы с MATLAB Вы всегда можете обратиться к нашим специалистам, в любой момент готовым ответить на любой Ваш вопрос.

KVERNER

Matlab Simulink Python Java HELP Работы программиста профессионала

5 лучших онлайн-курсов MATLAB в 2020 году

В наше время у MATLAB большой спрос на рынке. Здесь мы перечислили лучшие онлайн-курсы MATLAB, и это правильное место для выбора лучшего курса. Концепция MATLAB, о программировании Simulink, как разрабатывать программы с использованием MATLAB, основы MATLAB, как взаимодействовать с вычислительной операционной системой, как создавать мобильные приложения, рекомендательные системы, методы, используемые в MATLAB, фильтрация электронной почты, приложения для компьютерного программирования, категоризация, макеты и т. д., все эти понятия рассматриваются в этих курсах. В мире мы видим много онлайн-курсов MATLAB. Из всех курсов наша экспертная группа выбрала 5 лучших онлайн-курсов MATLAB, которые перечислены ниже.

1. Введение в программирование с помощью MATLAB от Вандербильта University-Coursera

Акош Ледечи и Майк Фицпатрик — профессора Университета Вандербильта. В этом курсе оба научат вас, как разрабатывать программы с использованием MATLAB. Этот курс создан Университетом Вандербильта. Для изучения этого курса не нужно никаких предварительных знаний. Этот курс будет более полезным для инженеров. MATLAB является одним из языков программирования, используя этот язык, вы можете писать программы небольшого размера. Вы также можете использовать разные языки программирования в MATLAB. Изучив этот курс, вы станете экспертом в MATLAB. Этот курс займет девять недель.

Ключевые моменты:

  • На первой и второй неделе вы узнаете о страницах курса, а также о среде MATLAB и пользовательских интерфейсах. Здесь вы узнаете о семантике и синтаксисе. А так же узнаете, как строить графики в MATLAB.
  • На третьей и четвертой неделе Вам расскажут о матрицах и операциях MATLAB, а также о функциях MATLAB. Здесь вы узнаете, как извлечь, определить и объединить матрицы.
  • На пятой неделе Вы узнаете, как набор инструментов используется в программах MATLAB. Здесь Вы узнаете о полиморфизме.
  • На шестой и седьмой неделе Вам расскажут о операторах if, а также о циклах в MATLAB. Вы узнаете, как использовать логические операторы и операторы отношений.
  • На восьмой неделе вы узнаете, сколько типов данных используется в MATLAB.
  • На девятой неделе они научат вас, как вводить файлы, а также о том, как выводить файлы.

Рейтинг: 4.8 из 5

Перейти на курс — Нажмите тут.

2. Стать хорошим программистом Matlab за 30 дней — Udemy

Хоссейн Тоотончи — инструктор по Udemy. С прошлых пяти лет он начал бизнес. Он также является основателем Coursovie Training Inc. в этом учебном центре, где вы будете обучаться с высококачественным контентом. Он также будет преподавать на инженерных курсах, а также на основах техники, предоставляя видео. Он также даст руководство для людей, которые хотят начать свой собственный бизнес. Обучалось 16К + учеников. На этом курсе он расскажет о том, как стать хорошим программистом MATLAB в течение 30 дней. Если вы знаете базовые знания компьютера, этот курс очень прост в освоении. 11К + студенты записались на этот курс. Вы также узнаете, как делать математику в Matlab. Он также научит вас в MATLAB, как выполнять тригонометрические функции, а также о сложных числах. Курс имеет 5 загружаемых ресурсов, 4 статьи, 7,5 часов видео по запросу, а также имеет пожизненный доступ.

Ключевые моменты:

  • Изучив этот курс, вы узнаете, как писать свои собственные программы MATLAB.
  • Он научит вас, как создавать технические проекты, а также о инженерных проектах.
  • В конце курса вы узнаете, как использовать все навыки программирования в MATLAB.
  • Хоссейн также научит вас, как строить диаграммы и графики в MATLAB.
  • Вы узнаете в MATLAB, как использовать матрицы, а также узнаете об условиях и циклах, которые используются в MATLAB.

Рейтинг: 4.3 из 5

3. Мастер MATLAB через управляемое решение проблем — Udemy

Тим Бучалка и Академия программирования Learn Mike X Cohen являются создателями этого курса для Udemy. Майк — невролог, а также адъюнкт-профессор в университете Радбауд в Нидерландах. У него также есть активная исследовательская лаборатория. Он имеет 17-летний опыт преподавания обработки сигналов, программ, дизайна экспериментов и т.д. В этой академии вы будете тренироваться со всеми лучшими специалистами. Они будут учить Вас новым языкам, а также о фреймворкам. В этом курсе вы узнаете, как решать проблемы с помощью MATLAB. Они также научат вас, как стать экспертом в программировании на MATLAB. На этот курс записалось более 1000 студентов. Вы также узнаете о научных вычислениях и т.д. Курс имеет пожизненный доступ, 8 загружаемых ресурсов, 38 часов видео по запросу, а также имеет 5 статей.

Ключевые моменты:

  • В этом курсе вы узнаете о продвинутых программах MATLAB, а также о том, как развивать продвинутые навыки программирования.
  • Используя правила синтаксиса, Вас научат вас, как решать проблемы в MATLAB.
  • Вы также узнаете, как создавать приложения в режиме реального времени при помощи MATLAB.
  • Курс также научит Вас разложению матриц, нелинейному и линейному подгонке моделей и т.д.
  • Вы также узнаете об анимации данных для рисования 2D и 3D диаграмм в MATLAB.

Рейтинг: 4.6 из 5

Перейти на курс — Нажмите тут.

4. Изучайте MATLAB и Simulink программирование — Udemy

Джордан Кристман — инструктор по Udemy, а также профессор встроенных систем. Он получил степень бакалавра в области электроники и вычислительной техники в Университете Дейтона. Джордан также окончил UD со степенью магистра в области электротехники. Он является экспертом в области цифровой электроники, VHDL-проектирования, проектирования аппаратных систем и полевого программируемого массива гейтов. Он также расскажет о том, как взаимодействовать с вычислительной операционной системой, как создавать мобильные приложения, приложения для компьютерного программирования, макеты и т.д. В этом курсе он расскажет вам о MATLAB, а также о программировании Simulink. Вы также узнаете об основах программ MATLAB, а также об увеличении ваших способностей к сокращению чисел с помощью Simulink. На данный курс было зарегистрировано свыше 3000 студентов со всего мира. Для изучения этого курса не нужно никаких предварительных знаний. Вы также узнаете, как создавать свои собственные проекты. Он имеет 21 загружаемых ресурсов, 5 статей, 6,5 часов видео по запросу, а также имеет пожизненный доступ.

Ключевые моменты:

  • Вы также узнаете о командах MATLAB, а также о том, как их использовать.
  • Изучив этот курс, вы узнаете, как создавать свои собственные модели Simulink, а также как имитировать их.
  • Джордан также расскажет вам об условных выражениях, а также о циклах программирования.
  • Вы также узнаете о возможностях Simulink, а также о матричных командах. Здесь вы узнаете, как создавать сценарии и как запускать эти сценарии в MATLAB.
  • Инструкторы также расскажут вам о векторной арифметике, арифметике матриц, и вы узнаете, как получить доступ к отдельным элементам и т.д.

Рейтинг: 4.2 из 5

Перейти на курс — Нажмите тут.

5. Полное руководство по MATLAB: переход от новичка к профессионалу — Udemy

Нуман Азам — профессор MATLAB, а также инструктор по Udemy. Он расскажет о том, как MATLAB используется в повседневной жизни. Он также расскажет о программировании на MATLAB, анализе данных и т.д. С помощью MATLAB расскажет о том, какие методы используются в машинном обучении, такие как классификация текста, системы рекомендаций, фильтрация электронной почты и т.д. В этом курсе, который он собирается преподавать полная концепция MATLAB. Вы также узнаете о проблемах и проектах, делая больше практики. На этот курс записались 3000+ студентов. Чтобы выучить этот курс, не нужно никаких предварительных знаний и опыта. MATLAB — один из самых фундаментальных языков программирования. В этом курсе вы также узнаете о некоторых других языках программирования, таких как Java, C ++ и C. Он также объяснит вам выполнение операций с MATLAB, а также о том, как импортировать данные в MATLAB. Он имеет 16 загружаемых ресурсов, 14 статей, 9,5 часов видео по запросу, а также имеет пожизненный доступ.

Ключевые моменты:

  • Изучив этот курс, вы узнаете, как решать проблемы, используя MATLAB различными способами.
  • Курс научит вас, как решать уравнения, а также с помощью различных методов манипулировать матрицами и математическими операциями.
  • Изучив этот курс, вы узнаете, как написать собственный код, а также о том, как проводить анализ данных.
  • Вы узнаете, используя различные навыки программирования, как перевести собственную логику и сложные задачи в код MATLAB.

Рейтинг: 4.2 из 5

Перейти на курс — Нажмите тут.

Выводы:

MATLAB — это один из высокотехнологичных языков программирования, разработанный Mathworks. Выше мы показали вам некоторые из лучших онлайн-курсов. Если вы хотите узнать больше о MATLAB, вы можете выбрать любой из перечисленных выше курсов. После прохождения курса они также предоставят вам сертификат с вашими именами. Вы также можете добавить этот сертификат в свое резюме, чтобы получить больше веса. Если вы считаете, что эта статья более полезна для вас, вы можете поделиться ею со своими друзьями, а также в социальных сетях. Для любых сомнений или запросов по этой статье вы можете сделать запрос в поле для комментариев.

Matlab

Материал из MachineLearning.

Matlab — язык программирования и система научных и инженерных расчетов, построенная на основе интерпретатора этого языка. Matlab, сокращение от «Matrix Laboratory», предназначен в первую очередь для выполнения алгоритмов, использующих векторы и матрицы.

Язык программирования Matlab (иногда также называется M-code) изначально был разработан с целью упрощения работы с процедурами широко распространенной в 70-80 годы библиотеки алгоритмов линейной алгебры LINPACK. Впоследствии он развился в мощный язык с богатым набором типов данных.

Оболочка Matlab состоит из командной строки, текстового редактора со встроенным отладчиком и окнами со списком файлов, списком видимых переменных и с историей введенных команд.

Matlab имеет большое число пакетов (toolboxes) — как собственных, так и распространяемых независимыми разработчиками часто на условиях открытого кода. В Matlab включен Simulink — визуальный редактор для моделирования динамических систем.

Содержание

Краткий обзор языка Matlab

Векторы и матрицы

добавть элемент к вектору-столбцу

добавить элемент в вектору-строке

текстовая строка — это вектор

Операции

Типы данных

итератор может быть элементом вектора

или вектором-столбцом матрицы

Условный переход

оператор if использует как логические так и целочисленные переменные; можно использовать операции ‘and(a, b)’, синоним ‘a && b’ и ‘or(a, b)’, синоноим ‘a || b’

но удобнее использовать

Эффективное программирование

Matlab в своих базовых конструкциях сложнее C/C++, поэтому желательно смотреть чужой код с целью выявления удачных приемов.

Пример 1. Примечание: представленные в обзоре времена работы зависят от конкретного компьютера, системы, на которой он работает, загруженности компьютера в момент вычисления примера, числа свободных положительных зарядов на шерсти Вашего кота. Короче, много от чего. Поэтому если при запуске скрипта на Вашем компьютере времена работы не будут совпадать с тем, что вы видете в этом обзоре — не пугайтесь, это нормально и ожидаемо. Главная мысль состоит в том, что правильно написанный код на MATLAB начинает не только быстрее работать, но и (почти всегда) лучше выглядеть и читаться.

Игрушечный пример для иллюстрации способов работы с функциями и векторами в среде MATLAB

Получили вектор, компоненты которого — случайные числа, полученные из равномерного на отрезке [0,1] распределения. Теперь возьмем от каждого его элемента логарифм различными способами.

Способ первый — совсем плохой, самый медленный — в цикле наращивать размер вектора

Результат работы такой:

duration of the very bad method on 10000 elements Elapsed time is 0.286904 seconds.

Способ второй — заметно луче — заранее зарезервировать память под результат применения функции логарифма. Для наглядности увеличим размер вектора еще в 10 раз.

Результаты работы этого кода:

duration time of a bit improved method on 1000000 elements Elapsed time is 0.062692 seconds.

Способ третий — самый правильный и самый быстрый, работает мгновенно — взять функцию логарифма (то, что именно логарифма — не принципиально) сразу от вектора

duration of the best method on 1000000 elements Elapsed time is 0.015231 seconds.

Этот пример еще более игрушечный, чем предыдущий, но все же о нем тоже надо рассказать. MATLAB расшифровывается как matrix laboratiry, поэтому важно помнить, что MATLAB оптимизирован под вычисление произведений матрица на матрицу и матрица на стобец. Поэтому в MATLAB правильно писать операции над матрицами так, как это происходит при решении задач линейной алгебры.

То есть, если нам надо перемножить матрицы A и B, то не надо писать никаких циклов, а нужно просто написать C = A * B

Результат: Matrix multiplication time Elapsed time is 0.612797 seconds.

Здесь надо заметить, что при использовании > метода умножения матриц размеров n * n время получения ответа равно O(n^3). Если предположить, что компьютер делает в секунду в среднем 10^6 операций, то что-то тут не сходится — получится, что компьютер за 0.612797 секунд выполнил 8*10^9 операции. Дело в том, что в MATLAB реализован быстрый алгоритм умножения матриц, в этом алгоритме сложность менее, чем кубическая от размера входных матриц. Поэтому при перемножении матриц важно пользоваться именно записью C = A * B, а не ударяться в написание тройного цикла — тот уж точно выполнит все 8*10^9 операций и хорошо, если за пару суток управится.

Пример 3. Есть еще несколько функций, которые заточены под матричные и векторные операции — это функции repmat и reshape. Остановимся на них подробнее.

Важно. Практика показала, что repmat и reshape в разных версиях MATLAB могут отличаться, поэтому будьте внимательны и осторожны при их использовании.

Пусть мы хотим сделать матрицу, в которой все строки одинаковые. Тут возможны несколько способов реализации. Способ первый — цикл.

Elapsed time is 1.596466 seconds.

Способ второй — использовать функцию repmat()

Elapsed time is 0.311417 seconds.

Пусть теперь нам захотелось продублировать строки матрицы A, то есть вместо каждой строки матрицы написать две таких же строки, одну под другой. Как сделать это эффективно, то есть БЕЗ ЦИКЛОВ? Тут на помощь приходит функция reshape() (еще раз напоминаю про возможные различия в разных версиях).

Дальше ловкость рук и никакого мошенничества =)

Читателю предоставляется возможность разобраться с тем, как получилась матрица B, самостоятельно.

Скорее всего при первом прочтении предыдущий пример про дублирование строк кажется высосанным из пальца, поэтому продолжим и покажем, где в реальной жизни будет очень полезно использовать операции repmat и reshape, позволяющие не использовать циклы явно и ускорять операции в Matlab.

Пример 4, строим усеченную синусоиду, вариант 1

Пример 4, вариант 2

следует избегать циклов там, где можно использовать матричные операции;

пример 5, вариант 1

пример 5, вариант 2

Функции

функции бывают embedded, private, public, inline, см. doc; при написании желательно организовать код так, чтобы функция возвращала корректный результат независимо от того, что было подано в качестве аргумента — скаляр, вектор или матрица

пример, стандартизация вектора

функции могут включать варьируемое число входных и выходных аргументов

выполнение функций как текстовых строк в теле программы

пример, как сделать случайную k-индексную матрицу

инлайн-функции — функции задаваемые в теле программы

Мини-тест

Рекомендации программистам

  1. Matlab прост в освоении. Нет понятий проект, компилятор, библиотека.
  2. Есть командная строка, редактор m-code, path list и help.
  3. Если вы хотите использовать функцию из toolbox просто используйте ее имя в коде.
  4. Коллизий имен не существует. Старое имя исчезает при его перезагрузке.
  5. Функции вызываются по имени согласно path list (см. основное меню). Следите на очередностью в этом списке.
  6. Почитайте help, если вам нужно написать известный алгоритм, возможно он уже написан.
  7. В частности, функции, работающие с множествами: intersect, ismember, issorted, setdiff, setxor, union, unique и очень полезная функция is* находятся в Help navigator -> MATLAB -> Functions — Categorical list.
  8. Wikipedia.org содержит много библиотек для Matlab.
  9. Не нужно избегать сложных алгоритмов. Часто задачи классификации, регрессии, оптимизации решаются в одну строку кода.
  10. Желательно документировать свои функции так:
    • первая строка — назначение функции
    • вторая строка — имя функции и ее входные и выходные аргументы
    • варианты использования функции
    • пример использования функции
  11. Изучите все структуры данных в Matlab, их очень много. В последней версии (на момент написания основной части — R2008a) появилась поддержка работы с классами.
  12. Избегайте циклов, если возможно, используйте операции работы с матрицами.
  13. Имеется возможность подключать функции, написанные на C (в виде специально скомпилированных библиотек).

Некоммерческие версии

Matlab — коммерческая программа. Существуют некоммерческие варианты, совместимые по базовым конструкциям языка, но не совместимые по библиотечным функциям. Например, Scilab, Euler Math Toolbox и Octave.

События

Несколько раз в год фирма «Софтлайн» проводит семинары, посвященные новым версиям и отдельным подсистемам Matlab. Проводится Всероссийская научная конференция «Проектирование научных и инженерных приложений в среде MATLAB».

Основы программирования в MatLab: учебное пособие

Ревинская О.Г. Основы программирования в MatLab: учеб. пособие. – СПб.: БХВ-Петербург, 2016. – 208 с. : ил.

Целью пособия является развитие навыков структурного программирования в среде MatLab с использованием графических возможностей этой системы. Пособие содержит краткое описание основных элементов языка программирования, а также ряда встроенных функций. Теоретический материал сопровождается большим количеством примеров использования различных конструкций языка при обработке числовых данных. Пояснения к примерам, рассмотренным в пособии, помогут студентам при самостоятельной подготовке индивидуальных заданий по программированию в среде MatLab.

Материал, изложенный в пособии, может применяться для обучения программированию в среде MatLab, независимо от ее версии. В качестве иллюстраций в пособие включены элементы интерфейса, используемого в MatLab, начиная с версии 2012 и выше.

Для студентов физико-математических и технических специальностей, изучающих дисциплину «Программирование» на младших курсах.

Рекомендовано УМО РАЕ по классическому университетскому и техническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки: 03.03.02 — «Физика»

Год издания: 2016

Глава 1. Среда разработки программных решений MatLab

1.1. Запуск среды MatLab

1.2. Структура основного окна среды MatLab

1.2.1. Панель инструментов среды MatLab

1.2.2. Командное окно среды MatLab

1.2.3. Информационные окна

1.3. Создание m-файла

1.4. Редактирование программы

1.5. Сохранение программы на диске

1.6. Выполнение программы

1.7. Просмотр результатов работы программы

1.8. Встроенная справочная система

Глава 2. Основные элементы языка программирования MatLab

2.1. Структура программы

2.4. Константы и переменные

Глава 3. Элементы структурного программирования в MatLab

3.1. Ввод информации с клавиатуры в диалоговом режиме

3.2. Вывод информации

3.3. Оператор присвоения

3.4. Оператор двоеточие (:)

3.5. Операторы условного перехода

3.5.1. Оператор условного перехода IF

3.5.2. Оператор выбора SWITCH

3.6. Операторы цикла

3.6.1. Оператор FOR-цикла

3.6.2. Оператор цикла WHILE

3.6.3. Особенности использования операторов циклов FOR, WHILE

3.6.4. Вычисление сумм и произведений

3.7.1. Ввод массива с клавиатуры

3.7.2. Вывод значений, хранящихся в массиве

3.7.3. Обсчет данных, расположенных в массивах

3.7.4. Простейшие задачи поиска элементов в массиве

3.7.5. Простейшие задачи по изменению расположения данных в массиве

3.8. Нестандартные функции

Глава 4. Стандартные функции MatLab

4.1. Генераторы случайных чисел

4.2. Операции с одномерными массивами

4.3. Операции с матрицами

Глава 5. Базовые конструкции программирования, реализованные на языке MatLab

5.1. Присвоение значений

5.3. Вывод данных

5.5. Заполнение массива

5.6. Вычисления с массивами

5.7. Поиск минимального и максимального элементов массива

5.8. Поиск информации в массиве

5.9. Изменение взаимного расположения элементов в массиве

5.10. Изменение значений элементов в массивах

Глава 6. Графические возможности MatLab

6.1. График функции одной переменной

6.2. График нескольких функций одной переменной

6.3. График функции двух переменных

6.5. Настройка параметров графического окна и области отображения графика

6.5.1. Стандартные инструменты графического окна

6.5.2. Дескрипторная графика

6.6. Визуально-ориентированное проектирование Windows-интерфейса

6.6.1. Конструктор графического интерфейса

6.6.2. Добавление объектов

6.6.3. Редактирование свойств объектов

6.6.4. Программная обработка событий с объектами

6.6.5. Диалоговые окна

Глава 7. Чтение данных из файла. Запись данных в файл

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector