معرفی نرم افزار متلب

نرم افزار متلب (matlab) یکی از قوی ترین نرم افزارها در زمینه حل مسائل ریاضی برای مهندسان می باشد. اولین نگارش آن در دانشگاه نیومکزیکو و استانفورد در سال ١٩٧٠ در جهت حل مسائل تئوری ماتریس ها، جبر خطی و آنالیز عددی بوجود آمد. امروزه نرم افزار متلب در دانشگاه و صنعت، در زمینه های مختلف مهندسی نظیر ریاضیات پیشرفته، جبر خطی، مهندسی سیستم و … بعنوان یکی از اولین محیط های محاسباتی و تکنیکی که قادر به حل مسائل آن هاست، به کار می رود.

تمام داده ‌ها در متلب به شکل یک ماتریس ذخیره می ‌شوند. برای مثال یک عدد (اسکالر) به شکل یک ماتریس ۱×۱ ذخیره می ‌شود. یک رشته مانند «chemical engineering» به شکل ماتریسی با یک سطر و چندین ستون (که تعداد ستون ‌ها وابسته به تعداد کاراکتر هاست) ذخیره می ‌شود. حتی تصاویر نیز به شکل یک ماتریس سه بعدی ذخیره می گردد. بُعد اول و دوم تصویر برای تعیین مختصات نقاط و بُعد سوم آن برای تعیین رنگ نقاط استفاده می ‌شود. فایل ‌های صوتی نیز در متلب به شکل ماتریس‌ های تک ستون ذخیره می ‌شوند. بنابراین جای تعجب نیست که matlab مخفف عبارت Matrix Laboratory  باشد.

متلب توانایی کار با ماتریس‌ ها، رسم انواع توابع و داده‌ ها، پیاده ‌سازی انواع الگوریتم ‌ها و ایجاد رابط کاربری را دارد. همچنین قابلیت ارتباط با برنامه‌ های نوشته‌ شده به زبان ‌های دیگر از جمله زبان های C، C++، JAVA  و فرترن را دارا می باشد. نرم افزار matlab دارای مجموعه گسترده‌ ای از الگوریتم‌ های محاسباتی اعم از توابع ابتدایی مانند سینوس، کسینوس تا توابع پیچیده ای مانند ماتریس معکوس، مقادیر ویژه ماتریس و تبدیل فوریه سریع می باشد. کار با نرم افزار متلب به خاطر داشتن محیط کاری آسان و وجود توابع از پیش تعیین شده آن راحت می باشد.

کاربردهای نرم افزار متلب:

متلب در هر زمینه از ریاضیات محاسباتی استفاده می ‌شود. بعضی از مسائلی که متلب کاربرد گسترده ای در حل آن ها دارد در زیر لیست شده است:

• کار با ماتریس‌ها و آرایه‌ها

• رسم نمودارهای دوبعدی و سه‌بعدی و گرافیک

• جبر خطی

• معادلات جبری

• توابع غیرخطی

• آمار

• آنالیز داده

• حساب دیفرانسیل و انتگرال و معادلات دیفرانسیل

• محاسبات عددی

• ادغام

• برازش منحنی

 

مزایا نرم افزار متلب چیست؟

در زیر به برخی از مزایا نرم افزار متلب اشاره کرده ایم:

راحتی در استفاده: متلب یک زبان مفسری است که برنامه در محیط توسعه یکپارچه متلب به‌راحتی نوشته، اصلاح و ایجاد می‌گردد. ازآنجایی‌که زبان

برنامه‌نویسی برای استفاده راحت است توسعه برنامه‌های جدید به‌راحتی امکان‌پذیر است.

استقلال بستر نرم‌افزاری: متلب توسط بسیاری از سیستم‌های کامپیوتری مختلف پشتیبانی می‌شود. زبان متلب توسط سیستم‌عامل‌های لینوکس، ویندوز و

مکینتاش پشتیبانی می‌شود.

توابع از پیش تعریف‌شده: متلب هم را با کتابخانه گسترده‌ای از توابع از پیش تعریف‌شده است که برای بسیاری از کاربردها استفاده می‌شود.

رسم مستقل از دستگاه: برخلاف بسیاری از زبان‌های کامپیوتری دیگر، متلب دستورات بسیاری را برای رسم و تصویربرداری دارد. این تصاویر و رسم‌ها

می‌تواند روی هر وسیله خروجی گرافیکی که توسط کامپیوتر پشتیبانی می‌شود قابل نمایش است.

واسط گرافیکی کاربر: متلب شامل ابزاری است که به برنامه‌نویس اجازه می‌دهد که به‌صورت تعاملی یک واسط گرافیکی کاربر را ایجاد نماید. با این قابلیت

برنامه‌نویس می‌تواند برنامه‌های پیچیده تجزیه‌وتحلیل داده‌ها را طوری طراحی کند که کاربران بی‌تجربه نیز بتوانند به‌راحتی با برنامه تعامل داشته باشند.

قدرت مدلسازی و شبیه سازی: در متلب شما همه چیز را تقریبا می توانید مدل کنید از سیستم های قدرت گرفته تا سیستم های محیط زیستیو همچنین قابلیتی

امری استثنایی است.

آرایه

متلب اجازه می دهد تا دو نوع بردار ایجاد کنید:

• آرایه ی سطری (Row vector)
• آرایه ی ستونی (Column vector)

آرایه سطری

آرایه های سطری از وارد کردن مقادیر آرایه در براکت” [ ] “و جدا کردن مقادیر با کاما (,) ایجاد می شوند

آرایه ی ستونی

آرایه های سطری از وارد کردن مقادیر آرایه در براکت” [ ] “و جدا کردن مقادیر با سمیکولون (;) ایجاد می شوند

 

عملگرهای آرایه ی یک بعدی

عملگرهایی محاسباتی که با عناصر آرایه ی یک بعدی انجام می شود بصورت زیر است:

• جمع و تفریق آرایه ی یک بعدی

مثال- جمع عناصر دو آرایه A و B :

 

• ضرب شمارنده آرایه ی یک بعدی

مثال- ضرب عناصر آرایه ی V در ۵ :

 

• انتقال یک بردار

مثال- تبدیل آرایه ی سطری r به ستونی و آرایه ی ستونی v به سطری:

 

آرایه های تک بعدی نوع پایه و اصلی آرایه هستند که تقریبا در تمام زبان های برنامه نویسی برای ذخیره ی موقت داده ها در طول اجرای برنامه ها مورد استفاده قرار می گیرد. از این رو از اهمیت ویژه ای برخوردارند

تابع

همه میدانیم پارامتر های ورودی تابع را با دستور تابع وارد می کنیم و در حین تابع هیچ مقداری وارد نمی کنیم.پس در برنامه نوشته شده برای تابع از دریافت هرگونه مقدار و ورودی در حین اجرا باید بدور باشیم و همه ورودی ها را در اول برنامه در دستور function تعریف نماییم.

هیچ تابعی پی از اجرا جمله و یا علایم اخباری چاپ نمی کند. پس باید از چاپ نوشته های راهنما و... باید دوری کنیم و همه خوجی ها را باز در دستور function تعریف می کنیم.

خط اول هر برنامه تابعی بدین گونه نوشته می شود:

function output=name (input)

 

توابع له چند دسته تقسیم می شوند:

 

 

در پایان همه این دستورات دستور end استفاده می شود که نشان دهنده پایان چرخه است.

 

 

if....end

 این تابع برای اجرای قسمتی از برنامه در صورت صادق بودن شرط وارد شده به کار می رود.

 

else در غیر این صورت

این دستور در داخل عبارت if استفاده می گردد و در صورتی که شرط وارد شده صدق نکند دستورات وارد شده اجرا می شوند.

 

elseif چند شرط همزمان 

ممکن است در یک زمان چند شرط را همزمان و پشت سر هم وارد کنیم این کار را به وسیله elseif انجام می دهیم.

 

 

switch ...case ...end

برای تصمیم گیری در حالت های مختلف به کار میرود.

 

for ....end 

این تابع برای تکرار عملیات به تعداد معین 

 

 

while...end تکرار تا صادق بودن شرط

در این دستور دقیقا مانند if شرطی وارد می شود ولی نحوه کنترل روند برنامه بدین صورت است که تا وقتی که شرط صادق باشد دستورات داخل عبارت while تکرار خواهند شد.