متلب چیست؟ | کاربرد برنامه نویسی متلب + مزایا و معایب آن

یکی از زبان‌های برنامه نویسی که توسط شرکتی به نام Mathworks گسترش یافته، زبان برنامه نویسی متلب است. این زبان در واقع نوعی زبان برنامه نویسی ماتریسی است که نشان می‌دهد همه اعداد حتی اعدای هم که به صورت منفرد هستند، می‌توانند یک ماتریس در ابعاد 1*1 در نظر گرفته شوند. /بنابراین تمام داده‌ها در متلب به صورت ماتریس ذخیره‌سازی خواهند شد، بنابراین ما در مجموعه آموزشی مداد سبز به معرفی متلب خواهیم پرداخت تا با این مجموعه آموزش برنامه نویسی جامع خود، بتوانیم شما عزیران را یاری کنیم تا جهت محاسبات عددی و حتی تجسمی خود از این زبان برنامه نویسی استفاده نماید، همچنین می‎توان گفت مجموعه آموزش متلب به شما یاد می‌دهد تا به کمک این زبان برنامه نویسی به ایجاد برنامه‌های ساده و پیچیده‌ای بپردازید. از این رو به شما توصیه می‌کنم با ادامه مجموعه مقالات آموزشی متلب همراه باشید تا اطلاعات خود را در این زمینه بالاتر ببرید.

متلب (matlab) چیست؟

متلب از جمله زبان‌های برنامه نویسی پرطرفدار در جهان به شمار می‌آید و بیشتر برای استفاده مهندسان و دانشمندان طراحی و تولید گردیده، چرا که این زبان برنامه نویسی دارای کارایی بالایی است و به همین جهت در محاسبات فنی بسیار مورد استفاده قرار می‎گیرد. کلمه matlab در واقع از دو واژه matrix و laboratory گرفته شده که به معنای آزمایشگاه متلب خواهد بود. بنابراین می‌توان گفت متلب علاوه بر آن که یک زبان برنامه نویسی نسل چهارم جهان به شمار خواهد آمد یک محیط نرم افزاری است که جهت انجام محاسبات عددی و تجسمی به کارگرفته می‌شود. همچنین نام‌گذاری متلب نشان می‌دهد که این زبان برنامه نویسی در حقیقت بر پایه ماتریس استوار است، به طوری که در آن اعداد منفی نیز به صورت ماتریس در نظر گرفته خواهند شد.

بنابراین در متلب به آسانی می‌شود با ماتریس‌ها کار کرد و به همین جهت ذخیره‌سازی داده‌ها در آن به شکل ماتریس صورت می‌پذیرد. مثلا یک عدد اسکالر به شکل یک ماتریس 1*1 در متلب وجود دارد، همچنین عبارتی همچون  tehran capital city of iran در واقع در متلب نوعی ماتریس به شمار می‌رود که دارای یک سطر بوده و از چندین ستون برخوردار است که تعداد ستون‌های آن بر اساس تعداد کاراکترهای این عبارت تعیین خواهد شد.
تصویرها هم در متلب به صورت ماتریسی سه بعدی ذخیره می‌شوند که بعد اول و دوم آن همان مختصات نقاط تصویر است و بعد سوم جهت تعیین رنگ نقاط به کار گرفته می‌شود. همچنین فایل‌های صوتی هم در متلب به صورت ماتریس تک ستون ذخیره‌سازی خواهند شد. مثال‌‎های بالا به راحتی علت گرفتن کلمه متلب از دو واژه آزمایشگاه ماتریس را به خوبی نشان می‌دهند.

تاریخچه متلب

برای آشنایی با متلب، به بیان تاریخچه آن می‎‌پردازیم تا با فهمیدن گذشته برنامه متلب به خوبی از ایجاد این زبان برنامه نویسی مطلع شوید.

رئیس گروه علوم کامپیوتر دانشگاه نیومکزیکو به نام Cleve Moler، در اواخر 1970 متلب را بر پایه زبان فرترن نوشت، اما او می‌خواست تا دانش آموزان دسترسی لازم را به LINPACK و EISPACK داشته باشند به همین دلیل دست به توسعه این برنامه زد و متلب را جوری طراحی نمود که نیاز به یادگیری زبان فرترن نباشد و دانشجویان به راحتی امکان انجام کارهای جبر خطی را داشته باشند. بنابراین استفاده از نرم‌افزار متلب در سایر دانشگاه‌ها به دلیل کاربردهای زیادی که در جبر خطی و ریاضیات داشت، بسیار گسترش یافت.

در سال 1983 مهندس جک لیتل در دیداری که در دانشگاه آکسفورد با Cleve Moler داشت و در آنجا با متلب آشنا شد، آن را به عنوان نرم افزاری شناخت که می‌تواند پتانسیل تجاری هم داشته باشد به همین دلیل تصمیم گرفت تا با MolerوSteve Bangert همکاری لازم را جهت تولید متلب تجاری داشته باشد. آنها متلب را با زبان c بازنویسی نموده‌اند و در سال 1984 موفق شدند MathWorks را تاسیس کنند و به انتشار متلب بپردازند. در سال 2000 دوباره متلب دچار بازنویسی گردید تا بتواند برای جبر خطی و ماتریس‌ها نیز مجموعه جدیدتری در دسترس همگان قرار دهد.

کاربرد متلب

همان طور که بیان گردید، مطلب یکی از زبان‌های برنامه نویسی بسیار محبوب در جهان به شمار می‌رود، به همین جهت استفاده از آن روز به روز بیشتر می‌شود، از این رو می‌توان گفت مهندسین برنامه نویسی متلب به عنوان پردرآمدترین مهندس‌ها در جهان شناخته می‌گردند. بنابراین اگر برای شما هم سؤال پیش آمده که از متلب کجاها استفاده می­شود؟ برخی از انواعکاربرد برنامه متلبرا می‌توان به صورت زیر شرح داد:

• استفاده در علوم کامپیوتر

اساس علوم کامپیوتر بر پایه وظایف ریاضی است، به همین جهت متلب همچون جعبه ابزار کارآمدی خواهد بود که می‌توان توسط آن کارهای ریاضی را انجام داد. بنابراین استفاده از متلب در علوم کامپیوتر موجب شده تا بهره‌وری آن بیشتر شود چرا که دانشمندان با استفاده از این برنامه می‌توانند به سرعت به نمونه‌سازی یک الگوریتم بپردازند و جهت پیاده‌سازی آن با استفاده از زبان‌های برنامه نویسی مختلف همچون زبان‌های برنامه نویسی c، جاوا،  C++ آن را به کار برند. همچنین استفاده از متلب در علوم کامیپوتر باعث خواهد شد تا دانشمندان به راحتی با ناشناخته‌ها در الگوریتم‌ها مواجه شوند و برای اعتبارسنجی خروجی‌ها نیز از آن استفاده کنند.

• استفاده از متلب در علوم مهندسی 

نرم افزار متلب یکی از پرکاربرد ترین نرم افزار های حال حاضر در دنیای مهندسی است از جمله :کاربرد متلب در مهندسی برق می باشد که بسیای از برنامه نویسی های این رشته مهندسی در متلب انجام می شود . کاربرد متلب در مهندسی کامپیوتر که از یکی از پایه ترین نرم افزار های برنامه نویسی در این رشته می باشد . نرم افزار متلب در علوم مهندسی دیگر از جمله مکانیک، نفت ، شیمی ، عمران ، صنابع و… نیز کاربرد های فراوانی دارد.

• استفاده از متلب در شبیه سازی

شبیه سازی یعنی یک نمونه واقعی را در دنیای امروزی ایجاد کرد،تا به آزمایش این موارد بر روی آن پرداخت و سپس طرح مورد نظر را عملی نمود. استفاده از شبیه‌ساز کمک فراوانی به افراد خواهد کرد تا در وقت و هزینه‌هایشان تا حد زیادی صرفه‌جویی کنند و از پیمودن راه حل‌های گوناگون پرهیز نمایند.
همچنین باعث افزایش امنیت و ارتقا نوآوری‌های جدید می‌گردد. بنابراین متلب از جمله برنامه‌های است که هر گونه شبیه سازی را آسان می‌نماید و در صورتی که پارامترها مناسب باشند، براساس مدل مورد نظر، چگونگی کارکرد فناوری‌ها را نشان خواهد داد. معمولا متلب برای تعریف این فناوری‌ها، مدل‌های ریاضی تعریف کرده و گردش کار را به صورت انیمیشن نشان می‌دهد.

• استفاده از متلب در پردازش تصویر

معمولا پردازش تصویر از طریق استفاده از تکنیک‌های ریاضی و دستکاری ماتریس‌ها جهت مدیریت پیکسل‌ها انجام می‌شود. از آنجایی که متلب یکی از برنامه‌های عالی جهت دستکاری‌های ماتریس محسوب می‌شود، بنابراین جهت پردازش تصویر بسیار از این برنامه استفاده می‌گردد، به طوری که می‌توان با استفاده از متلب به آسانی به افزایش ماتریس، تست ماتریس و مرتب‌سازی ماتریس‌ها پرداخت و تصویر را پردازش کرد.

• استفاده از متلب در کار با پارامترهای ریاضی

معمولا می‌توان در تمامی محاسبات ریاضی که شامل جبرخطی هستند از متلب استفاده کرد، همچنین متلب جهت انجام کارهای تجاری همانند پیش بینی گردش مالی و انتظارات و پیش بینی‌های آینده مالی شرکت‌ها بسیار سودمند خواهد بود.

بنابراین استفاده از برنامه متلب می‌تواند در هر گونه تجزیه و تحلیل بازارهای تجاری موفق عمل کند و جهت ایجاد برنامه‌های مالی و برخورداری از سود در مدت زمان کوتاه مفید باشد.
متلب در واقع نوعی برنامه است که جهت تجزیه و تحلیل‌های عددی به کار می‌رود، بنابراین می‌توان گفت ورودی و خروجی متلب در پروژه‌های تجاری و پروژه‌های همانند ساخت و ساز تا نجوم بسیارحائز اهیمت است. امروزه از متلب در صنایع داروسازی و بهداشت نیز استفاده زیادی می‌نمایند و همچنین یکی از نرم افزارهای پرکاربرد توسط معماران محسوب خواهد شد.

متلب از چه قسمت های تشکیل شده است؟

متلب از جمله برنامه‌های است که دارای قسمت‌های مختلفی بوده که پنج قسمت از مهمترین قسمت‌های آن به قرار زیر هستند:

زبان متلب:

زبان برنامه نویسی که در متلب مورد استفاده قرار گرفته، زبان نسل چهارم است، در واقع زبان استفاده شده در این برنامه زبان ماتریس_آرایه­ای خواهد بود که با استفاده از آن می‎توان انواع برنامه‌های ساده و پیچیده را تولید کرد. بنابراین این زبان از کاربردهای فراوانی برخوردار است که برخی از آنها شامل توسعه الگوریتم‌ها،ساخت مدل‌ها، ساخت اپلیکشن‌ها و … هستند.

محیط کاری متلب (MATLAB):

این محیط در حقیقت به مجموعه‌ای از ابزار و امکاناتی گفته می ­شود که بسیاری از کاربران و برنامه نویسان متلب با آنها سر و کار دارند. همچنین محیط کاری متلب از امکانات مختلفی برخوردار است که به مدیریت متغیرها در فضای کاری می‌پردازد، می‌توان گفت در این محیط ابزارهای مختلفی برای مدیریت، توسعه، رفع خطا، ایجاد فایل‌‍‌های Mو … قرار گرفته است.

کنترل گرافیک در متلب:

در واقع کنترل گرافیک به سیستم گرافیکی متلب اشاره دارد و از دستورها سطح بالایی برخوردار است که با استفاده از آنها می‌توان به پردازش تصویر، تجسم داده‌های دو بعدی و سه بعدی، انیمیشن، گرافیک و … پرداخت. کنترل گرافیک علاوه بر دستورها سطح بالا از دستورها سطح پایینی نیز برخوردار خواهد بود که به افراد اجازه می‌دهد تا ظاهر گرافیکی برنامه‌های خود را به صورت سفارشی طراحی نمایند.

کتابخانه توابع ریاضی متلب:

این کتابخانه شامل مجموعه بزرگی از الگوریتم‌های محاسباتی خواهد بود، از جمله این الگوریتم‌ها می‌توان به توابع‌ اولیه همانند سینوس، کسینوس اشاره کرد یا شامل تابع‌های پیچیده‌ای همچون ماتریس معکوس، تبدیل فوریه سریع، مقادیر ویژه ماتریس و … خواهند بود.

رابط برنامه‌های کاربردی متلب (API):

این کتابخانه امکاناتی را برای نوشتن برنامه‌های فرترن و C فراهم می‌کند چرا که با متلب تعامل زیادی دارند. بنابراین می‌توان گفت این رابط امکانات مختلفی همچون فراخوانی روال از متلب، فراخواندن متلب به عنوان یک موتور محاسباتی، خواندن و نوشتن فایل‌های mat و … را فراهم خواهد کرد.

اگر علاقه مند به یادگیری بیشتر زبان های برنامه نویسی هستید مقالات آموزش برنامه نویسی را دنبال کنید!

چرا باید متلب را یاد بگیریم؟

خیلی از کسانی که قصد شرکت در دوره های متلب را دارند معمولا از خود می‌پرسند چرا باید متلب یاد بگیریم؟ اصلا یادگیری متلب به چه کار ما خواهد آمد! باید گفت نرم‌افزار متلب از جمله نرم افزارهای بسیار پر قدرت در زمینه مهندسی است، از این رو با توجه به قدرت زیادی که در زمینه انجام محاسبات دارد در رشته‌های مختلفی همچون مهندسی برق، مهندسی کامپیوتر، عمران،صنایع پزشکی و … بسیار مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

از آنجایی که متلب جهت شبیه سازی به کار می‌رود، این نرم‌افزار از کاربردهای فراوانی در رشته‌های گوناگون برخوردار خواهد بود. از این رو یادگیری این نرم‌افزار بسیار مفید است، همچنین متلب استفاده زیادی نیز در زمینه هوش مصنوعی خواهد داشت و به همین دلیل برای پردازش تصویر، پردازش سیگنال، منطق فازی، داده کاوی، پردازش موازی و … بسیار مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
همچنین متلب از کرنل قوی برخوردار است که همه‌ لایه‌های کدنویسی مهندسی را پوشش می‌دهد، به همین جهت امروزه متلب به عنوان یک نرم‌افزار آکادمیک در بسیاری از دانشگاه‌های معتبر جهان تدریس خواهد شد.

از این رو با توجه به این ویژگی های  matlab که شامل انعطاف بالا، یادگیری آسان و کاربردهای فراوان آن در رشته‌های مختلف است، بنابراین یادگیری آن بسیار حائز اهمیت و سودمند خواهد بود.

کتابخانه های متلب

متلب از جمله نرم افزارهای است که دارای کتابخانه­های زیادی بوده که هر کدام در رشته‌های مختلف بسیار پرکاربرد هستند. بنابراین می‌توان برخی از کتابخانه‌های متلب را به صورت زیر معرفی کرد:

• کتابخانه Sources: این کتابخانه شامل داده‌‎ها و سیگنال‌های است که کاربر جهت شبیه سازی سیستم‌های دینامیکی به آن احتیاج خواهد داشت. بنابراین این کتابخانه به کاربر اجازه خواهد داد تا از انواع تابع‌ها همچون تابع پله، تابع سینوسی، تابع شیب و … جهت شبیه سازی خود استفاده نماید که این کتابخانه به او این امکان را خواهد داد.
• کتابخانه sinks: این کتابخانه بلوک‌های دارد که سیگنال‌ها در آن به اتمام خواهند رسید. بنابراین کتابخانهsinks این امکان را به کاربر خواهد داد تا فایل‌های مجزا و ماتریسی از متغیرها را در آن ذخیره نماید.

نتیجه گیری

مداد سبز در این مقاله با موضوع متلب چیست؟ تمام تلاش خود را به کار برد تا اطلاع کامل و جامعی از متلب به شما عزیران ارائه دهد. بنابراین اگر شما قصد دارید یک زبان برنامه نویسی مناسب با بازار کاری عالی جهت فراگیری انتخاب نماید، توصیه می‌کنم به زبان برنامه نویسی متلب هم فکر کنید! می‌توانید برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه با مجموعه آموزشی مداد سبز نیز تماس بگیرد و از مشاوران این مجموعه برای تصمیم‌گیری خود کمک بگیرد. همچنین اگر تصمیمتان برای یادگیری متلب قطعی است، با تهیه مجموعه آموزش متلب گامی بزرگ در جهت یادگیری متلب بردارید، پس از همین امروز شروع کنید.