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

آیا تابه‌حال به این فکر کرده‌اید که متلب چیست؟

یکی از زبان‌های برنامه نویسی که توسط شرکتی به نام Mathworks گسترش یافته، زبان برنامه نویسی متلب است.

این زبان درواقع نوعی زبان برنامه نویسی ماتریسی است که نشان می‌دهد همه اعداد حتی اعدادی 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.

ما در مجموعه آموزشی مداد سبز به معرفی متلب خواهیم پرداخت تا با این مجموعه آموزش برنامه نویسی جامع خود، بتوانیم شما عزیزان را یاری کنیم تا جهت محاسبات عددی و حتی تجسمی خود از این زبان برنامه نویسی استفاده کنید.

همچنین مجموعه آموزش متلب به شما یاد می‌دهد تا به کمک این زبان برنامه نویسی به ایجاد برنامه‌های ساده و پیچیده‌ای بپردازید. از این‌رو 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 شده، چرا که این زبان برنامه نویسی دارای کارایی بالایی است و به همین جهت در محاسبات فنی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کلمه matlab درواقع از دو واژه matrix و laboratory گرفته شده که به معنای آزمایشگاه متلب خواهد بود. بنابراین می‌توان گفت متلب علاوه‌برآن که یک زبان برنامه نویسی نسل چهارم جهان به شمار خواهد آمد، یک محیط نرم‌افزاری است که جهت انجام محاسبات عددی و تجسمی به کار گرفته می‌شود.

اگر هنوز هم متوجه نشده‌اید که متلب چیست، در ادامه با ما همراه باشید.

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. مثلاً یک عدد اسکالر به شکل یک ماتریس 1*1 در متلب وجود دارد. همچنین عبارتی همچون tehran capital city of iran درواقع 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 بُعد اول و دوم آن همان مختصات نقاط تصویر است و بُعد 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 کرد که نیاز به یادگیری زبان فرترن نباشد و دانشجویان به راحتی امکان انجام کارهای جبر خطی را داشته باشند.

از این‌رو 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 نرم‌افزاری شناخت که می‌تواند پتانسیل تجاری هم داشته باشد. به همین دلیل تصمیم گرفت تا با Moler و Steve Bangert همکاری لازم را جهت تولید متلب تجاری داشته باشد.

آن‌ها متلب را با زبان c بازنویسی کرده‌اند و در سال 1984 موفق شدند MathWorks را تأسیس کنند و به انتشار متلب بپردازند. در سال 2000 دوباره متلب دچار بازنویسی شد تا بتواند برای جبر خطی و ماتریس‌ها نیز مجموعه جدیدتری در دسترس همگان قرار دهد.

کاربرد متلب

همان‌طور که بیان شد، 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 این‌رو می‌توان گفت مهندسین برنامه نویسی متلب به عنوان پردرآمدترین مهندس‌ها در جهان شناخته می‌شوند.

اینکه مطلب چیست و چه کاربردهایی دارد و چه‌طور می‌توان به درآمدهای بالا در این رشته رسید را در ادامه خواهیم خواند.

بنابراین اگر برای شما هم سؤال پیش آمده که از متلب کجاها استفاده می‌شود؟ برخی از انواع کاربرد برنامه متلب را می‌توان به صورت زیر شرح داد:

• استفاده در علوم کامپیوتر

اساس علوم کامپیوتر بر پایه وظایف ریاضی است. به همین جهت متلب همچون جعبه‌ابزار 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

نرم‌افزار متلب یکی از پرکاربردترین نرم‌افزارهای حال حاضر در دنیای مهندسی است. از جمله: کاربرد متلب در مهندسی برق می‌باشد که بسیاری از برنامه نویسی‌های این رشته مهندسی در متلب انجام می‌شود. کاربرد متلب در مهندسی کامپیوتر که از یکی از پایه‌ترین نرم‌افزارهای برنامه نویسی در این رشته است. نرم‌افزار متلب در علوم مهندسی دیگر از جمله مکانیک، نفت، شیمی، عمران، صنایع و… نیز کاربردهای فراوانی دارد.

• استفاده از متلب در شبیه‌سازی

شبیه‌سازی یعنی یک نمونه واقعی را در دنیای امروزی ایجاد کرد تا به آزمایش این موارد بر روی آن پرداخت و سپس طرح موردنظر را عملی کرد. استفاده از شبیه‌ساز کمک فراوانی به افراد خواهد کرد تا در وقت و هزینه‌هایشان تا حد زیادی صرفه‌جویی و از پیمودن راه‌حل‌های گوناگون پرهیز کنند.

همچنین باعث افزایش امنیت و ارتقا نوآوری‌های جدید می‌شود. بنابراین متلب از جمله برنامه‌هایی است که هرگونه شبیه‌سازی را آسان می‌کند و در صورتی که پارامترها مناسب باشند، براساس مدل موردنظر، چگونگی کارکرد فناوری‌ها را نشان خواهد داد.

معمولاً متلب برای تعریف این فناوری‌ها، مدل‌های ریاضی تعریف کرده و گردش کار را به صورت انیمیشن نشان می‌دهد.

• استفاده از متلب در پردازش تصویر

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 می‌شود. 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

معمولاً می‌توان در تمامی محاسبات ریاضی که شامل جبرخطی هستند از متلب استفاده کرد. همچنین متلب جهت انجام کارهای تجاری مثل پیش‌بینی گردش مالی و انتظارات و پیش‌بینی‌های آینده مالی شرکت‌ها بسیار سودمند خواهد بود.

بنابراین استفاده از برنامه متلب می‌تواند در هرگونه تجزیه و تحلیل بازارهای تجاری موفق عمل کند و جهت ایجاد برنامه‌های مالی و برخورداری از سود در مدت زمان کوتاه مفید باشد.

متلب درواقع نوعی برنامه است که جهت تجزیه و تحلیل‌های عددی به کار می‌رود. بنابراین می‌توان گفت ورودی و خروجی متلب در پروژه‌های تجاری و پروژه‌هایی همانند ساخت‌وساز تا نجوم بسیار حائز اهمیت است. امروزه از متلب در صنایع داروسازی و بهداشت نیز استفاده زیادی می‌کنند. همچنین یکی از نرم‌افزارهای پرکاربرد توسط معماران محسوب می‌شود.

متلب از چه قسمت‌هایی تشکیل شده است؟

متلب از جمله برنامه‌هایی 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. درواقع 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 می‌شود که بسیاری از کاربران و برنامه نویسان متلب با آن‌ها سروکار 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 M و… قرار گرفته است.

کنترل گرافیک در متلب:

درواقع کنترل گرافیک به سیستم گرافیکی متلب اشاره دارد و از دستورهای 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 دستورهای سطح بالا از دستورهای سطح پایینی نیز برخوردار خواهد بود که به افراد اجازه می‌دهد تا ظاهر گرافیکی برنامه‌های خود را به صورت سفارشی طراحی کنند.

کتابخانه توابع ریاضی متلب:

این کتابخانه شامل مجموعه بزرگی از الگوریتم‌های محاسباتی خواهد بود. از جمله‌ی 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 علاقه‌مند به یادگیری بیشتر زبان‌های برنامه نویسی هستید مقالات آموزش برنامه نویسی را دنبال کنید!

چرا باید متلب را یاد بگیریم؟

خیلی از کسانی که قصد شرکت در دوره‌های متلب را دارند، معمولاً از خود می‌پرسند چرا باید متلب یاد بگیریم؟ اصلاً یادگیری متلب به چه کار ما خواهد آمد! یا علت یادگیری متلب چیست؟

باید گفت نرم‌افزار متلب از جمله نرم‌افزارهای بسیار پر قدرت در زمینه مهندسی است. از این‌رو 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 شبیه‌سازی به کار می‌رود، این نرم‌افزار از کاربردهای فراوانی در رشته‌های گوناگون برخوردار خواهد بود. از این‌رو یادگیری این نرم‌افزار بسیار مفید است. همچنین متلب استفاده زیادی نیز در زمینه هوش مصنوعی دارد. 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 می‌شود.

از این‌رو با توجه به این ویژگی‌های 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.

امیدوارم حالا متوجه شده باشید که مزیت یادگیری متلب چیست!

کتابخانه‌های متلب

متلب از جمله نرم‌افزارهایی 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 سیگنال‌هایی است که کاربر جهت شبیه‌سازی 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 شبیه‌سازی خود استفاده کند که این کتابخانه به او این امکان را خواهد داد.
• کتابخانه sinks: این کتابخانه بلوک‌هایی دارد که سیگنال‌ها در آن به اتمام خواهند رسید. بنابراین کتابخانه sinks این امکان را به کاربر خواهد داد تا فایل‌های مجزا و ماتریسی از متغیرها را در آن ذخیره کند.

نتیجه‌گیری

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 عزیزان ارائه دهد. بنابراین اگر شما قصد دارید یک زبان برنامه نویسی مناسب با بازار کاری عالی جهت یادگیری انتخاب کنید، توصیه می‌کنم به زبان برنامه نویسی متلب هم فکر کنید!

می‌توانید برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه با مجموعه آموزشی مداد سبز تماس بگیرید و از مشاوران این مجموعه برای تصمیم‌گیری خود کمک بگیرید. 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.