MATLAB 被 MathWorks 定义为专有软件应用程序和编程语言，可促进复杂的数据分析任务，例如算法实施、与其他应用程序交互以及操作数据矩阵。本文介绍了 MATLAB 的用途、其关键概念以及 2022 年的用例。
MATLAB 是 MathWorks 的专有软件应用程序和编程语言，有助于执行复杂的数据分析任务，例如算法实施、与其他应用程序交互以及操作数据矩阵。
MATLAB 如何运作 | 资源
MATLAB 代表矩阵实验室。它由 Cleve Moller 设计并由 MathWorks 开发。它是一种用于数值计算的多用途编程语言。
LINPACK 和 EISPACK 项目负责初始开发，以便他们可以访问他们创建的 Matrix 软件。MATLAB 拥有超过 400 万用户，已成为必备工具。高级工程和科学课程被用作教学工具。研究人员在工业中使用它作为开发和分析工具。
MATLAB 具有内置编辑、调试工具和数据结构等功能。它具有易于使用的图形命令和各种内置命令和数学函数，使用户能够执行数学计算。该软件允许用户操作矩阵、运行算法、设计用户界面以及可视化多种函数和数据类型。它用于信号处理、图像和音频处理、机器学习和深度学习。
以下是 MATLAB 的主要功能：
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MATLAB 为用户提供了许多好处，使其成为如此有效的工具。它：
此外，MATLAB 中的错误很容易修复，因为它不是一种编译语言，而是一种解释语言。它还为用户提供了一个使用符号操作算法和工具执行符号数学运算的平台。
但是，有一些限制要记住。它是为科学计算而设计的，因此不适合其他应用程序。MATLAB 作为一种解释型语言，比 C++ 等其他编译型语言要慢。它不是 Fortran 或 C 等通用编程语言。用户必须为不同的函数创建不同的文件，因为与其他编程语言不同，MATLAB 不允许他们在单个 .m 文件中创建函数。
最后，大多数 MATLAB 命令在其他编程语言命令中缺乏直接等效命令，因为这些命令仅特定于 MATLAB 使用。这使您的技能不可转让。在我们更详细地讨论 MATLAB 的工作原理之前，这里有一些提供类似功能的软件应用程序：
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作为第四代编程语言，MATLAB 主要应用于技术计算。它提供了一个用户友好的环境，允许他们执行计算、可视化和编程功能。
在 MATLAB 上编写程序时，它会使用即时编译器来加快编写程序。之后，它将数学处理作业分配给计算机的中央处理单元并优化库调用。因此，它确保程序更容易解决。以下组件为 MATLAB 的工作提供动力：
术语“MATLAB 环境”是指用户可以在 MATLAB 平台上访问的工具和基础设施的集合。此组件中包含管理工作区中变量的功能以及导入和导出数据的功能。环境中还提供用于组织、创建、调试和分析 M 文件和使用 MATLAB 设计的程序的工具。
MATLAB 环境可用作交互式计算器或编程环境。在计算器模式下，MATLAB 的内置函数、算法和工具箱提供了一个一体化环境，可以使用图形绘图来执行计算和可视化结果。另一方面，在编程模式下，MATLAB 有一个编辑器、一个调试器和一个分析器，使用户能够编写他们的函数和脚本。
当用户启动 MATLAB 时，会出现一个带有多个面板的窗口。这个窗口有一个工作区面板、一个命令窗口、一个当前目录面板和一个命令历史面板。命令窗口有一个命令行提示符，用于运行处理变量的函数。所有变量都制作并存储在工作区中，工作区面板让用户可以轻松访问它们。
用户可以在当前目录面板上查看保存的数据文件。用户可以从命令历史面板访问已执行的所有命令的历史记录。此外，MATLAB 还有其他窗口面板，可以根据需要访问。这样的窗口包括调试器窗口、数组编辑器窗口和帮助浏览器窗口。用户可以通过帮助浏览器中的命令行帮助功能访问有关任何功能或工具箱的有用信息。
在命令行上，数组是从头开始构建的。在 MATLAB 中，数据被结构化为多维数组。用户可以通过加法或乘法来修改数组，以达到不同的目的。此外，添加了单个元素，而可以通过矩阵乘法或元素相乘来实现乘法。
在计算器模式下，您可以通过在工作区面板中双击数组的名称来更改数组的元素。这将打开数组编辑器，让您可以手动更改数组。
同时，在编程模式下，您可以通过在赋值语句的左侧创建数组的一部分来更改元素。用户可以通过将其放入空数组中来删除行或列。0 x 0 矩阵与空数组相同。
在 MATLAB 中，每个变量都是一个数组或矩阵。工作区中的变量可以从工作区面板中看到。用户还可以使用 who 命令访问变量。who 命令显示当前在内存中的变量、它们的类型、分配给每个变量的内存以及它们是否是复杂变量。数据文件以 .mat 格式保存在可通过现有目录面板访问的当前目录中。
在 MATLAB 中，函数用于执行计算任务。创建它们是为了改进 MATLAB 的基本功能。它们仅通过充当输入和输出的参数相互交互。函数有它们的变量的独立工作区。在计算器模式下，用户可以在命令行中逐行编写函数的每一行，执行并复制它，如果它按预期工作。
脚本是指由多行 MATLAB 命令组成的文件。在工作区中，脚本使用变量。函数和脚本由扩展名为 .m 的文本文件组成。为了在 MATLAB 中区分函数和脚本，关键字“function”出现在文本内容的第一行，就在开头。
ND 射线是 MATLAB 中使用的多维数组。要么扩展基本的二维数组以生成它们，要么直接通过应用诸如 0 和 1 之类的函数从头开始构造数组。密集数组必须由 ND 数组表示，因为它们不能以与稀疏数组相同的方式存储。
函数是一组语句，当它们组合时，执行特定的工作或任务。MATLAB 函数在单独的文件中指定，例如脚本文件。可以在这里下载 MATLAB。函数名和文件名必须始终具有可比性。
一般来说，函数会接受多个参数，并且在处理完这些参数后可能会返回多个参数。函数工作空间（称为本地工作空间）内的变量受函数操作的影响。此工作区与基础工作区不同，后者可以使用 MATLAB 命令提示符访问。
在 MATLAB 中，可以使用以下语法创建函数：function [out1,out2, ..., outN] = run (in1,in2,in3, ..., inN)。在此函数中，“run”是接受输入参数 in1、in2…inN 并返回输出 out1、out2…outN 的函数的名称。
现在让我们转向五种 MATLAB 函数：
主要功能通常在文件中定义。它们在函数文件中首先列出。此外，可以通过附加函数或通过命令行从定义它们的文件外部调用主函数。
子功能类似地在文件中定义。可选的子功能可能出现在文件中的主要功能之后。与主要功能不同，子功能不能从其他功能或指定它们的文件之外的命令行调用。它们可以被指定子函数的函数文件中的主函数和附加子函数访问。
嵌套函数在另一个函数或父函数中定义。嵌套函数可以访问和更改其父函数声明的变量。它们在其他函数的上下文中声明，并且可以访问父函数的工作区。
一个函数在 MATLAB 中用一条语句定义。它由单个 MATLAB 语句和无限数量的输入和输出参数组成。可以在命令行或 MATLAB 中的脚本或函数内部创建匿名函数。这允许用户在不创建单独文件的情况下构建基本功能。因此，它们不存储在程序文件中。
私有函数只能被其他函数的一小部分访问。它是一种主要功能，位于称为“私有”的子文件夹中。用户可以创建私有函数以避免泄露函数的实现。用户不能从命令行或父文件夹之外调用私有函数。以下是基本 MATLAB 函数的示例：
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MATLAB 用于多个行业，包括汽车、生物技术和制药行业以及电子、人工智能、机器人和通信行业。它对数据科学家、机械工程师、机器学习专家、计算金融专家和研究科学家很有帮助。以下是MATLAB的用途：
数据分析涉及研究和分析数据以获得有价值的见解。数据分析通常使用软件和工具完成。MATLAB 提供了一个环境，数据科学家、工程师和 IT 专家可以有效地分析数据。他们还可以构建大数据分析系统——例如，用于财务分析。
组织可以使用 MATLAB 进行经济评估。它拥有金融专家可以用来评估盈利能力、偿付能力、流动性和组织稳定性等因素的工具。
MATLAB 提供了一个平台，用户可以在其中轻松控制整个系统和设备。用户可以使用 MATLAB 为各种工业系统创建控制系统。控制系统基于控制回路。通过控制系统，用户可以对系统的各个部分下达指令，管理它们，规范它们的行为。
例如，工程师可以使用 MATLAB 创建一个控制系统，使他们能够轻松控制加热系统。此外，MATLAB 有一个控制系统工具箱，允许用户分析算法和应用程序并设计线性控制系统。
嵌入式系统是指由 90% 以上的硬件和 10% 的软件组成的计算机组件。它们旨在执行特定任务。MATLAB 有一个独特的“按钮”功能，可以生成代码并在按下后在硬件上运行。嵌入式系统的例子有微波炉、照相机和打印机。
电机控制算法有助于调节应用程序的速度和其他性能特征。MATLAB 算法有助于实现精确控制、能源效率和系统保护。在开发阶段，MATLAB 可以帮助用户在投入昂贵的硬件测试之前减少开发算法的时间并节省成本。
测试和测量电子产品是标准的制造最佳实践。电子产品在此过程中要经过各种测试，以确保只有质量和标准的产品才能投放市场。进行物理检查以识别任何材料缺陷，同时进行功能测试以确保产品按预期工作。
MATLAB 允许工程师在测试和测量电子产品的同时执行任务。它为他们提供了必要的工具并帮助他们自动化任务。此外，他们可以使用 MATLAB 从他们收集的数据中执行实时可视化和数据分析。
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计算机和独特的数字信号处理器在数字信号处理中执行各种信号处理操作。MATLAB 环境使用户在分析时间序列数据时更容易使用信号处理技术。它还为开发流应用程序和嵌入式系统提供了统一的工作流程。
机器人技术是一个多学科的科学和工程领域，涉及机器人或类人机器的创建。MATLAB 提供了一个一体化环境，机器人研究人员和工程师可以在其中设计机器人。他们可以使用 MATLAB 创建和调整算法，自动生成代码并制作真实世界的模型系统。
机电一体化结合了电子和机械工程的科学领域。在机电一体化系统中，集成了电气、机械、控制和嵌入式软件子系统。MATLAB 提供了一个一体化环境，机电工程师可以在其中设计和仿真所有这些子系统。
图像处理侧重于处理原始图像，以便为其他任务（例如计算机视觉）做好准备。在图像处理中，图像的像素是通过在数学技术的帮助下修改矩阵值来管理的。同时，计算机视觉涉及像人眼一样查看图片，然后理解和预测视觉输出。
MATLAB 提供了一个环境，可以在其中完成构建算法和分析图像的重要过程。例如，它包括机器学习算法，支持通过使用面部美容和扫描条形码来增强图片的应用程序。数字图像处理还有助于从卫星传输、接收和解码数据。
工程师设计预测性维护技术来确定设备的状况，以确定用户何时必须进行维护。MATLAB 有一个预测性维护工具箱，工程师可以使用该工具箱来调整数据、设计条件指标并估计机器的剩余使用寿命。
无线通信涉及使用无线信号连接两个或多个设备。团队合作的工程师可以通过使用 MATLAB 来提高工作效率。使用 MATLAB，他们可以轻松地交流想法并通过指出被忽略的错误及早消除设计问题，从而缩短开发时间。MATLAB 还提供无线设备的简化测试和验证。
对于处理数据操作和用户界面 (UI) 的技术团队来说，MATLAB 是必不可少的。它简化了复杂的计算，使 AI 和 ML 算法的计算变得容易，并促进 UI 模拟和设计。MATLAB 也可以通过您的网络浏览器直接在线获得，无需在本地安装软件。最终，MATLAB 以一种易于使用的方式结合了可视化、高级计算和编程。
