MATLAB 是什么？

MATLAB 是一个用于高性能数学计算、可视化和编程环境的软件包。它提供了一个交互式环境，其中包含数百个内置函数，用于技术计算、图形和动画。

MATLAB 的意思是“矩阵实验室”。MATLAB 最初是为了实现 **LINPACK**（线性系统包）和 **EISPACK**（特征系统包）项目开发的矩阵软件的简单方法而编写的。

MATLAB 是一个现代化的编程语言环境，它拥有精炼的数据结构，包含内置的编辑和调试工具，并支持面向对象编程。

MATLAB 是多范式的。因此，它可以处理多种编程方法，如函数式、面向对象式和可视化式。

除了是一个环境，MATLAB 也是一种编程语言。

正如它的名字包含“矩阵”一词，MATLAB 的所有计算都基于数学矩阵和数组。MATLAB 的所有变量类型都以数组的形式存储数据，无论是整数类型、字符类型还是字符串类型变量。

MATLAB 在工程、科学和经济学的各个领域都有应用。

MATLAB 允许执行多种任务，如矩阵操作、算法实现、数据和函数绘图，并且可以与用其他编程语言编写的程序进行交互。

MATLAB 是一种动态和弱类型编程语言。

MATLAB 环境负责处理变量数据类型的声明以及为变量分配适当存储空间的任务。

MATLAB 历史

MATLAB 的开发始于 20 世纪 70 年代末，由新墨西哥大学计算机科学系主任 Cleve Moler 开发。Cleve 希望让他的学生能够使用 LINPACK 和 EISPACK（用 FORTRAN 编写的数值计算软件库），而无需学习 FORTRAN。1984 年，Cleve Moler 与 Jack Little 和 Steve Bangert 一起用 C 语言重写了 MATLAB，并创立了 MathWorks。这些库当时被称为 JACKPAC，后来在 2000 年进行了修改以进行矩阵操作，并命名为 LAPACK。

MATLAB 的主要特点和功能

图中的图示展示了 MATLAB 的主要特点和功能。

MATLAB 的内置函数提供了出色的工具，用于线性代数计算、数据分析、信号处理、优化、常微分方程（ODEs）的数值解、二次积分以及许多其他类型的科学计算。

其中大部分函数都使用了最先进的算法。有大量的函数用于二维和三维图形以及动画。

MATLAB 支持外部接口，允许从 MATLAB 内部运行这些程序。用户不限于内置函数；他们可以用 MATLAB 语言编写自己的函数。

此外，MATLAB 的开发者还提供了各种可选的“工具箱”。这些工具箱是一系列为主要应用编写的函数，例如符号计算、图像处理、统计、控制系统设计和神经网络。

MATLAB 的必要组成部分是矩阵。基本数据类型是数组。向量、标量、实数矩阵和复数矩阵都被自动处理为基本数据类型的特例。MATLAB 偏爱矩阵和矩阵函数。内置函数针对向量函数进行了优化。因此，向量化命令或代码在 MATLAB 中运行速度更快。

MATLAB 系统

MATLAB 系统由五个主要元素组成

开发环境

这是一组工具和设施，可以帮助您使用 MATLAB 操作和文件。其中许多工具是图形用户界面。它包括 MATLAB 桌面和命令窗口、命令历史、编辑器和调试器，以及用于查看帮助、工作区、报告和搜索路径的浏览器。

MATLAB 数学函数库

这是一个庞大的计算设计合集，从基本函数，如求和、正弦、余弦和复数数学，到更复杂的特性，如矩阵求逆、矩阵特征值、贝塞尔函数和快速傅里叶变换。

MATLAB 语言

这是一种高级矩阵/数组语言，具有控制流语句、函数、数据结构、输入/输出和面向对象编程特性。它既允许“小规模编程”来快速创建一次性的临时程序，也允许“大规模编程”来创建大型复杂的应用程序函数。

图形

MATLAB 拥有丰富的设施，用于将向量和矩阵显示为图形，以及注释和打印这些图形。它包含了用于二维和三维数据可视化、图像处理、动画和演示图形的高级结构。它还包含低级结构，允许我们完全自定义图形的显示，以及在我们的 MATLAB 应用程序上构建完整的图形用户界面。

MATLAB 外部接口/API

这是一个库，允许我们编写与 MATLAB 交互的 C 和 FORTRAN 程序。它包含用于从 MATLAB 调用例程（动态链接）、将 MATLAB 作为计算引擎调用以及读取和写入 MAT 文件的功能。