Ключевые особенности • Высокоуровневый язык для числен- ных расчетов, визуализации и раз- работки приложений • Интерактивная среда для много- кратных исследований, проекти- рования и выпуска конечного изделия • Множество математических функ- ций линейной алгебры, статистики, Фурье-анализа, фильтрации, оптимизации, численного интегри- рования, решения обыкновенных дифференциальных уравнений • Встроенные графические средства для визуализации данных и создания пользовательских графиков • Программные средства для оптими- зации кода и улучшения его произво- дительности • Средства для создания приложений с графическим пользовательским интерфейсом • Функционал для интеграции алгорит- мов MATLAB и внешних приложений и языков программирования, таких как C, Java, .NET, Microsoft Excel Язык технических вычислений MATLAB — это высокоуровневый язык и интерактивная среда для про- граммирования, численных расчетов и визуализации результатов. С помощью MATLAB можно анализировать данные, разрабатывать алгоритмы, создавать модели и приложения. Язык, инстру- ментарий и встроенные математические функции позволяют вам исследовать различные подходы и получать решение быстрее, чем с использованием элек- тронных таблиц или традиционных языков программирования, таких как C/C++ или Java. MATLAB широко используется в таких областях, как обработка сигналов и связь, обработка изображений и видео, системы управления, автоматизация тестирования и измерений, финансо- вый инжиниринг, вычислительная био- логия и т.п. Более миллиона инженеров и ученых по всем миру используют MATLAB в качестве языка технических вычислений. Краткий обзор рабочей среды MATLAB 5:30 Видеоролик: Обзор MATLAB Анализ и визуализация данных с помощью MATLAB desktop. Среда MATLAB позволяет также создавать программы, разрабатывать алгоритмы и приложения
6
Embed
Язык технических вычислений - MATLAB · Фурьеанализа ... изображений, аудио и видеофайлов, научных форматов
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
MATLAB — это высокоуровневый язык и интерактивная среда для програм ми рования, численных расчетов и визуа лизации результатов. С помощью MATLAB можно анализировать данные, разрабатывать алгоритмы, создавать модели и приложения. Язык, инструментарий и встроенные математические функции позволяют вам исследовать различные подходы и получать решение быстрее, чем с использованием электронных таблиц или традиционных языков программирования, таких как C/C++ или Java.
MATLAB широко используется в таких областях, как обработка сигналов и связь, обработка изображений и видео, системы управления, автоматизация тестирования и измерений, финансовый инжиниринг, вычислительная биология и т.п. Более миллиона инженеров и уче ных по всем миру используют MATLAB в качестве языка технических вычислений.
Краткий обзор рабочей среды MATLAB 5:30Видеоролик:ОбзорMATLAB
Анализ и визуализация данных с помощью MATLAB desktop. Среда MATLAB позволяет также создавать программы, разрабатывать алгоритмы и приложения
MATLAB предоставляет множество методов для анализа данных, раз работки алгоритмов и создания моделей. Язык MATLAB включает в себя математические функции для инженерных и научных операций. Встроенные математические функции используют процессороптимизированные биб лиотеки, предназначенные для ускорения векторных и матричных вычислений.
Доступны следующие операции:• Интерполяция и регрессия• Дифференцирование и интегриро
вание• Системы линейных уравнений• Анализ Фурье • Собственные значения и сингу ляр
ные числа матриц• Обыкновенные дифференциальные
уравнения• Разреженные матрицы
Расширения MATLAB предоставляют специализированный функционал в таких областях как статистика, оптимизация, обработка сигналов, машинное обучение.
Анализ и визуализация
данных
MATLAB предоставляет инструменты для получения, анализа и визуализации данных, позволяющие исследовать проблему быстрее, чем это возможно с помощью электронных таблиц или традиционных языков программи рования.
Также вы можете документировать результаты в виде графиков, отчетов или публикации кода MATLAB.
Доступ к данным
MATLAB позволяет вам получать доступ к данным из файлов, других приложений, баз данных, внешних устройств. Вы можете читать данные из файлов таких популярных форматов, как Microsoft Excel, текстовых или двоичных файлов, изображений, аудио и видеофайлов, научных форматов (netCDF и HDF). Функции вводавывода позволяют работать с файлами данных любых форматов.
Используя расширения MATLAB можно получать данные с различных устройств, таких как последовательный порт компьютера или звуковая карта, а также потоковые данные в реальном времени с измерительных устройств непосредственно в MATLAB для анализа и визуализации. Помимо того, вы можете управлять такими приборами, как осциллографы, анализаторы сигналов и генераторы колебаний специальной формы.
Сглаживание сеточной функции с помощью кубической 2D-интерполяции
Импорт данных в MATLAB из файлов смешанных форматов (числа и текст) с помощью Import Tool. MATLAB автоматически генерирует скрипт или функцию для импорта данных программно.
Поиск аппрокси ми-рующей поверхности с помощью MATLAB и Curve Fitting Toolbox
Редактирование заголовка графика поверхности с кон-туром с помощью интерактивных гра- фических средств MATLAB
Анализ данных
MATLAB позволяет управлять, фильтровать и осуществлять предвари тельную обработку данных. Вы можете исследовать данные для нахождения трендов, проверки гипотез, построения описательных моделей. В MATLAB включены функции для фильтрации, сглаживания, свертки и быстрого преобразования Фурье (FFT). Продук тырасширения включают возможности подбора кривых и поверхностей, многомерной статистики, спектрального анализа, анализа изображений, идентификации систем и другие инструменты анализа.
Визуализация данных
MATLAB предоставляет набор встроенных функций построения 2D и 3Dграфиков, а также функции объемной визуализации. Вы можете использовать эти функции для визуализации и как средство представления обрабатываемой информации. Графики могут быть созданы как интерактивно, так и про граммно.
В галерее графиков MATLAB есть примеры множества способов графического представления данных. Для каждого примера можно посмотреть и скачать исходный код для использования в ваших приложениях MATLAB.
Документирование и представление результатов
Вы можете представлять результаты в виде графиков или законченных отчетов. Графики MATLAB могут быть настроены в соответствии со спецификацией документа и сохранены во многие распространенные форматы изображений.
Вы можете автоматически сгенери ровать отчет во время запуска программы MATLAB. Отчет будет содержать ваш код, комментарии, результаты и графики. Отчет можно опубликовать в различных форматах, таких как HTML, PDF, Word, LaTeX.
Analyzing and Visualizing Data with MATLAB 3:26Видеоролик:АнализивизуализацияданныхвMATLAB
В девяти строках MATLAB-кода генерируется 1024 произвольных бита, вектор конвертируется в пере даваемый сигнал, добавляется шум с нормальным распределением и результат отображается на графике
Программирование и
разработка алгоритмов
MATLAB предоставляет высокоуровневый язык и средства разработки для быстрого прототипирования и анализа алгоритмов и приложений.
Язык MATLAB
Язык MATLAB изначально обладает поддержкой векторных и матричных операций, которая необходима для решения инженерных и научных задач, и предназначена для быстрой разработки и запуска.
С помощью языка MATLAB можно писать программы и алгоритмы быстрее, чем на традиционных языках программирования, потому что нет необходимости таких низкоуровневых организационных операций, как объявление переменных, определение типов и выделение памяти. Во многих случаях переход на векторные и
Скрипт MATLAB (слева) опубликован в виде HTML (справа) с помощью редакто- ра MATLAB. Резуль-таты, отображаемые в командном окне, графики вставляются автоматически, а комментарии в коде преобразуются в заголовки секций и текст отчета в HTML.
мат ричные операции избавляет от необ ходимости использования циклов for. В результате одна строка MATLAB кода часто может заменить несколько строк C/C++ кода.
MATLAB обладает свойствами традиционных языков программирования, включая управление потоками данных,
обработку ошибок и объектноориентированное программирование (ООП). Можно использовать основные типы данных, сложные структуры данных или определять пользовательские типы.
Вы можете получать результаты немедленно, выполняя команды по одной за раз в интерактивном режиме. Такой подход позволяет быстро исследовать различные варианты для получения лучшего решения. Объединив эти интерактивные команды в скрипт или функцию, можно автоматизировать их выполнение.
Расширения MATLAB имеют встроенные алгоритмы для обработки сигналов и связи, обработки изображений и ви деоданных, систем управления и многих других областей. Комбинируя эти алгоритмы с вашими, можно реализовать сложные программы и приложения.
Средства разработки
MATLAB состоит из набора инструментов для эффективной разработки алгоритмов, включающего:
Командное окно (Command Window) – позволяет интерактивно оперировать данными, выполнять команды и программы, отображать результаты.
Редактор (MATLAB Editor) – предоставляет функционал для редактирования и отладки программ, таких как установка точек остановки и пошаговое выполнение кода.
Анализатор кода (Code Analyzer) – автоматически проверяет код на ошибки и дает рекомендации по модифика ции, нацеленные на производитель ность и возможность сопровождения.
Профилировщик (MATLAB Profiler) – измеряет производительность программ MATLAB и определяет те части кода, которые можно улучшить.
Помимо этого существуют дополни тельные инструменты для сравнения кода и файлов данных, создания отче тов по файловым зависимостям, анно тированным заметкам и покрытию кода.
Интеграция с другими языками и приложениями
Возможна интеграция MATLAB с другими языками программирования. Непосредственно из MATLAB вы мо же те вызывать код, написанный на C, C++, Java и .NET. С помощью библиотеки MATLAB Engine можно вызывать код MATLAB из приложений C, C++, Fortran.
Производительность
MATLAB использует процессороптимизированные библиотеки для быстрых векторных и матричных вычислений. Для универсальных скалярных вычислений MATLAB использует собственную оперативную (justintime, JIT) компиляцию, которая может посо перничать в скорости с традиционными языками программирования.
Для использования преимущества многоядерных и многопроцессорных компьютеров MATLAB имеет мно жество многопоточных функций линейной алгебры и численных вычислений. Эти функции автоматически исполняются в несколько потоков в одной сессии MATLAB, что дает ускорение на многоядерных компьютерах.
Используя расширения для распараллеливания вычислений, вы можете использовать возможности много ядерных компьютеров, а также таких современных высокопроизводительных устройств, как графические процессоры (GPU) и кластеры. В состав этих продуктов входят высокоуровневые конструкции, которые позволяют вам распараллелить ваши приложения с минимальными изменениями в коде MATLAB.
Программирование и разработка алгоритмов в MATLAB 6:33 Видеоролик:ПрограммированиевсредеMATLAB
Процесс поиска ошибок в скрипте MATLAB в режиме отладки
Средства MATLAB и расширений предоставляют ряд возможностей для разработки и развертывания приложений. Вы можете делиться собственными алгоритмами и приложениями с другими пользователями MATLAB, или передавать в виде приложения/компонента тем, у кого нет MATLAB.
Создание графических интерфейсов пользователя (GUI)
С помощью GUIDE (Graphical User Interface Development Environment – среда разработки графического интерфейса пользователя) можно планировать, проектировать и редактировать собственные графические интерфейсы. Она включает в себя различные широко распространенные элементы, например, списки, ниспадающие меню, различные кнопки и графики MATLAB. А также графический интерфейс может быть создан программно, используя функции MATLAB.
Развертывание приложений
Чтобы передать приложение другому пользователю MATLAB, вы можете упаковать его в интерактивный блок MATLAB (MATLAB app) в виде одного файла. Этот блок автоматически установится в галерею MATLAB apps среди других легкодоступных элементов.
Для передачи приложения пользователю, не имеющему MATLAB, вы можете использовать расширения для развертывания приложений. Эти продукты автоматически генерируют автономные приложения, библиотеки разделенного доступа и программные
компоненты для интеграции в среды C, C++, Java, .NET и Excel. Причем эти элементы могут распространяться без дополнительных отчислений.
MATLAB Production Server позволяет использовать программы MATLAB, упакованные с помощью MATLAB Compiler, в ваших производственных системах и включать численный анализ в webприложения, базы данных и корпоративные приложения.
Генерация C кода
Вы можете использовать MATLAB Coder для генерации автономного Cкода из
кода MATLAB. MATLAB Coder поддерживает ту часть возможностей языка MATLAB, которая обычно используется разработчиками алгоритмов в больших системах. Этот код можно использовать для автономного исполнения, для интеграции в другие приложения или как часть приложений для встраиваемых систем.
Developing and Deploying Applications 4:17Видеоролик:Разработкаиразвертываниеприложений
Компоновка GUIDE (вверху) анализа ветров и итоговый интерфейс (внизу)
Код MATLAB (слева) и отчет о генерации кода (справа) с итоговым C кодом