متلب یک زبان برنامه نویسی نسل چهارم می‌باشد که به منظور خاصی طراحی شده است، یعنی مانند برخی زبان‌های برنامه نویسی، چندان جنبه عمومی ندارد و بیشتر مرتبط با علوم کامپیوتر، ریاضیات و شبیه سازی داده‌ها می‌باشد. متلب توسط فردی به نام کلیو مولر در اواخر دهه 1970 توسعه پیدا کرد و چند سال بعد، وقتی این زبان منتشر شد، خیلی زود به دانشگاه‌های مختلف راه یافت و در سال‌های بعد، باز هم توسعه بیشتری پیدا کرد. ما در این مقاله به آموزش متلب خواهیم پرداخت و جزئیات آن را مورد بررسی قرار میدهیم.
متلب چیست؟
قبل از اینکه به آموزش متلب بپردازیم، بهتر است کمی در مورد متلب و تاریخچه آن صحبت کنیم. متلب (MATLAB) مخفف آزمایشگاه ماتریکس (MATrix LABoratory) می‌باشد. به این دلیل که در ابتدا به عنوان یک زبان برنامه نویسی ماتریسی ایجاد شد. کار کردن با متلب آسان است و یادگیری آن سخت نیست، به همین خاطر هر کسی که به این برنامه علاقه دارد یا به آن نیاز دارد میتواند از آن استفاده کند. متلب یک زبان برنامه نویسی شناخته شده و نسل چهارم مانند جاوا و سی پلاس است. اکنون در برنامه‌های کاربردی پیشرفته، مانند: یادگیری ماشینی، یادگیری عمیق و علم داده نیز از متلب استفاده می‌شود.
اگر تمایل به یادگیری و آموزش متلب دارید بدون شک یکی از بهترین آموزش هایی که در این زمینه میتوانید پیدا کنید مجموعه آموزش نرم افزار متلب فرادرس است. این مجموعه آموزشی که شامل ۱۴ عنوان آموزشی در بیش از ۸۴ ساعت آموزش است میتواند به صورت کامل به نیاز شما در زمینه آموزش متلب پاسخ دهد و هرآنچه که نیاز به یادگیری دارید را به شما آموزش خواهد داد؛ برای دریافت این مجموعه آموزشی ارزشمند همین حالا روی لینک زیر کلیک کنید و مجموعه آموزش نرم افزار متلب را دریافت کنید.
- مجموعه آموزش نرم افزار متلب (MATLAB) — کلیک کنید
چرا به متلب نیاز داریم؟
متلب برنامه‌ای مهم و کاربردی است که بسیاری از دانشجویان رشته مهندسی باید آن را بیاموزند. این برنامه به انجام محاسبات ریاضی، طراحی، تجزیه و تحلیل و بهینه سازی (ساختاری و ریاضی) کمک میکند، ضمن اینکه سرعت و دقت بالایی دارد. این مزیت‌ها باعث شده‌اند که امروزه متلب بسیار رایج و محبوب شود.
تاریخچه متلب
همان‌طور که گفته شد متلب اولین بار توسط کلیو مولر (Cleve Moler) که رئیس بخش علوم کامپیوتر دانشگاه نیومکزیکو بود، توسعه یافت. ماجرا از این قرار بود که دانش آموزان مولر در انجام محاسبات جبر خطی و تحلیل عددی مشکل داشتند. مولر که به این موضوع واقف بود، می‌خواست راهی جایگزین برای انجام این محاسبات بدون نیاز به استفاده از زبان برنامه نویسی فرترن پیدا کند. بنابراین در اواخر سال 1984، کلیو مولر با استیو به نگارت و جک لیتل، متورکس را تشکیل داد و متورکس اولین نسخه رسمی متلب را در سال 1984 منتشر کرد. تصویری که در زیر مشاهده می‌کنید مربوط به آقای کلیو مولر است.
متلب در کدام بخش ها استفاده می‌شود
متلب بیشتر در پروژه‌های مهندسی استفاده می‌شود. اغلب به منظور تجزیه و تحلیل سیستم‌ها و محاسبات ریاضی و تجسم آنها، مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربردهای اصلی متلب به صورت زیر می‌باشند که عبارت‌اند از:
- تجزیه و تحلیل داده‌ها و تجسم داده‌ها
- محاسبات جبر خطی عددی
- ایجاد نمودار برای ابر داده‌ها
- توسعه الگوریتم
- فراگیری ماشین
- یادگیری عمیق
- شبیه سازی
- علم داده
- و…
از طریق برنامه نویسی متلب چه کارهایی میتوانیم انجام دهیم
با استفاده از متلب میتوانید الگوریتم‌های مختلفی را طراحی و اجرا کنید. میتوانید داده‌ها را از منابع مختلف مانند: فایل‌ها، پایگاه‌های داده یا اینترنت در متلب آپلود کنید. در عین حال میتوانید آنها را تحلیل کرده و با استفاده از گزینه‌های مختلف، اجرا و تجسم کنید. همچنین میتوانید مدل‌های داده، نمونه‌های اولیه و محصولاتی را که با متلب طراحی یا محاسبه می‌کنید شبیه‌سازی و یا بهینه سازی کنید. به همین خاطر آموزش متلب ضرورت دارد.
- مجموعه آموزش نکات و ترفندهای متلب MATLAB — کلیک کنید
متلب چگونه کار میکند
متلب، از کامپایلر JIT (just-in-Time) استفاده میکند، بخش‌های کتابخانه را بهینه میکند و وظایف پردازش ریاضی را در هسته کامپیوتر توزیع میکند. بنابراین، محاسبات با سرعت بیشتری انجام می‌شوند. به عنوان مثال، در مقایسه با زبان برنامه نویسی جاوا، بهتر این است که الگوریتم مورد نظرتان را در متلب ایجاد کنید. ضمن اینکه متلب این امکان را به شما می‌دهد تا داده‌ها را به حالت بصری هم در آورید.
آموزش متلب به چه صورت است
متلب، یک زبان برنامه نویسی شئ گرا است. به همین دلیل، بهتر است قبل از شروع یادگیری متلب، اصول اولیه برنامه نویسی را بیاموزید. همچنین دانستن اینکه متلب چگونه توالی کدنویسی و الگوریتم‌ها را توسعه می‌دهد مفید است. البته شما میتوانید متلب را بدون دانستن این قواعد هم یاد بگیرید، اما برای کارآمد بودن و درک بهتر الگوریتم‌ها، دانستن این موارد ضروری است. همچنین شما باید اصول ریاضیات پیشرفته را نیز در این خصوص یاد بگیرید. زیرا اگر قوانین ریاضی را بلد باشید، عملیات موجود در کتابخانه متلب که حاصل این ریاضیات پیشرفته هستند را به خوبی درک می‌کنید و خواهید دانست که از کدام فرآیند برای چه چیزی باید استفاده کنید.
مزایای متلب چیست
زبان‌های برنامه نویسی زیادی در سراسر جهان استفاده می‌شوند که هر کدام مزایا و معایبی دارند. متلب در مقایسه با سایر زبان‌ها، مزایای زیادی به ما می‌دهد. اما این ممکن است بسته به هدفی که داریم، متفاوت باشد. دانستن این مسئله، انجام کارهای مورد نیاز را برای ما آسان‌تر میکند. متلب هر داده‌ای که می‌نویسید را به عنوان یک ماتریس در می‌آورد. به عنوان مثال، هنگامی که اعداد را وارد می‌کنید، به صورت یک ماتریس متشکل از یک ردیف و یک ستون در خواهند آمد. این شامل توابع آماده جاسازی شده برای عملیات ماتریس، مانند: جمع ماتریس، ضرب و بالعکس است. جعبه ابزار زیادی در این برنامه وجود دارد و به لطف آنها می‌توان عملکرد متلب را تا حد زیادی غنی کرد. به عنوان مثال، نوار ابزار استاتیک به ما کمک میکند تا از داده‌های آماری سفارشی شده استفاده کنیم. یا به لطف پیوند اکسل، داده‌ها به فرمتی تبدیل می‌شوند که توسط اکسل قابل خواندن باشد. متلب از عملیات برداری نیز استفاده میکند. به این ترتیب حجم کدها به حداقل کاهش می‌یابد.
زبان برنامه نویسی متلب از چه چیزی تشکیل شده است؟
در مورد آموزش متلب باید به زبان پایه آن هم اشاره کنیم. متلب یک زبان برنامه نویسی است که برای مهندسین و دانشجویانی که پروژه‌ای مرتبط با طراحی و آنالیز دارند، توسعه یافته است و کار را برای آنها ساده‌تر کرده است. این زبان برنامه نویسی تجربه فوق‌العاده‌ای را با استفاده از توابع به کاربران می‌دهد. توابع متلب شامل یک سری محاسبات زبانی مبتنی بر ماتریس می‌باشند که کاربران را قادر می‌سازند طبیعی‌ترین شکل ریاضیات محاسباتی را به‌دست آورند. برای محاسبه یک ابر داده و یا محاسبه یک معادله آسان، به نرم افزار متلب نیاز پیدا می‌کنیم. علاوه بر این، هنگامی که حجم زیادی از داده‌ها وجود دارد، این وظیفه کارشناس داده است که آنها را تجزیه و تحلیل کند و چیزی منحصر به فرد و قابل درک را ارائه دهد.
کاربرد متلب چیست و چرا باید از آن استفاده کنیم
ممکن است این سؤال برای شما ایجاد شود که اصولاً چرا باید از متلب استفاده کنیم؟
متلب را می‌توان به عنوان یکی از بهترین زبان‌های برنامه نویسی در نظر گرفت که از آن برای انجام عملیات‌های ریاضی مختلف مانند ماتریس و جبر خطی و… استفاده می‌شود. طراحی الگوریتم را سریع‌تر و بهتر انجام می‌دهد. همچنین از الگوریتم تسی پشتیبانی میکند. آنالیز داده‌ها را با انواع مختلف الگوریتم‌هایی که دارد انجام می‌دهد و به شما این امکان را می‌دهد که راحت‌تر روی تغییرات ایجاد شده کار کنید. همچنین طراحی رابط کاربری به طور کاملاً انعطاف پذیر ایجاد می‌شود.
- آموزش کنترل هوشمند با متلب — کلیک کنید
طبقه بندی کاربرد متلب
مفهوم اساسی متلب را در بخش قبل توضیح دادیم، حالا بیایید بیشتر در مورد کاربرد آن صحبت کنیم و ببینیم که چه کارهایی با متلب می‌توان انجام داد.
موارد زیر جزو کارهایی هستند که معمولاً با متلب انجام می‌شوند:
- تجزیه و تحلیل داده‌های حیاتی
- توسعه برخی الگوریتم‌ها
- ایجاد مدل‌ها و برنامه‌های کاربردی با کارایی بالا
- انجام جبر خطی عددی
- محاسبه عددی ماتریس‌ها
- تجزیه و تحلیل و تجسم داده‌ها
- رسم نمودارها برای مجموعه داده‌های بزرگتر
- پردازش سیگنال و تصویر
- ایجاد رابط کاربری گرافیکی و API
آنالیز تابع متلب به چه صورت است؟
توابع متلب در مقایسه با سایر نرم افزارهای محاسباتی، نسبتاً گسترده هستند. هر کسی که از آن استفاده کرده باشد، علاقه بیشتری برای دانستن توابع آن دارد. متلب یک زبان سطح بالا است که برای محاسبات عددی، تجسم داده‌ها و توسعه برنامه‌ها، بهینه شده است. متلب کتابخانه گسترده‌ای از توابع ریاضی مانند: جبر خطی، آمار و تحلیل فوری، را شامل می‌شود. کتابخانه توابع ریاضی متلب، توابع از ساده تا پیچیده را دارا می‌باشد. همچنین بهینه سازی و ارائه راه حل برای معادلات دیفرانسیل را هم فراهم میکند. این یک محیط تعاملی برای کدنویسی مثل: کاوش، طراحی و حل مسئله را ارائه می‌دهد. متلب یک گرافیک داخلی برای تجسم داده‌ها و ایجاد نمودارهای آن، مبتنی بر تنظیمات سفارشی را دارا می‌باشد. رابط‌های برنامه نویسی متلب مجموعه ابزاری را برای بهبود کیفیت کدها، امکان نگهداری و معیارهایی برای عملکرد ارائه می‌دهند. علاوه بر این، توابع الگوریتم‌ها را با برنامه‌ها و زبان‌های دیگری مثل: جاوا، دات نت و مایکروسافت اکسل ادغام میکند. همچنین شما میتوانید، توابع مورد نیاز خود را به متلب اضافه نمایید.
زبان برنامه نویسی متلب چه کارکردی دارد؟
در این بخش از آموزش متلب، نحوه عملکرد متلب و نحوه پاسخگویی توابع به مجموعه داده‌ها را خواهیم فهمید. متلب مکانیسم کدنویسی شما را کمی سریع‌تر میکند و کد شما را با استفاده از کامپایلر JIT، بخش‌های کتابخانه و کارهایی که با استفاده از عملیات ریاضی انجام می‌شوند، کامپایل میکند. با استفاده از توابع و رسم آنها می‌توان الگوریتم‌های پیچیده را اجرا کرد و نتایج زیادی را مشاهده کرد. علاوه بر این، به شما امکان می‌دهد داده‌ها را از منابع مختلف بارگیری کنید و آنها را برای استفاده بعدی مجسم نمایید. متلب دسترسی ایمن به برنامه‌های کاربردی تعاملی ارائه می‌دهد و آنها را قادر می‌سازد تا عملیات محاسباتی معمولی را به صورت یکپارچه انجام دهند. یک مکانیسم تجسمی نیز در این بخش وجود دارد، که نشان می‌دهد چگونه الگوریتم‌های مختلف با داده‌ها تعامل و تفسیر می‌شوند.
محیط متلب چگونه است؟
در مورد محیط متلب باید بگوییم که یک محیط برنامه نویسی می‌باشد که در آن امکانات مختلف و ابزارهایی برای کدگذاری و تجسم داده‌ها وجود دارد. آموزش متلب سخت نیست. محیط این برنامه، کاربران را قادر می‌سازد تا دستورات را به صورت یکپارچه اجرا کنند. متلب تمام فایل‌ها را مدیریت کرده و داده‌ها را به صورت خودکار تجزیه و تحلیل میکند. همچنین متلب یک پنجره فرمان، برای نوشتن و کامپایل کردن کد دارد. این قسمت عملکرد خوبی دارد و انواع فرمان‌ها را شامل می‌شود. مثلاً اگر معادله ساده: (2+4)*2 را بنویسید و دکمه Execute را فشار دهید، نتیجه با تجسم داده‌ها روی صفحه، نمایش داده می‌شود. همان‌طور که گفتیم محیط کاری متلب مجموعه‌ای از ابزارها را ارائه می‌دهد که به شما امکان می‌دهد برنامه‌ها را اجرا و اشکال زدایی کنید، افزونه‌های مختلف را نصب کنید، و فونت‌ها و سبک‌های نمایش را با استفاده از توابع تغییر دهید. اجازه دهید این مفهوم را به صورت ریاضی توضیح بدهیم. فرض کنید مختصات x و y را وارد کرده‌اید. سپس میتوانید از تابع رسم برای ایجاد یک هذلولی یا یک نمایش گرافیکی از مقادیر وارد شده از طریق x و y استفاده کنید.
نمودارها و توابع ریاضی در متلب
متلب دارای یک عملکرد داخلی برای ایجاد نمودارهای سه بعدی سطح بالا می‌باشد که به کاربران در تجسم داده‌ها کمک میکند. یک تابع متلب به طور اختصاصی یک نمایش شبکه سه بعدی(3D) را ارائه می‌دهد، و تابع کانتور متلب به رسم نمودار با استفاده از خطوط کانتور برای تمایز بین بخش‌های مختصاتی کمک میکند. بنابراین انواع نمودار و توابع ریاضی را می‌توان در متلب اجرا کرده و مورد تحلیل قرار داد. شما هر نوع معادله را میتوانید وارد متلب کرده و جواب را فورا دریافت کنید. کدگذاری رنگ‌های مختلف و برش‌ها به علاوه افزودن نقاط روی نمودار، درک و تعیین داده‌ها را در زمان واقعی آسان‌تر میکند.
کلام آخر در مورد آموزش متلب
در این مقاله ما یکی از زبان‌های برنامه نویسی کاربردی به نام متلب را بررسی کردیم و به جزئیات آن پرداختیم. مزیت‌های قابل توجهی که متلب دارد باعث شده است که امروزه در اکثر رشته‌های مهندسی مورد استفاده قرار بگیرد. شما از متلب برای حل معادلات و نمایش نمودار آنها و تجزیه و تحلیل انواع داده میتوانید بهره بگیرید. همچنین انواع برنامه نویسی، توسعه الگوریتم‌ها، ساخت رابط گرافیکی کاربر و بسیاری از پروژه‌ها را می‌توان با متلب به انجام رساند. مهم‌ترین نکته در خصوص آموزش متلب نحوه کارکرد آن می‌باشد به طوری که باید بدانیم از متلب در چه بخش‌هایی استفاده کنیم. امیدوارم این مقاله به شما کمک کرده باشد و مسیر آموزش متلب را برای شما هموار کرده باشد. در پایان این مقاله مایلم آموزش برنامه نویسی متلب فرادرس را به شما معرفی کنم. به کمک این آموزش میتوانید بدون هیچ پیش زمینه و پیش نیازی زبان برنامه نویسی متلب را بیاموزید.
- آموزش برنامه نویسی متلب MATLAB — کلیک کنید
