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MATLABs Array-orientierte Syntax

1970
  • Cleve Moler
Computer-Workstation mit MATLAB-Schnittstelle zur Veranschaulichung der array-orientierten Syntax in der numerischen Analyse.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

MATLAB is a matrix-based language where the fundamental data type is the array, not requiring dimensioning. This allows for concise expression of matrix and vector operations. For instance, multiplying two matrices `A` and `B` is simply `C = A * B`, and element-wise multiplication is `C = A .* B`, abstracting away complex loop structures found in other languages. MATLAB is a popular engineering Programmiersprache because matrix operations are written in a single line.

The core design philosophy of MATLAB is that all data is treated as an array, with scalars being 1×1 arrays and vectors being 1xN or Nx1 arrays. This paradigm stems from its origin as a high-level interactive shell for the LINPACK and EISPACK Fortran libraries, which were designed for linear algebra. This array-centric syntax dramatically simplifies code for scientific and engineering problems, which are often expressed in terms of matrix and vector mathematics. Operations that would require nested loops and careful index management in languages like C or Java can be expressed in a single, readable line in MATLAB.

Beispielsweise wird das lineare Gleichungssystem Ax = b mit dem Befehl `x = Ab` gelöst, der den Backslash-Operator (mldivide) verwendet. Dieser Operator berechnet nicht nur die Inverse von A, sondern analysiert die Matrix A, um den stabilsten und recheneffizientesten Algorithmus auszuwählen, etwa die LU-Zerlegung für quadratische Matrizen oder die QR-Zerlegung für rechteckige Systeme. Diese Abstraktion auf hoher Ebene ermöglicht es dem Benutzer, sich auf das mathematische Problem anstatt auf die Details der Implementierung zu konzentrieren. Darüber hinaus fördert die Sprache die Vektorisierung, also das Ersetzen expliziter Schleifen durch Array-Ausdrücke. Dies macht den Code nicht nur kompakter, sondern auch deutlich schneller, da die internen Funktionen von MATLAB hochoptimierter, multithreadfähiger C- und Fortran-Code sind.

UNESCO Nomenclature: 1202
- Computerwissenschaften

Typ

Software/Algorithmus

Störung

Substanzielles

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Fortran Programmiersprache
  • Numerische Softwarebibliothek LINPACK
  • Numerische Softwarebibliothek EISPACK
  • APL-Programmiersprache

Anwendungen

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

  • eine domänenspezifische Sprache für Quantencomputersimulationen
  • ein eingebetteter Systemcodegenerator für die Echtzeit-Robotersteuerung mithilfe von Matrixoperationen
  • eine hochrangige Finanzmodellierungssprache für die Risikoanalyse basierend auf vektorisierten Portfolioberechnungen
  • A schneller Prototypenbau tool for developing and testing new wireless communication protocols
  • eine Bildungsplattform für den interaktiven Unterricht in linearer Algebra durch grafische Manipulation von Matrizen
  • a framework for large-scale climate model analysis using distributed array computations
  • ein bioinformatisches Tool zur parallelen Sequenzausrichtung mithilfe von Matrixdarstellungen
  • eine Echtzeit-Audioverarbeitungsumgebung für Musiker basierend auf Signalmatrixtransformationen
  • ein generatives Kunstsystem, das Matrixoperationen verwendet, um komplexe visuelle Muster zu erstellen
  • ein Smart-Grid-Optimierungstool, das den Leistungsfluss als ein System linearer Gleichungen modelliert
Verwandt mit: MATLAB, Array-Programmierung, Matrixlabor, Vektorisierung, numerisches Rechnen, lineare Algebra, Syntax, Datentypen, Array-orientiert, wissenschaftliches Rechnen.

Historischer Kontext

MATLABs Array-orientierte Syntax

1967
1970
1970
1970
1970
1973
1980
1967
1967
1970
1970
1970
1970-01-01
1975-06-01
1980

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

10. Jahr Jubiläum

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