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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 ist eine matrixbasierte Sprache, deren grundlegender Datentyp das Array ist und keine Dimensionierung erfordert. Dies ermöglicht die prägnante Darstellung von Matrix- und Vektoroperationen. Beispielsweise ist die Multiplikation zweier Matrizen `A` und `B` einfach `C = A * B`, und die elementweise Multiplikation ist `C = A .* B`, wodurch komplexe Schleifenstrukturen, wie sie in anderen Sprachen vorkommen, abstrahiert werden.

Die grundlegende Designphilosophie von MATLAB besteht darin, alle Daten als Arrays zu behandeln, wobei Skalare 1×1-Arrays und Vektoren 1×N- oder N×1-Arrays sind. Dieses Paradigma hat seinen Ursprung in der Entwicklung von MATLAB als interaktive Benutzeroberfläche für die Fortran-Bibliotheken LINPACK und EISPACK, die für die lineare Algebra konzipiert wurden. Diese arrayzentrierte Syntax vereinfacht den Code für wissenschaftliche und ingenieurtechnische Probleme, die häufig mithilfe von Matrix- und Vektorrechnung ausgedrückt werden, erheblich. Operationen, die in Sprachen wie C oder Java verschachtelte Schleifen und eine sorgfältige Indexverwaltung erfordern würden, lassen sich in MATLAB in einer einzigen, lesbaren Zeile ausdrücken.

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

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

Anwendungen

  • Signalverarbeitungsalgorithmen
  • Bildverarbeitungsfilter
  • Steuerungsdesign
  • Finite-Elemente-Analyse
  • numerische Strömungsmechanik
  • Implementierung eines Machine-Learning-Modells

Patente:

NA

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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)

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