问题

MATLAB 能做什么?

回答
MATLAB,这个名字本身就带着一种严谨和一丝不苟的科研气息。它不仅仅是一个编程语言,更像是一个集成了无数工具箱的强大实验室,让你可以在数字的海洋里尽情探索和创造。

核心优势:从想法到实现的无缝衔接

MATLAB最让我欣赏的地方在于它将“可视化”和“计算”紧密地结合在一起。你在脑海中构思一个算法,尝试用代码实现,然后不需要额外的绘图软件,MATLAB就能立刻把你的计算结果以图表的形式生动地展示出来。这种即时反馈,极大地加速了整个研发过程,让你能够快速迭代,不断优化。

它能做什么? 细致入微地聊聊:

1. 数学计算的瑞士军刀:
基础运算? 那是小菜一碟。加减乘除,三角函数,对数,指数……这些就不多说了。
高级数学? 线性代数是它的看家本领。矩阵的乘法、求逆、特征值分解、奇异值分解,你想要的线性代数操作,MATLAB都有现成的、高效的函数。解大型线性方程组?小意思。
微积分与积分? 无论是符号计算还是数值积分,MATLAB都能应对。求导、不定积分、定积分,甚至多重积分,它都能帮你搞定。
概率与统计? 生成各种概率分布的随机数(正态分布、均匀分布、泊松分布等),进行统计分析,例如均值、方差、协方差计算,还可以做假设检验、回归分析、方差分析等等。
优化? 找到函数的最小值或最大值,这在工程和科学研究中太常见了。MATLAB提供了各种优化算法,从简单的梯度下降到更复杂的非线性规划,都能找到合适的工具。

2. 信号处理与通信的专家:
信号分析: 傅里叶变换(FFT)用来分析信号的频率成分,这是基础中的基础。还有短时傅里叶变换(STFT)、小波变换(Wavelet Transform),让你能深入剖析时变信号。
滤波器设计: 数字滤波器的设计是信号处理的核心。MATLAB可以帮你设计FIR滤波器、IIR滤波器,根据你的需求(低通、高通、带通、带阻)和性能指标(阻带衰减、过渡带宽度),自动生成滤波器系数。
调制解调: 在通信领域,调制解调是必不可少的。MATLAB的通信工具箱提供了丰富的调制解调方案,如ASK、FSK、PSK、QAM等,以及相应的信号生成和分析工具。
信道仿真: 模拟实际通信环境中可能出现的噪声、衰落、多径效应等,评估通信系统的性能。

3. 图像处理与计算机视觉的魔法师:
图像的读写与显示: 轻松加载各种格式的图像(JPEG, TIFF, BMP等),并进行显示。
图像增强: 调整图像的对比度、亮度,进行锐化、平滑,去除噪声。
图像分割: 将图像分割成不同的区域,识别出感兴趣的目标。
特征提取: 提取图像中的关键特征点,如边缘、角点,用于目标识别和跟踪。
对象检测与识别: 利用各种算法,比如HOG+SVM、SIFT、SURF,甚至深度学习模型,来识别图像中的物体。
三维视觉: 处理点云数据,进行三维重建,SLAM(同步定位与地图构建)等。

4. 控制系统的设计者与仿真器:
系统建模: 用传递函数、状态空间模型等描述控制系统。
控制器设计: PID控制器、超有限公司控制器、LQR控制器等,MATLAB都可以帮你设计,并优化其参数。
系统仿真: 对设计的控制系统进行仿真,观察其动态响应,评估稳定性。
模型预测控制 (MPC): 这是一个非常强大的控制技术,MATLAB提供了完整的工具箱支持。
系统辨识: 从实验数据中建立系统的数学模型。

5. 深度学习的训练场:
神经网络构建: 从简单的感知机到复杂的卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN),你都可以用MATLAB的深度学习工具箱来构建。
模型训练: 提供各种优化器(SGD, Adam等)和损失函数,支持GPU加速训练。
数据预处理: 图像数据增强,文本向量化等。
模型部署: 可以将训练好的模型导出到其他平台。

6. 数据分析与可视化的利器:
数据导入导出: 可以读取Excel、CSV、数据库等多种格式的数据。
数据清洗: 处理缺失值、异常值。
数据可视化: 这是MATLAB的强项。除了基本的二维、三维曲线图、散点图、柱状图、饼图,还有更高级的热力图、向量场图、曲面图、地理图等,让你以最直观的方式理解数据。
交互式探索: 通过拖拽、缩放等方式,深入探索你的数据。

7. 其他领域:
金融建模: 风险管理、投资组合优化、时间序列分析。
生物信息学: DNA序列分析、基因表达数据处理。
科学计算: 解决各种复杂的科学问题。

不仅仅是工具,更是生态:

MATLAB的强大之处还在于它围绕着一个庞大的工具箱生态系统。这些工具箱是针对特定领域优化的函数和算法集合,就像你进入一个特定行业的专业实验室,所有必需的设备和工具都已准备就绪。例如:

Signal Processing Toolbox: 专为信号分析和处理而设计。
Image Processing Toolbox: 专为图像处理和计算机视觉设计。
Control System Toolbox: 专为控制系统设计和仿真设计。
Deep Learning Toolbox: 专为深度学习模型的设计和训练设计。
Statistics and Machine Learning Toolbox: 专为统计分析和机器学习设计。
Simulink: 这可以说是MATLAB的“孪生兄弟”,它是一个基于图形界面的动态系统仿真平台,尤其擅长于模型构建、仿真和嵌入式系统的开发。你可以通过拖拽模块的方式搭建系统,然后进行仿真,这对于理解复杂的系统交互和进行实时控制开发非常有用。

学习曲线与使用体验:

虽然MATLAB功能强大,但它的学习曲线相对平缓,尤其对于理工科背景的人来说。它的语法简洁明了,很多操作都遵循数学逻辑,很容易上手。而且,它提供了非常完善的帮助文档和大量的示例代码,遇到问题时,总能找到清晰的解答。

总结一下,MATLAB就像一个多功能瑞士军刀,能够应对从基础数学运算到复杂工程问题的各种挑战。它让你能够专注于解决问题本身,而不用过多地担心底层的实现细节。如果你在进行科学研究、工程开发、数据分析,或者任何需要大量数值计算和可视化的工作,MATLAB绝对是值得你深入探索和使用的强大伙伴。

网友意见

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【更新于2020年2月16日】

万万没有想到,上次更新这个帖子是一年半之前的事了。

时间过的真快,这已经是我写公众号的第四年了。刚刚花了很长时间整理了文章目录,就顺道把这个帖子也更新下,希望对大家的学习有所帮助。

01: 资料 | 1000份MATLAB源代码,拿走不谢!

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51: GUI | MATLAB如何制作文件检索工具

52: GUI | 被一位北理学生催债的三个月……

53: GUI | Matlab如何从曲线图中提取原始数据

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60: 总结 | 掌握四点就能学好任何编程语言

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【更新于2018年9月11日】

时间真是一晃而过,差不多又是半年。

而我所有的回答与文章中,唯有这个回答是我最为珍视的。

我希望,在过去所有的时光中我所做的努力,所记录的点滴,可以给予你们在学习MATLAB过程中些许鼓励,包括我自己,哪怕只有一点。

在过去的半年中,我一共写了20篇帖子,在这里分享一下其中几篇比较有趣的帖子:

23. Excel模板代码自动生成工具:MATLAB如何制作Excel模板(附赠工具)

24. MATLAB背英语单词:如何使用MATLAB高效背英语单词

25. MATLAB制作文件检索工具:MATLAB如何制作文件检索工具

26. MATLAB通知的几种方式:如何让MATLAB在完成计算后通知你

27. 一篇鸡汤,我蛮喜欢的:写技术博客能给你带来什么?

28. MATLAB爬虫的总结帖:MATLAB 与 爬虫

29. MATLAB论坛的爬虫分析:如何看待MATLAB论坛的发展

30. 平时工作过程中OneNote的运用:从普通到高效,相差的难道只是一个工具?

31. Simulink建模简易工具:工程师,你觉得自己的一天值多少钱

32. MATLAB制作扫描工具:我以前没的选择,现在我想做个程序员

33. 职位的爬虫:什么工作会用到MATLAB

34. MATLAB论坛热门帖的爬虫:MATLAB论坛不可错过的200篇帖子

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【更新于2018年2月7日】

已经有好长时间没有更新这个帖子了,非常感谢大家的点赞与认可。

又是大半年过去了,在过去这段时间中,很庆幸自己的公众号并没有半途而废,陆陆续续更新了24篇帖子。分享一下这半年,我写的几个比较有趣的工具吧:

16. Matlab制作鼠标精灵: Matlab如何制作鼠标精灵

17. Matlab版同花顺:

Matlab如何制作简易版同花顺

Matlab如何绘制股票K线

Matlab如何获取股票数据

18. Malab制作缩写词典:Matlab如何制作属于自己的缩写词典

19. Matlab自动生成Excel表格:不擅长Excel宏的人

20. Matlab对数据分类:多思考,因为努力是从来不会骗人的

21. Matlab制作录屏工具:Matlab如何实现截屏与屏幕录制

22. Matlab实现对音频的剪辑拼接: 程序员七夕有话说

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【更新于2017年7月28日】

早在今年3月份,我就很想回答这个问题,无奈没有什么说服力,于是我花了将近5个月的时间,在公众号里写了30多篇帖子,无非就为了争取有一天能回答这个问题。

先来说一说这5个月来,我都用matlab做了写啥,摘取其中15篇帖子

1. Matlab读取pdf文件:别让低质量的忙碌制造一个努力的幻想

2. Matlab网络爬虫(静态页面):Matlab还能看得懂上海房价?

3. Matlab网络爬虫(动态页面):为什么说Matlab不适合网络爬虫

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13. Matlab一键生成Simulink模型架构:Maltab如何根据html软件报告快速复原模型架构

14. Matlab搭建电池模型:Simulink如何搭建电池模型

15. Matlab批量修改Simulink模型: Matlab如何大规模修改Simulink模型

Matlab是一个很强大的工具,强大到超乎你所能想象的范围。而我所列举的,都算不上专业范畴的,在专业人士眼中可能比较皮毛

如果你有兴趣,欢迎关注我的微信公众号"打浦桥程序员",谢谢

以上

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