MATLAB هي لغة برمجة تم تطويرها بواسطة MathWorks. بدأ كلغة برمجة مصفوفة حيث كانت برمجة الجبر الخطي بسيطة. يمكن تشغيله في كل من جلسات تفاعلية وكمهمة دفعة. يمنحك هذا البرنامج التعليمي مقدمة لطيفة جدًا للغة برمجة MATLAB. وهي مصممة لإعطاء الطلاب طلاقة في لغة برمجة MATLAB. تم تقديم أمثلة MATLAB القائمة على حل المشكلات بطريقة بسيطة وسهلة لجعل عملية التعلم سريعة وفعالة.

MATLAB (مختبر المصفوفة) هي لغة برمجة رفيعة المستوى من الجيل الرابع وبيئة تفاعلية للحساب الرقمي والتصور والبرمجة.

تم تطوير MATLAB بواسطة MathWorks.
يسمح بمعالجة المصفوفة ؛ رسم الوظائف والبيانات ؛ تنفيذ الخوارزميات. إنشاء واجهات المستخدم ؛ التواصل مع البرامج المكتوبة بلغات أخرى ، بما في ذلك C و C ++ و Java و FORTRAN ؛ تحليل البيانات ؛ تطوير الخوارزميات وإنشاء نماذج وتطبيقات.

يحتوي على العديد من الأوامر المضمنة ووظائف الرياضيات التي تساعدك في الحسابات الرياضية ، وإنشاء المخططات ، وتنفيذ الأساليب العددية.

قوة MATLAB في الرياضيات الحاسوبية
يتم استخدام MATLAB في كل جانب من جوانب الرياضيات الحاسوبية. فيما يلي بعض الحسابات الرياضية الشائعة الاستخدام حيث يتم استخدامها بشكل شائع –

التعامل مع المصفوفات والمصفوفات
رسم ثنائي الأبعاد وثلاثي الأبعاد ورسومات
الجبر الخطي
المعادلات الجبرية
دالات غير خطية
الإحصاء
تحليل البيانات
حساب التفاضل والتكامل والمعادلات التفاضلية
الحسابات العددية
دمج
يتحول
تركيب المنحنى
وظائف خاصة أخرى مختلفة
ميزات MATLAB
فيما يلي الميزات الأساسية ل MATLAB –

إنها لغة عالية المستوى للحساب الرقمي والتصور وتطوير التطبيقات.

كما يوفر بيئة تفاعلية للاستكشاف التكراري والتصميم وحل المشكلات.

يوفر مكتبة كبيرة من الوظائف الرياضية للجبر الخطي والإحصاءات وتحليل فورييه والتصفية والتحسين والتكامل العددي وحل المعادلات التفاضلية العادية.

يوفر رسومات مضمنة لتصور البيانات والأدوات لإنشاء مخططات مخصصة.

توفر واجهة برمجة MATLAB أدوات تطوير لتحسين قابلية الحفاظ على جودة التعليمات البرمجية وزيادة الأداء.

يوفر أدوات لبناء التطبيقات مع واجهات رسومية مخصصة.

يوفر وظائف لدمج الخوارزميات القائمة على MATLAB مع التطبيقات واللغات الخارجية مثل C و Java و .NET و Microsoft Excel.

 

استخدامات MATLAB

يستخدم MATLAB على نطاق واسع كأداة حسابية في العلوم والهندسة تشمل مجالات الفيزياء والكيمياء والرياضيات وجميع تيارات الهندسة. يتم استخدامه في مجموعة من التطبيقات بما في ذلك –

معالجة الإشارات والاتصالات
معالجة الصور والفيديو
أنظمة التحكم
الاختبار والقياس
التمويل الحسابي
علم الأحياء الحسابي

 

فهم بيئة MATLAB

يمكن إطلاق تطوير تطوير MATLAB من الرمز الذي تم إنشاؤه على سطح المكتب. تسمى نافذة العمل الرئيسية في MATLAB سطح المكتب. عند بدء MATLAB ، يظهر سطح المكتب في تخطيطه الافتراضي –

 

 

سطح المكتب MATLAB

سطح المكتب يحتوي على اللوحات التالية –

المجلد الحالي – تتيح لك هذه اللوحة الوصول إلى مجلدات وملفات المشروع.

المجلد الحالي
نافذة الأوامر – هذه هي المنطقة الرئيسية حيث يمكن إدخال الأوامر في سطر الأوامر. يشار إليه بواسطة موجه الأوامر (>>).

blank

نافذة الأوامر

مساحة العمل – تعرض مساحة العمل جميع المتغيرات التي تم إنشاؤها و / أو استيرادها من الملفات.

blank

 

 

مساحة العمل

Command History – تعرض هذه اللوحة أو تُرجع الأوامر التي تم إدخالها في سطر الأوامر.

blank

 

 

تاريخ القيادة

قم بإعداد GNU Octave
إذا كنت على استعداد لاستخدام Octave على جهازك (Linux أو BSD أو OS X أو Windows) ، فيرجى تنزيل أحدث إصدار من Download GNU Octave. يمكنك التحقق من تعليمات التثبيت المحددة لجهازك.

تتصرف بيئة MATLAB مثل الآلة الحاسبة فائقة التعقيد. يمكنك إدخال أوامر في موجه الأوامر >>.

MATLAB هي بيئة مفسرة. بمعنى آخر ، أنت تعطي الأوامر ويقوم MATLAB بتنفيذها على الفور.

التدريب العملي
اكتب تعبيرًا صالحًا ، على سبيل المثال ،

عرض حي
5 + 5
واضغط ENTER

عند النقر فوق الزر “تنفيذ” أو كتابة Ctrl + E ، يقوم MATLAB بتنفيذه على الفور وتكون النتيجة التي تم إرجاعها –

الجواب = 10
دعونا نأخذ بعض الأمثلة الأخرى –

عرض حي
3 ^ 2٪ 3 مرفوع للقوة 2
عند النقر فوق الزر “تنفيذ” أو كتابة Ctrl + E ، يقوم MATLAB بتنفيذه على الفور وتكون النتيجة التي تم إرجاعها –

الجواب = 9
مثال آخر،

عرض حي
sin (pi / 2)٪ جيب الزاوية 90o
عند النقر فوق الزر “تنفيذ” ، أو كتابة Ctrl + E ، يقوم MATLAB بتنفيذه على الفور وتكون النتيجة التي تم إرجاعها –

ans = 1
مثال آخر،

عرض حي
7/0٪ القسمة على صفر
عند النقر فوق الزر “تنفيذ” ، أو كتابة Ctrl + E ، يقوم MATLAB بتنفيذه على الفور وتكون النتيجة التي تم إرجاعها –

ans = Inf
تحذير: القسمة على صفر
مثال آخر،

732 * 20.3
عند النقر فوق الزر “تنفيذ” ، أو كتابة Ctrl + E ، يقوم MATLAB بتنفيذه على الفور وتكون النتيجة التي تم إرجاعها –

ans = 1.4860e + 04
يوفر MATLAB بعض التعبيرات الخاصة لبعض الرموز الرياضية ، مثل pi لـ π و Inf لـ ∞ و i (و j) لـ √-1 وما إلى ذلك. Nan تعني “ليس رقمًا”.

استخدام الفاصلة المنقوطة (؛) في MATLAB
تشير الفاصلة المنقوطة (؛) إلى نهاية العبارة. ومع ذلك ، إذا كنت تريد منع وإخفاء ناتج MATLAB لتعبير ما ، قم بإضافة فاصلة منقوطة بعد التعبير.

فمثلا،

x = 3 ؛
ص = x + 5
عند النقر فوق الزر “تنفيذ” ، أو كتابة Ctrl + E ، يقوم MATLAB بتنفيذه على الفور وتكون النتيجة التي تم إرجاعها –

ص = 8
إضافة تعليقات
يُستخدم رمز النسبة المئوية (٪) للإشارة إلى سطر تعليق. فمثلا،

س = 9٪ إسناد القيمة 9 إلى س
يمكنك أيضًا كتابة مجموعة من التعليقات باستخدام عوامل التعليق على التعليقات٪ {و٪}.

يتضمن محرر MATLAB أدوات وعناصر قائمة السياق لمساعدتك في إضافة أو إزالة أو تغيير تنسيق التعليقات.

عوامل التشغيل والأحرف الخاصة شائعة الاستخدام
يدعم MATLAB عوامل التشغيل والأحرف الخاصة الشائعة الاستخدام –

الغرض من المشغل
+          بلس ؛ عامل إضافة.
–            ناقص؛ عامل الطرح.
*             عامل الضرب العددية والمصفوفة.
. *          عامل ضربات المصفوفة.
^           عامل الأسي والمصفوفة.
. ^         عامل صفيف الصفيف.
          عامل التقسيم الأيسر.
/           عامل التقسيم الأيمن.
. \           عامل تشغيل صفيف يسار القسمة.
./           مصفوفة عامل التقسيم الأيمن.
:            القولون ؛ يولد عناصر متباعدة بانتظام ويمثل صفًا أو عمودًا بالكامل.
()           قوسين ؛ يرفق الحجج الدالة ومؤشرات الصفيف ؛ تجاوز الأسبقية.
[ ]         اقواس؛ مرفقات عناصر الصفيف.
.            العلامة العشرية.
…           القطع الناقص. عامل استمرارية الخط
،            فاصلة. يفصل العبارات والعناصر في صف واحد
؛            فاصلة منقوطة؛ يفصل بين الأعمدة ويمنع العرض.
علامة النسبة المئوية. يعين تعليق ويحدد التنسيق.
_            علامة اقتباس وعامل تبديل.
._          عامل تبديل غير مقترن.
=          عامل التعيين.

المتغيرات والثوابت الخاصة
يدعم MATLAB المتغيرات والثوابت الخاصة التالية –

معنى الاسم
الجواب الأخير.
eps دقة دقة النقطة العائمة.
i، j الوحدة الوهمية √-1.
إنفينيتي.
NaN نتيجة رقمية غير محددة (ليس رقمًا).
باي الرقم π
متغيرات التسمية
تتكون الأسماء المتغيرة من حرف متبوعًا بأي عدد من الأحرف أو الأرقام أو التسطير السفلي.

 

 

MATLAB حساس لحالة الأحرف.

يمكن أن تكون الأسماء المتغيرة من أي طول ، ومع ذلك ، يستخدم MATLAB الأحرف N الأولى فقط ، حيث يتم إعطاء N بواسطة الدالة namelengthmax.

حفظ عملك
يتم استخدام الأمر حفظ لحفظ جميع المتغيرات في مساحة العمل ، كملف بامتداد .mat ، في الدليل الحالي.

فمثلا،

save myfile
يمكنك إعادة تحميل الملف في أي وقت لاحقًا باستخدام الأمر load.

load myfile

في بيئة MATLAB ، يكون كل متغير مصفوفة أو مصفوفة.

يمكنك تعيين المتغيرات بطريقة بسيطة. فمثلا،

x = 3 % defining x and initializing it with a value

سيقوم MATLAB بتنفيذ البيان أعلاه وإرجاع النتيجة التالية –

x = 3

يقوم بإنشاء مصفوفة 1 × 1 تسمى x وتخزين القيمة 3 في عناصره. دعونا نتحقق من مثال آخر ،

يقوم بإنشاء مصفوفة 1 × 1 تسمى x وتخزين القيمة 3 في عناصره. دعونا نتحقق من مثال آخر ،

x = sqrt(16) % defining x and initializing it with an expression

سيقوم MATLAB بتنفيذ البيان أعلاه وإرجاع النتيجة التالية –

x = 4

يرجى ملاحظة أن –

بمجرد إدخال متغير في النظام ، يمكنك الرجوع إليه لاحقًا.

يجب أن يكون للمتغيرات قيم قبل استخدامها.

عندما يعرض التعبير نتيجة لم يتم تعيينها لأي متغير ، يقوم النظام بتعيينها لمتغير باسم ans ، والذي يمكن استخدامه لاحقًا.

 

يرجى ملاحظة أن –

بمجرد إدخال متغير في النظام ، يمكنك الرجوع إليه لاحقًا.

يجب أن يكون للمتغيرات قيم قبل استخدامها.

عندما يعرض التعبير نتيجة لم يتم تعيينها لأي متغير ، يقوم النظام بتعيينها لمتغير باسم ans ، والذي يمكن استخدامه لاحقًا.

فمثلا،

sqrt(78)


سيقوم MATLAB بتنفيذ البيان أعلاه وإرجاع النتيجة التالية -

ans =  8.8318


يمكنك استخدام هذا المتغير ans -

sqrt(78);
9876/ans


سيقوم MATLAB بتنفيذ البيان أعلاه وإرجاع النتيجة التالية -

ans =  1118.2


دعونا نلقي نظرة على مثال آخر -

x = 7 * 8;
y = x * 7.89

سيقوم MATLAB بتنفيذ البيان أعلاه وإرجاع النتيجة التالية -

y =  441.84




مهام متعددة

يمكن أن يكون لديك عدة مهام على نفس السطر. فمثلا،


a = 2; b = 7; c = a * b


سيقوم MATLAB بتنفيذ البيان أعلاه وإرجاع النتيجة التالية -
c = 14



يحذف الأمر clear جميع المتغيرات (أو المتغيرات) المحددة من الذاكرة.

clear x     % it will delete x, won't display anything
clear       % it will delete all variables in the workspace
            %  peacefully and unobtrusively



أمر format

بشكل افتراضي ، يعرض MATLAB أرقامًا ذات أربع قيم عشرية. يُعرف هذا التنسيق القصير.

ومع ذلك ، إذا كنت تريد المزيد من الدقة ، فستحتاج إلى استخدام الأمر format.

يعرض الأمر format الطويل 16 رقمًا بعد العلامة العشرية.

على سبيل المثال –

 


format long
x = 7 + 10/3 + 5 ^ 1.2

x = 17.2319816406394


format short
x = 7 + 10/3 + 5 ^ 1.2

x = 17.232




يقوم الأمر format bank بتقريب الأرقام إلى منزلتين عشريتين. فمثلا،

format bank daily_wage = 177.45; 
weekly_wage = daily_wage * 6 
weekly_wage = 1064.70

 يسمح الأمر format short e بالعرض بشكل أسي مع أربعة منازل عشرية بالإضافة إلى الأس. يعطي الأمر format rat أقرب تعبير منطقي ناتج عن حساب. فمثلا،




إنشاء ناقلات

المتجه صفيف أحادي البعد من الأرقام. يسمح MATLAB بإنشاء نوعين من المتجهات –

نواقل الصف
نواقل العمود
يتم إنشاء متجهات الصف عن طريق إحاطة مجموعة العناصر بأقواس مربعة ، باستخدام المسافة أو الفاصلة لتحديد العناصر.

فمثلا،

r = [7 8 9 10 11]

مثال آخر،

r = [7 8 9 10 11];
t = [2, 3, 4, 5, 6];
res = r + t 

 

 

 

إنشاء مصفوفات

المصفوفة هي مصفوفة ثنائية الأبعاد من الأرقام.

في MATLAB ، يتم إنشاء مصفوفة عن طريق إدخال كل صف كتسلسل للمسافة أو عناصر مفصولة بفواصل ، ويتم تحديد نهاية الصف بواسطة فاصلة منقوطة. على سبيل المثال ، فلنقم بإنشاء مصفوفة 3 في 3 كـ –

 

m = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]

 

m =
1 2 3
4 5 6
7 8 9