مئات من لغات البرمجة، مزايا وعيوب كل منها له أيضا السيناريو الخاص الأكثر قابلة للتطبيق. وذلك من حيث الحوسبة العلمية، MATLAB التيار، جوليا، بيثون التي ستكون أهم المزايا الفريدة من ذلك؟ والتي بدورها تسمح للمطورين لعيوب ضعيفة؟ في هذه المقالة، فإننا سوف إجراء مقارنة شاملة من ثلاثة والتحليل، والحوسبة العلمية لاستكشاف سيناريوهات مختلفة أفضل لغة برمجة.

الكاتب | توبي دريسكول

المترجم | هواي تسلسل، ذبيان | تو مين

أنتجت | CSDN ( ID: CSDNnews)

وفيما يلي ترجمة:

يمكنني استخدام MATLAB لديها أكثر من 25 عاما. (وقبل ذلك، وأنا حتى استخدام MATRIXx، في وقت متأخر، لا تستحق محاولات فرع، أو قد يكون وسيلة للتحايل) وهذه ليست تعليمي برمجة اللغة الأولى، ولكن مع ذلك أنا دخلت عصر الرياضيات، فهم من MATLAB مهنتي هي مفيدة جدا.

ومع ذلك، فإن ارتفاع بيثون بالفعل لا يمكن تجاهلها في مجال الحوسبة العلمية. يجب ماثووركس لديهم نفس الشعور: أنهم لا يؤدي إلا إلى زيادة القدرة على استدعاء في MATLAB، بيثون مباشرة، ولكن أيضا يستخدم بعض من ميزات اللغة، مثل تشغيل مشغل ثنائي بث أكثر نشاطا.

وقد بلغ هذا الحد لقد تحدى لي أن الاستمرار في استخدام MATLAB في مجال البحث والتدريس. ورغم أن معظم من هو السهل بالنسبة لي، وتحقيقا لهذه الغاية وضعت الكثير من الجهد، ولكن من الشجاعة الصلبة لتعلم أشياء جديدة حقا.

وقد كتبت كتابا على أساس MATLAB (يمكن استخدامها للدخول الرياضيات الحاسوبية كتاب مرجعي). هذا الكتاب يحتوي على أكثر من 40 وظائف و 160 المثال حساب، وأعتقد أنه يغطي استخدام MATLAB لإجراء أساس علمي شامل لحسابات عددية. جزئيا لتحسين الذات، وذلك جزئيا من أجل زيادة فائدة هذا الكتاب. لقد بدأت هذا العام سوف يترجم رمز إلى جوليا وبايثون. هذه التجربة جعلتني عرض خاص من اللغات الثلاث على حساب العلم، والتي يتم مناقشتها أدناه حاولت.

سوف أركز على الأسئلة من حيث التكلفة ومفتوحة. مع بيثون وجوليا مختلفة، MATLAB لا البيرة ولا حرية التعبير. والتي لبعض الناس، هو في الواقع فرق كبير، الفرق الحاسم - ولكن أود أن تنظر المزايا التقنية. على مر السنين، MATLAB مفيدة جدا في نواح كثيرة أكثر بكثير من أي منتج آخر مجانا، إذا كنت ترغب في تحسين كفاءة العمل، ثم تكلفة سيعاني. هذا هو دراسة مستقلة لتطلعات مثالية وبيئة لغوية.

عند وضع تكلفة جانبا، وهناك العديد من الاختلافات بين هذه اللغات هي إطارا مفيدا لأصولهم. MATLAB هو أول محاولة لإعطاء الأولوية في الرياضيات، وخاصة الرياضيات الموجهة الرقمية. الثعبان في أواخر 1980s بدأ العالم في ذلك التركيز الذي يركز على العلم الجاد، الكمبيوتر. جوليا ابتداء من عام 2009 للحصول على مزيد من التوازن في هذه المجالات.

MATLAB

في البداية، كل قيمة في MATLAB هي ضعف دقة نقطة عائمة مجموعة. اختيار جانبين، المصفوفات والعوامات، جميع قرارات التصميم من وحي.

يتم أخذ معيار IEEE 754 للأرقام النقطة العائمة حتى عام 1985، وذاكرة وK هو G، بدلا من التدبير. الفاصلة العائمة صحيح مزدوجة الدقة أو حرف لا يعني أن الطريقة الأكثر فعالية، ولكن في معظم الوقت هم العلماء والمهندسين، وعدد متزايد من علماء الرياضيات تريد استخدامها. وبالإضافة إلى ذلك، لم يكن لديك لإعلان المتغيرات، ليس لديك لتخصيص صراحة الذاكرة. السماح للكمبيوتر للتعامل مع هذه المهام، وجانبا نوع البيانات، لديك لتحرير الدماغ على التفكير من خوارزميات تعمل على البيانات.

مجموعة مهم، لأن العددية الخوارزميات الجبر الخطي وتظهر في شكل LINPACK وEISPACK في مجموعة خاصة بهم. ومع ذلك، والحوسبة العلمية الناقل FORTRAN القياسي 77 يأتي لتعريف متغير، دعوة ضمنية اسمه برنامج، رمز المترجمة، ثم دراسة الجانب ملف البيانات وعملية متعددة خطوة الانتاج. تكاثر المصفوفة كما هو مكتوب A * B وعلى الفور طباعة الجواب هو تغيير قواعد اللعبة.

MATLAB الرسومات أيضا جعل بسيطة وسهلة الوصول إليها. لا معقدة على مستوى منخفض قاعدة بيانات محددة يدعو الجهاز، فإنه يحتاج فقط لمؤامرة (س، ص)، يمكنك ان ترى تقريبا أي شخص آخر باستخدام MATLAB سوف نرى. MATLAB هناك العديد من الابتكارات، مثل الأعداد المركبة، المصفوفات متناثر، بناء عبر منصة أدوات واجهة المستخدم الرسومية، وكذلك إحدى الشركات الرائدة في جناح ODE حلالا، الأمر الذي يجعل MATLAB مكان الحوسبة العلمية في سرعة التفكير.

ومع ذلك، من أجل الحوسبة التفاعلية، التصميم المثالي، حتى بالنسبة للحسابات طويلة، وليس دائما مكتوبة بشكل جيد مساعدة البرمجيات عالية الأداء. بين العديد من وظائف البيانات المتنقلة تحتاج إلى التعامل مع عدد كبير من المتغيرات، ويحتاجون إلى الوصول المتكرر إلى الوثائق المتعلقة المعلمات المدخلات والمخرجات. يتميز كل مساحة اسم ملف القرص المسطح لمشروع صغير بسيط جدا، ولكن للمشاريع الكبيرة هو الصداع. إذا كنت ترغب في تجنب السرعة عنق الزجاجة، يجب تطبيق بعض أسلوب البرمجة (كمية موجهة، الذاكرة المخصصة مسبقا). يستخدم الحوسبة العلمية الآن فى مزيد من المجالات، ولديها عدد كبير من أنواع البيانات المختلفة. وهلم جرا.

ماثووركس يتم من خلال مواصلة الابتكار في استجابة MATLAB: وظائف المضمنة، وظائف متداخلة، والمتغيرات الإغلاق، وأنواع بيانات متعددة، ملامح وجوه المنحى، وحدة اختبار الإطار مثل. ومن المرجح أن يكون حل مشكلة هامة لكل الابتكار. ولكن تراكم 40 سنة من التغيير كان له البساطة وتقويض وحدة مفهوم من الآثار الجانبية. في عام 2009، كتبت كتابا، في أقل من 100 صفحة في الطول، وأيضا أعتقد أن يغطي المحتوى الأساسي للMATLAB. وبقدر ما أعرف، كل هذه لا تزال متاحة، ولكن الآن عليك أن تعرف أكثر من أجل المطالبة أن تكون بارعا.

الثعبان

بمعنى من المعاني، تاريخ بايثون إلى يكاد يكون صورة طبق الأصل من MATLAB، سواء مع سطر الأوامر التفاعلية (المعروف الآن على نطاق واسع REPL، وهي "حلقة حدة التقييم الحقيقي للطباعة")، وليست تعريفات المتغير و حد تجميع. لكن MATLAB هو ملعب المحلل العددي خلق، في حين يتم إنشاء بيثون قيد النظر من المتسللين. ثم منقحة وموسعة، كل تطوير للجماهير الأخرى.

في رأيي، بيثون ما زال مفقودا الرياضيات جاذبية. لديك بعض الإحراج الصغيرة والانزعاج، على سبيل المثال، ضرب المصفوفات محل ** ^ و @(ابتكار حديث) مع شكل بدلا من حجم المصفوفة، تخزين الموجهة الخط. إذا كنت تعتقد

V.conj.T @ D ** 3 @ V هو وسيلة أنيقة من الكتابة لكتابة V * D3V، فإنك قد تحتاج إلى مراجعة الطبيب. وهناك مؤشر الصفر (أي العكس من المؤشر استنادا 1). لقد قرأت هذه الحجج، وأعتقد أنها ليست حاسمة. ومن الواضح أن هذا مسألة تفضيل - راضي الجهاد الشبكة - كأمثلة الخرقاء لتوضيح أنه يمكنك تضمين أي نوع من الاتفاق. لقد وجدت العامل الحاسم هو أن نمارس عدة الرياضية ناقلات مؤشر ومصفوفة عقود، وعدد كبير من شبه رمز لجعل هذا الافتراض.

وبالإضافة إلى هذه مضايقات قاصر، وجدت أن بيثون + + نمباي SciPy الخرقاء النظام الإيكولوجي وغير متناسقة. على الرغم من أن تستخدم أساسا للغة وجوه المنحى، ولكن هناك نوع مصفوفة، لكنه لا يشجع على استخدام والتخلص منها. ربما جعل MATLAB لي الانخفاض، ولكنني وجدت أن المصفوفة هي أنواع الكائنات الهامة للغاية، ويمكن أن تساعد على تحسين. نقطة بيع رئيسية OOP هي أنه لا يمكنك استخدام * أن تفعل أشياء مختلفة على المصفوفات والمصفوفات لا؟ وفي هذا الصدد هناك العديد من أوجه القصور. (لماذا أحتاج أمر يسمى spsovle من؟ لا أستطيع أن أسمي حل لايجاد حل لها في مصفوفة متفرق؟ ثم يواصل).

بالنسبة لي، وبعض أجزاء من النظرات النظام البيئي الرقمية قليلا ضعيفة. على سبيل المثال، التعامد و(العادية المعادلة التفاضلية) حل ODE في 2019 تبدو مثل الحد الأدنى مجموعة. AFAICT لا توجد طريقة لحل دايس، DDEs، الأوكتيل أي حل لا يسمح، داخل الضمني طريقة الحساب Krylon التكرار. انظروا الطرق المرجعية هذه، ومعظمهم من 30 سنة من العمر أو أكثر - لا تزال جيدة، ولكن لا تزال بعيدة عن الاكتمال. حزمة Matplotlib هي وظيفة عظيمة لبعض الوقت، ويبدو أفضل من MATLAB، ولكن وجدت أنها ما زالت تفتقر إلى 3D.

ويعتقد بعض الخبراء أن رمز من الصعب مواكبة مترجم للغة بيثون على سرعة التنفيذ، مع أسباب عميقة الجذور. أنا بحث "بيثون بطيئة للغاية"، وكانت النتيجة سعيدة جدا، ودعاة بيثون تفعل الكثير من الجدل قبل MATLAB فعلت الشيء نفسه والاعتذار، وهذا لا يعني أنهم مخطئون، ولكنها ليست مجرد مشكلة الإدراك.

أعتقد أنني أفهم لماذا بيثون لكثير من الناس في مجال الحوسبة العلمية، فمن المثير جدا. كان لديه نوع من بناء جملة أسلوب MATLAB وظيفة يمكن الحصول عليها من REPL. وهو محاط أداة جيدة جدا يمكن أن تستخدم أيضا بالاشتراك مع لغات والكمبيوتر الأخرى. فهو حر وله إعادة استخدام أفضل على المدى الطويل. ومن الواضح أن ذلك ينطبق على الكثير من الناس قد لا يكون هناك سبب يدعو إلى التغيير.

ولكن أنا أعرف كيف تفعل أشياء للحوسبة العلمية، بيثون من اعتدت أكثر وكأنه عمل روتيني التعلم والاستخدام. نحن لا نعرف حتى الآن ما إذا كان سيستمر في اكتساح المجتمع بأكمله، أو بالقرب ذروته. ليس لدي قدرة خاصة على التنبؤ، ولكن وضعه في المستقبل.

جوليا

جوليا المتأخرين مزاياه وعيوبه. وأثني المبدعين جوليا يعتقدون أنهم يمكن أن نفعل ما هو أفضل:

نريد ترخيص مع لغة مفتوحة المصدر مجانية. نحن نريد أن يكون سرعة C وروبي مرونة. نريد لغة homoiconicity، مثل اللثغة وحدات الماكرو الحقيقية، ولها MATLAB مألوف مثل رموز رياضية واضحة، ونحن نريد واحد مثل بيثون يمكن استخدامها لبرمجة عامة، كما هو الحال في متناول اليد R-مثل التحليل الإحصائي مثل بيرل للتعامل مع سلاسل مثل الطبيعية، مثل MATLAB مثل الجبر الخطي مع قوة الحوسبة قوية، مثل قذيفة مثل جيدة برنامج الربط مع اللغة. فمن السهل أن تعلم، ولكن دعونا قراصنة بالأعباء جذب منهم، أيضا، ونحن نريد أن تكون تفاعلية، ويمكن جمعها مع الجنس.

إلى حد كبير، وأعتقد أنها حققت نجاحا. في الجزء الأخير من الإصدار 1.0، يبدو أنها قليلا خفف REPL، وليس هناك أي أساس ببطء بعيدا عن MATLAB. (LinRange حقا أفضل؟ ثان linspace) ومع ذلك، وهذه هي الخفايا.

وهذا هو أول ما وراء استخدام I لغة ASCII. باستخدام متغير مثل ، و المشغل، ما زلت لا أستطيع الحصول على الارتياح معقول. انها ليست فقط على السطح، يبدو أننا يمكن أن يكتب تعبير رياضي هو ميزته الحقيقية، على الرغم من أنه لا جعل التدريس ويصبح ثائق معقدة بعض الشيء.

العمل استخدام جوليا يجعلني أشعر أنني تطوير بعض الممارسات البرمجة، لأن الخيار هو MATLAB، بدلا من تفوق جوهري. كمية موجهة لأشياء كثيرة ليست طبيعية. في جوليا وجدت أن ما دام اسم الدالة بالإضافة إلى النقطة، يمكنك vectoring عن أي وظيفة، وهي فتحت عيني. من خلال التدريب هيكل المصفوفة، على النقيض من ذلك، يجعل حلقات متداخلة (أو المهارات meshgrid) تبدو وكأنها عربات التي تجرها الدواب سوط، وتماما تجنب المصفوفة من خلال مولد لجمع بسيطة، وأنا أشعر بأن لا تدفع في متناول اليد. (وأنا أعلم أن هناك مماثلة ميزات اللغة بيثون).

هذا كبيرة خصائص توزيع متعددة تجعل بعض الأمور أسهل وأكثر وضوحا من أن تفعل وجوه المنحى، على سبيل المثال، افترض أن لديك لغة وجوه المنحى التقليدية في الجدار والطبقة الكرة، فإن الطبقة الكشف عن صراع بين الكرة والحائط؟ غرفة أو كنت في حاجة الى الصف ليكون بمثابة الحكم؟ مثل هذه الأسئلة تجعلني قلب. عن طريق توزيع متعددة، هي معبأة البيانات إلى نوع الكائن، ولكن طريقة تشغيل البيانات يست ملزمة لفئة. لذلك:

وظيفة detect_collision (B :: الكرة، W :: ستريت)

فهم نوع، ولكنها تعرف أنها مستقلة، بالنسبة لي، فإنه يأخذ الكثير من برمجة لفهم مفهوم متعددة وزعت وكيف إمكانات مثيرة للاهتمام للتوسع في أهمية اللغة.

وقد النظام الرقمي نموا سريعا. أول مثال بلدي DifferentialEquations.jl كتبها كريس Rackauckas مذهلة. إذا كان البرنامج لا يفوز على الفور الجائزة ويلكنسون، ثم النظام سوف ينهار. اذهبوا إلى الموقع على استعداد لتحويل.

أنا لم أر سرعة أعلى من الالتزام MATLAB جوليا إلى تحسين. جزء من السبب هو النقص النسبي في الخبرة ولقد فعلت وظيفتي، ولكن يرجع ذلك جزئيا ماثووركس بعمل لا يصدق من حيث كود الأتمتة. على أي حال، ليس هذا هو بلدي من الوقت اهتمام الترميز الجوانب.

جوليا البرمجة باستخدام مجرد جعلني أشعر بالراحة (ربما أنا مجرد الحصول على القديم أو الشفاء) بعد أن استغرق بعض الوقت. انها حصلت لي التفكير في نوع من البيانات وراء مخيلتي، ولكن دائما أظن المحتملة غاب عن الطريقة الصحيحة للقيام بشيء ما. ولكن في الاستخدام اليومي، والتفت تقريبا لجوليا، كما MATLAB.

شامل

MATLAB هو الحل المشاريع، وخاصة للمشروع. للمهام الأساسية الرقمية قد يكون لا يزال أسهل للتعلم. وثائق وعقود مفصلة المساهمة في أداة تعليمية من الضروري للغاية.

MATLAB هو مجتمع الحوسبة العلمية BMW. أنها مكلفة، وكان ذلك قبل أن بدأ الحديث حول الملحقات (عدة). كنت ترغب في والأداء والخدمة مستقرة دفع الصخور الصلبة. وسوف جذب الكراهية غير متناسبة.

الثعبان هو بيك آب فورد. ومن كل مكان، محبوبا من قبل كثير من الناس (في الولايات المتحدة) هو. ويمكن أن تفعل أي شيء تريد القيام به، وذلك هو أن تفعل شيئا غيرها من المركبات ليست مصممة للقيام به. ربما قد ترغب في استعارة واحدة من وقت لآخر، لكنه لا يوفر تجربة قيادة نقية جدا.

جوليا هو تسلا، الذي يقوم على أساس التغيرات في مستقبل هذا الهدف الجريء المعمول بها، قد يكون. قد يكون مجرد حاشية، ولكن في الوقت نفسه، سوف تنجح في الحصول على ما تريد، وهناك طاقة فائضة.

كيف ترى؟

Hprotagonist:

بالنسبة لي شخصيا، MATLAB إلا أنه عندما يتعلق الأمر مصفوفة كبيرة انقلبت خارج، وتماما لا أستطيع الوقوف. باعتبار أن هذا المجال من أدوات الجبر محددة الخطية، بالطبع أنا أفضل بدلا من R، ولكن كأداة للأغراض العامة، يجعلني تريد سحب الأسنان الخاصة بهم.

لم تكن مصممة لتصنيع الصيانة، وسهلة اختبار وأداة سهلة لإعادة بناء خط أنابيب، ولم تكن قادرة على التعامل مع "بسيطة وواضحة عملية سلسلة المسار" مماثلة من هذه الأمور الأساسية، في أحسن الأحوال، هو تقليد غريب من C ، فرتا، جافا، وعند أي لغة أخرى عند إضافة هذه الميزات كلها الغضب.

أنا أكثر أو أقل لديهم صعوبة تذكر على المحتوى التقني MATLAB. (يمكن أن أعيش مع فهرس):

حجم () الجواب =

هذا غير صحيح تماما، ونمباي هو الصحيح:

في np.array (). شكل خارج (1،)

الثعبان هو في الواقع لغة مشتركة، مع كومة العلوم ناضجة، وذلك باستخدام العددية لها أشعر بأمان أكثر لأنني يمكن أن يكون لها قوية الأجنحة اختبار وسطر الأوامر نقطة الإدخال في قانون بلدي، مما أدى إلى زيادة بلادي بلادي وأعتقد أن الثقة في كود يقوم به ينبغي القيام به لجعلها سهلة الاستخدام.

التعبئة والتغليف هو أكثر أو أقل الوجه عملة واحدة، حزمة بايثون هو خطأ كبير، ماتلاب غير موجود (يجب أن تقدم بنفسها كل تبعية) ومكلفة (والتي يجب على المستخدم دفع ثمن استخدامهم الأدوات، و/ أو تثبيت MCR، ويمكن أن تعدل رمز).

أنا سوف تحافظ ماتلاب عند الضرورة، ولكن أنا لا أحب ذلك.

nimrody:

أنا مثل MATLAB هي ميزة وظيفتها وظيفة. يتم تمرير المعلمات من حيث القيمة، وظيفة لا يمكن تعديل معالمها (آه، قد لا تكون أشياء عادية إلى جانب).

إذا كانت وظيفة لا يمكن تعديل معالمها، ومطلب محاولة لتحسين والنسخ تجنب. MATLAB (أحيانا) بما فيه الكفاية الذكية، وبالتالي A = و (A) A التعديل سوف يكون في مكان بدلا من نسخ.

وهذا هو ما أتوقع للغة موجهة نحو الرياضيات. إذا كان ذلك ممكنا، والحفاظ على الإشارة إلى الوهم من الشفافية، ثم تحسين داخليا.

لديها أيضا MATLAB مترجم JIT معقول، مصحح جيدة.

أنا لم يعد استخدام MATLAB، وإنما هو الحوسبة العلمية (المحاكاة، واستكشاف) هي بيئة فعالة جدا.

ggcdn:

MATLAB ديه فريدة من نوعها، ولكن لم يسبق لي أن التقيت IDE الأفضل أن التصحيح "العلم" مدونة أو البرامج النصية. التي تحوم حول متغيرات لمعرفة القيمة الحالية، والقدرة على وقفة وأداء بعض "اختبار" الرمز، أو إعادة كتابة رمز ويستمر بسهولة لتحرير مماثل جدول اكسل صفيف أو مصفوفة، عندما كتب في التعليمات البرمجية، انظر خلافا لهم، مثل خوارزمية براز الكلب مصفوفة ... أعتقد أن هذه هي أشياء مفيدة جدا. أنا مجرد استخدامه لهذه الأسباب (الهندسة الإنشائية) في مجال عملي، على الرغم من أنها قد تكون أبطأ أو أكثر صعوبة لبعض المهام كاملة.

ohsonice:

بلدي (كلية الدراسات العليا في الرياضيات) وجهة نظر:

لمجموعة متنوعة من الأسباب، احترام MATLAB في الأوساط الأكاديمية. من السهل أن تولد صغيرة قابلة للقراءة من الدرجة النصي كمثال على ذلك. تصحيح وظائف / IDE سهل التنقل. رسوم ترخيص المدرسة، أو ترجمة تحميل حزمة من دون أي عمل النفقات العامة (إلا إذا كنت تريد أن تفعل شيئا بارد).

حضرت دورة مع البروفيسور ML بيثون. تعتمد كل ما عندي من التحليل العددي والنمذجة الدورات على سبيل المثال MATLAB والقيام بهذه المهمة. I (كمبرمج خارج المجتمع الرياضي) اختيار درس جوليا. الآن أن أفعل المزيد من الدراسات النظرية، لأنني لا أحب خلط وعمليات الترميز.

طالب واحد، في FORTRAN حلالا منصة PDE وقال المعلم له السماح لها بالعمل في MATLAB، ثم تحولت إلى لغة أسرع.

الأصل: الشبكي: //tobydriscoll.net/blog/matlab-vs.-julia-vs.-python/

هذه المقالة CSDN الترجمة، يرجى الإشارة إلى المصدر من المصدر.

[نهاية]