آموزش متلب MATLAB – جامع و پروژه محور – بخش اول

 متلب چیست ؟

متلب (MATLAB) یک محیط نرم‌افزاری برای انجام محاسبات عددی و یک زبان برنامه‌نویسی نسل چهارم است. واژه متلب هم به معنی محیط محاسبات رقمی و هم به معنی خود زبان برنامه‌نویسی مربوطه است که از ترکیب دو واژه ماتریس (Matrix)  و آزمایشگاه (Laboratory) ایجاد شده‌است. این نام حاکی از رویکرد ماتریس محور برنامه است ، که در آن حتی اعداد منفرد(اسکالر ها) هم به عنوان ماتریس ( ویکی پدیا ) در نظر گرفته می‌شوند.

مقاله پیشنهادی: پایتون یا متلب

تصور عمومی و اشتباهی که از متلب وجود دارد ، این است که متلب صرفا یک ماشین حساب خیلی بزرگ است و برای محاسبات خیلی پیچیده از آن استفاده می‌شود. متلب صرفا یک ماشین حساب نیست ، بلکه یک محیط برنامه‌نویسی است. متلب با سی و سی پلاس پلاس نوشته شده ولی این بدان معنا نیست که برای کار کردن با متلب باید این زبان‌ها را بلد باشید، متلب زبان برنامه‌نویسی مخصوص خودش را دارد. زبان متلب سطح بالا است بدان معنا که به زبان انسان نزدیک‌تر است و خیلی راحت‌تر می‌توانید آن را یاد گرفته و به کار ببرید. شما تنها در محیط برنامه ی متلب می‌توانید به زبان متلب کد بنویسید و نمی‌توان از آن در سایر محیط‌ها استفاده کرد،متلب آزاد (Open Source) نیست و برای تهیه‌ی آن باید هزینه‌ نسبتا سنگینی بپردازید.

چرا زبان برنامه نویسی متلب؟!

متلب کتاب‌خانه‌های بسیاری در موضوعات مختلف دارد. برای مثال برای فعالیت در حوزه های زیر متلب از بهترین گزینه ها محسوب میشود.

• Artificial intelligence یا هوش مصنوعی (و یادگیری ماشین)
• Image processing یا پردازش تصویر
• Signal processing یا پردازش سیگنال
• مخابرات
• حل دستگاه معادلات
• حل معادلات دیفرانسیل (PDE ، ODE)
• کنترل
• و بسیاری از علوم دیگر

ویژگی های زبان برنامه نویسی متلب

• شما می‌توانید علاوه‌بر این کتاب‌خانه‌ها (که در متلب APP نامیده‌ می‌شوند) ، افزونه‌هایی تحت عنوان  Add-ones  را هم نصب کنید. همچنین می‌توانید با نصب  Hardware Support Package، با استفاده از متلب برای ابزار‌هایی مانند Arduino  یا Raspberry Pi  برنامه بنویسید.
• از سوی دیگر، نرم‌افزار متلب بخشی تحت عنوان Simulink  دارد که کار مدل‌سازی و شبیه‌سازی سیستم‌های مختلف (در زمینه‌های مختلف، مانند کنترل، الکترونیک، هوافضا و…) را انجام می‌دهد. همانطور که اشاره شد متلب آزاد یا اوپن سورس نیست و جامعه‌ای بسیار محدود ولی حرفه‌ای آن را توسعه می‌دهند. به همین علت، برنامه‌هایی که با متلب نوشته می‌شوند نسبت‌ به برنامه‌هایی که به زبان‌های دیگر نوشته می‌شوند پایدارترند.
• همان‌طور که اشاره شد ، زبان برنامه‌نویسی متلب سطح بالا بوده و به زبان انسان نزدیک است ، بدین جهت برای اجرای سریع ایده‌ها و تولید نمونه اولیه بسیار مناسب است. معمولا زبان‌هایی که سطح بالا هستند در اجرا بهینه نیستند، بدین معنا که در مصرف منابع بهینه نیستند. (دقیقا به همین علت است که ما هنوز از فورترن و سی پلاس پلاس استفاده می‌کنیم). این مشکل برای متلب هم صدق می‌کند ولی با این حال کاربرد گسترده‌ای در صنعت دارد. برای مثال برنامه دستگاه‌های MRI  با متلب نوشته می‌شود.

جالب است بدانید که می‌توانید از کد متلب خروجی C  و C++  بگیرید.

هدف از برگزاری این دوره ؟

ما از برگزاری دوره آموزش متلب Matlab دو هدف کلی را دنبال میکنیم

1. دانشجویانی که به عنوان برنامه نویس وارد این دوره آموزشی میشوند ، مطالب را از از صفر و پایه شروع کرده و تا حد متوسطه پیش بروند و بتوانند برای خود یک نرم افزار تولید کنند.
2. دسته دوم دانشجویانی که وارد این دوره آموزشی می شوند افرادی هستند که غالبا تحصیلات دانشگاهی دارند و یا رشته تحصیلی آنها مهندسی می باشد که مطالبی که برای این دسته از دانشجویان شامل حل محاسبات ریاضی ، حل معادلات دیفرانسیل و حل انتگرالها و … می باشد نیز بطور کامل در این دوره گنجانده شده است.

پیش نیاز های آموزش متلب

در دوره آموزش متلب مطالب از پایه بصورت کامل و جامع عرض شده و این دوره آموزشی بصورت کلی پیش نیازی از جهت برنامه نویسی ندارد تنها پیش نیازی که در درون دوره به آن نیاز پیدا میکنید ، ریاضیات است زیرا در این دوره مثال ها و مطالب بسیار زیادی بصورت ریاضیات و حل مسئله می باشد ، پس بصورت کلی شما در این دوره به هیچ پیش نیازی نیاز نخواهید داشت.

این دوره برای چه کسانی مناسب است ؟

بصورت کلی نرم افزار هایی که با این زبان تولید میشوند همانطور که پیشتر گفته شد پایدارند ، دوره آموزش متلب برای کسانی که قصد تولید نرم افزار های بسیار پر قدرت و دارای پردازش های سنگین هستند از این زبان به دلیل اول سادگی زبان و سطح بالا بودنش و دو به جهت پایداری و پردازش پرقدرت مناسب است و نیز برای مهندسین الکترونیک ، مخابرات و کسانی که دارای تحصیلات دانشگاهی و علل خصوص مهندسی بسیار کاربرد دارد.

و اما بحث مهم بازار کار متلب ؟

این رو خیلی واضح خدمتتون بگم که برنامه نویس خوب و حرفه ای متلب در ایران به سختی و به میزان کم پیدا میشه ، البته هستند برنامه نویسانی که فقط در سطح مقدماتیاین زبان را فرا گفتند اما به جهت کاربرد وسیع این زبان در صنعت این رو خدمتتون بگم که اگر روی این زبان و یکی دو مورد از کتابخانه های کاربردیش در صنعت مسلط شوید در سریعترین زمان استخدام و دستمزد های بسیار بالایی دریافت خواهید کرد.

چه پروژه هایی که در این دوره انجام می شود ؟

• پروژه 1 : ساخت یک برنامه گرافیکی مبدل ساده طولی
• پروژه 2 : ساخت یک برنامه گرافیکی حل معادلات دیفرانسیل معمولی مرتبه اول و دوم
• پروژه 3 : ساخت یک ماشین حساب گرافیکی مهندسی ساده

سرفصل های آموزش متلب

فصل اول

3 جلسه آموزشی

• معرفی دوره آموزشی و معرفی مدرس و زبان و محیط نرم افزاری متلب
• نصب و فعال سازی نرم افزار
• معرفی کامل محیط برنامه نویسی متلب
• معرفی برخی پیکربندی های لازم
• معرفی نحوه کمک گرفتن در زمان مشکلات در متلب و مستندات

فصل دوم

2 جلسه آموزشی

• معرفی فضای نوشتن برنامه ها
• معرفی انواع داده های برنامه نویسی
• معرفی دستورات clc و clear و close all و clear all
• نوشتن برنامه Hello World!
• معرفی عملگر های محاسباتی
• معرفی برخی دستورات محاسباتی

فصل سوم

2 جلسه آموزشی

• نحوه تعریف متغیر ها
• معرفی چندین توابع محاسباتی
• نوشتن چندین برنامه محاسباتی
• گرفتن ورودی از کاربر و پردازش بر آن
• آرایه ها/ماتریس ها و نحوه تعریف آنها
• دستورات مربوط به ماتریس ها
• پردازش بر روی ماتریس ها
• زیر آرایه ها

فصل چهارم

3 جلسه آموزشی

• رسم دو بعدی در متلب با plot
• رسم بر اساس رابطه ریاضی
• معرفی چند دستور بسیار مهم در رسم
• رسم نمودار میله ای
• رسم نمودار نقطه ای
• رسم نمودار پله ای
• رسم نمودار قطب نما شکل
• رسم نمودار دایره ای
• معرفی محدودیت های موجود در رسم این نوع نمودار ها
• رسم اشکال سه بعدی با mesh
• رسم اشکال سه بعدی با plot3
• رسم اشکال سه بعدی انیمیشن وار