MATLAB (ou Matlab) est un langage de script destiné au calcul numérique, et émulé par l'environnement de développement du même nom. Le nom MATLAB est un mot-valise construit sur l'anglais (« laboratoire matriciel »).
Développé par la société The MathWorks, MATLAB permet de manipuler des matrices, d'afficher des courbes et des données, de mettre en œuvre des algorithmes, de créer des interfaces utilisateurs, et peut s’interfacer avec d’autres langages comme le C, C++, Java, Python et Fortran.
Les utilisateurs de MATLAB (environ 4 millions en 2019.) sont de milieux très différents tels que l’ingénierie, les sciences et l’économie, dans un contexte aussi bien industriel que pour la recherche.
MATLAB peut s'utiliser seul ou bien avec des toolboxes (« boîte à outils »).
Histoire
Le langage MATLAB est conçu par Cleve Moler à la fin des années 1970 à partir de deux bibliothèques écrites en Fortran : LINPACK et EISPACKCleve B. Moler, Design of an interactive matrix calculator, AFIPS '80 Proceedings of the May 19-22, 1980, national computer conference .
Alors professeur de mathématiques à l'université du Nouveau-Mexique, il souhaite permettre à ses étudiants d'utiliser ces deux bibliothèques sans connaître le Fortran. Cleve Moler l'utilise ensuite pour des cours donnés à l'université Stanford où il reçoit un accueil mitigé de la part des étudiants en mathématiques habitués au Fortran.
Les étudiants en technologie, en particulier en traitement du signal, sont beaucoup plus intéressés. Un ingénieur, , en comprend rapidement les capacités et entreprend avec un collègue, Steve Bangert, de le recoder en langage C. En 1984, Jack Little, Cleve Moler et Steve Bangert créent la société The MathWorks afin de commercialiser la version 1.0 de MATLABCode source de la première version de MATLAB (écrite en Fortran), sur le site FTP du FUNET.
MATLAB évolue par la suite en intégrant par exemple la bibliothèque LAPACK en 2000, en se dotant de nombreuses boîtes à outils (Toolbox) et en incluant les possibilités données par d'autres langages de programmation comme C++ ou Java.
Syntaxe Le logiciel MATLAB est construit autour du langage MATLAB. Une interface en ligne de commande, qui est un des éléments du bureau MATLAB, permet d’exécuter des commandes simples. Des séquences de commandes peuvent être sauvegardées dans un fichier texte, typiquement avec l’éditeur MATLAB, sous la forme d’un « script » ou encapsulées dans une fonction.
Variables Les variables sont définies avec l’opérateur d’affectation =.
MATLAB est un langage à typage faible, c'est-à-dire que les conversions de type sont implicites. Les variables ne sont pas déclarées avec leur type, sauf pour les objets symboliquessym function, Documentation for the MATLAB Symbolic Toolbox., par exemple : >> x = 17 x = 17 >> x = 'hat' x = hat
Vecteurs/matrices Comme son nom l’indique, l’intérêt de MATLAB est de pouvoir manipuler facilement des tableaux à une dimension (« vecteur » dans le vocabulaire MATLAB), deux dimensions (« matrices ») ou à multi-dimensions. Par défaut, toutes les variables sont des tableaux, MATLAB permet de faire de la programmation matricielle. En pratique, les tableaux sont définis de la manière suivante :
>> A = [3*4, pi/2] A = 12.0000 1.5708 >> B = 3*sin(A) B = -1.6097 3.0000 >> C = 1:2:9 C = 1 3 5 7 9 >> D = [16 3 2 13; 5 10 11 8; 9 6 7 12; 4 15 14 1] D = 16 3 2 13 5 10 11 8 9 6 7 12 4 15 14 1
>> D(2,3) ans = 11 Lorsqu’on définit la variable nommée C (ou lui affecte une nouvelle valeur si celle-ci existe déjà), on crée un tableau contenant les nombres 1, 3, 5, 7 et 9. Ce tableau débute par la valeur initiale 1, incrémenté à chaque valeur par l'incrément 2, et s’arrête avec la valeur finale (ou après avoir dépassé) 9. La variable D est une matrice.
L’indexation des tableaux commence à 1., ce qui est la convention utilisée pour les matrices en mathématiques et par le langage Fortran, mais est contraire à certains langages de programmation où l’indexation commence à 0 (par exemple C ou Python).
La plupart des fonctions MATLAB acceptent les matrices et s’appliquent à chacun de leurs éléments. Par exemple, mod(2*J,n) multiplie chaque élément de « J » par 2, puis divise chaque élément modulo « n ».
Par ailleurs, s’il est possible d’utiliser des boucles itératives « for » ou « while », il est possible de se servir des notations vectorielles pour les remplacer. Par exemple, le code suivant crée un carré magique de dimension n pour, n impairExperiments with MATLAB, Cleve Moler (chap. 10 - Magic Squares)..
[J,I] = meshgrid(1:n); A = mod(I+J-(n+3)/2,n); B = mod(I+2*J-2,n); M = n*A + B + 1; La fonction meshgrid permet de créer des matrices carrées contenant 1:n.
Outils et modules associés MATLAB est complété par de multiples boîtes à outilsListe des produits de MathWorks. Parmi les plus utilisés, on trouve :
Communications Toolbox Control System Toolbox Simscape Image Processing Toolbox MATLAB Compiler Deep Learning Toolbox Optimization Toolbox Parallel Computing toolbox Real-Time Workshop, renommé commercialement SimulinkCoderhttps://www.mathworks.com/products/simulink-coder Simulink Coder Robust Control Toolbox Signal Processing Toolbox Excel Link Simulink Statistics and Machine Learning Toolbox System Identification Toolbox Predictive Maintenance Toolbox Stateflow
Alternatives
Alternatives commerciales
AMESim GAUSS IDL Logiciels de traitement d'image pour Image Processing Toolbox Maple Mathcad Mathematica
PyIMSL Studio SAS/IML Stata (Mata) Sysquake
Alternatives libres
FreeMat JMathLib Logiciels de traitement d'image pour Image Processing Toolbox Octave R SageMath Scilab SciPy
Références
Voir aussi Bibliographie Adrian Biran et Moshe Breiner, MATLAB pour l'ingénieur : Versions 6 et 7, Pearson Education, 2004 Jean-Thierry Lapresté, Introduction à MATLAB, Ellipses, 2005
Liens externes
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