美国大学生数学建模竞赛MCM/ICM,由美国数学及其应用联合会主办,是唯一的国际性数学建模竞赛, 自1985年以来,美国大学生数学建模竞赛已经成功举办39届,是最高的国际性数学建模竞赛,也是除国赛外大学生参与人数最多、认可度最高的比赛,为现今各类数学建模竞赛之鼻祖。
选择适合的建模软件是取得好成绩的关键之一。其中,Python和MATLAB是两种常用的建模软件,它们各自具有独特的优势和特点,以下是对这两种软件的详细对比:
Matlab是美国MathWorks公司出品的商业数学软件。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。
Python是一种跨平台的计算机程序设计语言。是一个高层次的结合了解释性、编译性、互动性和面向对象的脚本语言。最初被设计用于编写自动化脚本(shell),随着版本的不断更新和语言新功能的添加,越多被用于独立的、大型项目的开发。
1.MATLAB用户界面非常友好,操作简单。各个区块分割得很好,易于查看。
2.学术界大量使用matlab做仿真,做研究的话容易找到代码参考。
3.MATLAB内部函数库提供了极其丰富的函数,可以方便实现各种情形下的科学计算与数据处理。
4.MATLAB具有强大的数据可视化功能,能够快速绘制复杂的二、三或多维图形,并且可以对图形进行一些编辑操作,如颜色、标注、坐标轴设置。
5.功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等),为用户提供了大量方便实用的处理工具。
6.有simulink。有人说simulink没什么用,其实还是挺有用的,比如通信建模,另外simulink可以生产DSP或者FPGA代码,有的时候很有用。
1.Python相对于Matlab最大的优势:免费。
2.Python次大的优势:开源。可以大量更改科学计算的算法细节。
3.可以移植:由于Python是开源的,它已经被移植到了大多数平台下面,例如:Windows、MacOS、Linux、Andorid、iOS等等。
4.语法优美、简单:Python的语法非常优美,甚至没有像其他语言的大括号,分号等特殊符号,体现极简主义
5.解释性 :Python语言写的程序不需要编译成二进制代码。可以直接从源代码运行程序。
6.更加灵活:Python既支持面向过程,又支持面向对象,这样编程就更加灵活。
7.可扩展 :Python除了使用Python本身编写外,还可以混合使用像C语言、Java语言等编写。
8.丰富的第三方生态:Python具有本身有丰富而且强大的库,而且由于Python的开源特性,第三方库也非常多。
python是一种通用编程语言,而matlab更像是一个平台。在以下几方面python似乎表现的更强势一些:
1.python是免费的,MATLAB需要采购版权,并且价格不菲。
2.体积小:相对MATLAB来说,IDE体积小,下载速度快,并且Python的第三方库可以随用随装,十分方便。
3.与MATLAB相比,Python是一门更易学、更严谨的程序设计语言。它能让用户编写出更易读、易维护的代码。
4.第三方生态,Matlab不如Python。比如3D的绘图工具包,比如GUI以及更方便的并行,使用GPU,Functional等等。长期来看,Python的科学计算生态会比Matlab好。
5.Python生态健全,可以打通数据采集,数据处理,数据清洗,数据挖掘,数据建模,数据可视化等全流程基础链条。
6.适用领域更广,Python的使用方向不仅仅是在科学计算方面,还可以运用在Web程序、桌面程序开发、人工智能、科学计算图像、爬虫等多方面。
以上来看Python的趋势确实势不可挡的,相较于matlab来说有很多优点,并且更是有无穷发展潜力,但是若要取代matlab在科学计算领域的地位还是有很长的路要走的,Python虽优势很大,但在使用量上和matlab不相上下,python仍需更好的完善才能获得更多用户的青睐。
在建模领域python与matlab可以说是两大主力软件,也有不少小伙伴问数乐君这两个相比哪个更好?
对于数学建模来说的话,matlab会用起来更容易上手一些,尤其对新手更友好,在比赛中用的也是最多的,python思路清晰并且第三方库非常丰富出图也好看,但相对门槛要高一些,可以多花些时间进行学习。
MATLAB在数学建模中的使用情况:MATLAB 是公认的最优秀的数学模型求解工具,在数学建模竞赛中超过 95% 的参赛队使用 MATLAB 作为求解工具,在国家奖队伍中,MATLAB 的使用率几乎 100%。虽然比较知名的数模软件不只 MATLAB。
1. MATLAB 的数学函数全,包含人类社会的绝大多数数学知识。
2. MATLAB 足够灵活,可以按照问题的需要,自主开发程序,解决问题。
3. MATLAB易上手,本身很简单,不存在壁垒。掌握正确的 MATLAB 使用方法和实用的小技巧,在半小时内就可以很快地变成MATLAB 高手了。
正确且高效的 MATLAB 编程理念就是以问题为中心的主动编程。我们传统学习编程的方法是学习变量类型、语法结构、算法以及编程的其他知识,因为学习时候是没有目标的,也不知道学的知识什么时候能用到,收效甚微。而以问题为中心的主动编程,则是先找到问题的解决步骤,然后在 MATLAB 中一步一步地去实现。在每步实现的过程中,遇到问题,查找知识(互联网时代查询知识还是很容易的),定位方法,再根据方法,查询 MATLAB 中的对应函数,学习函数用法,回到程序,解决问题。在这个过程中,知识的获取都是为了解决问题的,也就是说每次学习的目标都是非常明确的,学完之后的应用就会强化对知识的理解和掌握,这样即学即用的学习方式是效率最高,也是最有效的方式。最重要的是,这种主动的编程方式会让学习者体验到学习的成就感的乐趣,有成就感,自然就强化对编程的自信了。这种内心的自信和强大在建模中会发挥意想不到的力量,所为信念的力量。
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