مقایسه متلب و پایتون | متلب بهتر است یا پایتون؟!

مقایسه متلب و پایتون یکی از بحث‌های پرطرفدار در بین برنامه‌نویسان است. متلب یک محیط قدرتمند برای عملیات‌های ریاضیاتی همچون آرایه‌ها، ماتریس‌ها و جبر خطی است، اما پایتون نیز در این زمینه‌ها حرفی برای گفتن دارد. چرا که پایتون قدرت محاسباتی متلب را در خود جای داده است و توسعه سریع و آسان برنامه‌های علمی در آن راحت است. در این مقاله قصد داریم این دو زبان برنامه‌نویسی پرطرفدار را مقایسه کنیم، به بررسی نقاط قوت و ضعف هر یک بپردازیم و در آخر ببینیم پایتون بهتر است یا متلب؟! پس تا پایان این مقاله با ما همراه باشید…

متلب یا پایتون؟!

در ابتدا اجازه بدید با این دو زبان بیشتر آشنا شویم.

متلب چیست؟

متلب (MATLAB) هم یک محیط محاسبات عددی تجاری و هم زبان برنامه‌نویسی است. در واقع یکی از پیشرفته‌ترین و خوش طراحی‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی برای محاسبات است. در اواخر دهه 1970، کلیو مولر (Cleve Moler) توسعه متلب را آغاز کرد و پس از آن توسط شرکت مث ورک توسعه یافت. متلب یک محیط محاسباتی و زبان چند پارادایم است و یک ابزار عالی برای کار با ماتریس، رسم داده‌ها، پیاده‌سازی الگوریتم‌ها و توسعه رابط‌های کاربری به حساب می‌آید. اگر چه متلب اساسا برای توابع محاسباتی عددی طراحی شده است، اما امکان محاسبه جبری را با استفاده از موتور محاسبات جبری MuPAD فراهم می‌کند.

طرح این موضوع مهم است که متلب یک نرم افزار محاسباتی است، به همین دلیل بطور گسترده توسط دانشجویان (بخصوص دانشجویان علوم پایه و مهندسی) و اساتید بکار گرفته می‌شود. بنابراین یادگیری آن برای دانشجویان از اهمیت زیادی برخوردار است. یادگیری متلب نیاز به یک منبع آموزشی مناسب با سرفصل استاندارد دارد. وبسایت متلب پلاس « matlabplus.com » بعنوان مرجع آموزش نرم افزار متلب اقدام به آموزش صفر تا صد این زبان برنامه نویسی پرکاربرد بصورت ویدئویی و رایگان کرده است که شما می‌توانید از آن بهره ببرید.

پایتون چیست؟

پایتون (PYTHON) یک زبان برنامه نویسی متن باز ، سطح بالا و چند منظوره است. این زبان توسط خیدو فان روسوم (Guido Van Rossum)  در موسسه ملی تحقیقات ریاضی و رایانه در هلند توسعه داده شد و در سال 1991 منتشر شد. اصل سادگی در هسته پایتون نهفته است، و از این رو، از رویکرد برنامه‌نویسی شی‌گرا (OOP) برای کمک به توسعه‌دهندگان برای نوشتن کد دقیق و منطقی برای پروژه‌های کوچک و بزرگ استفاده می‌کند.

پایتون از چندین پارادایم برنامه نویسی مانند برنامه نویسی رویه‌ای، شی‌گرا و برنامه نویسی تابعی پشتیبانی می‌کند. جدای از ویژگی‌های نحوی و خوانایی کد، بهترین جنبه پایتون این است که مجهز به مجموعه‌ای از کتابخانه‌های استاندارد برای انجام کارهای مختلف برنامه‌نویسی و محاسباتی است.

تفاوت متلب و پایتون

اجازه بدید از چند منظرِ ماهیت، سینتکس، محیط یکپارچه توسعه و ابزارها، پایتون و متلب را مقایسه کنیم و نگاهی بیاندازیم به مهمترین تفاوت‌های متلب و پایتون.

1. ماهیت متلب و پایتون

در ابتدا بهتر است فرق متلب و پایتون را از منظر ماهیت آن‌ها بررسی کنیم. متلب یک نرم افزار متن بسته و یک محصول تجاری اختصاصی است. بنابراین، شما باید آن را خریداری کنید تا بتوانید از آن استفاده کنید. برای هر جعبه ابزار اضافیِ متلب که می‌خواهید نصب و اجرا کنید، باید هزینه‌های اضافی متحمل شوید. جدا از جنبه هزینه‌ها (این مورد در ایران با توجه به کرکِ نرم‌افزارها مطرح نیست)، توجه به این نکته ضروری است که از آنجایی که متلب به طور ویژه توسط مث‌ورک طراحی شده است، پایگاه کاربر آن کاملاً محدود است. همچنین، اگر مث‌ورک روزی منحل شود، متلب اهمیت صنعتی خود را از دست خواهد داد.

برخلاف متلب، پایتون یک زبان برنامه نویسی متن باز است، به این معنی که کاملا رایگان است. شما می‌توانید پایتون را دانلود و نصب کنید و تغییراتی در کد منبع ایجاد کنید تا به بهترین نحو با نیازهایتان مطابقت داشته باشد. به همین دلیل، پایتون از طرفداران و پایگاه کاربر بیشتری برخوردار است. طبیعتاً، جامعه پایتون بسیار گسترده است، با صدها و هزاران توسعه‌دهنده که به طور مداوم در غنی‌سازی زبان مشارکت می‌کنند. همانطور که قبلاً بیان کردیم، پایتون بسته‌های رایگان متعددی را ارائه می‌دهد که آن را به یک انتخاب جذاب برای توسعه دهندگان در سراسر جهان تبدیل می‌کند.

2. سینتکس متلب و پایتون

قابل توجه‌ترین تفاوت فنی بین پایتون و متلب در سینتکس (یا نحوه نوشتن کدها) آن‌ها نهفته است. متلب همه چیز را به عنوان یک آرایه در نظر می‌گیرد، در حالی که پایتون همه چیز را به عنوان یک شی عمومی در نظر می‌گیرد. به عنوان مثال، در متلب، رشته‌ها می‌توانند آرایه‌هایی از رشته‌ها یا آرایه‌هایی از کاراکترها باشند. اما در پایتون، رشته‌ها با یک علامت منحصر به فرد “str” نشان داده می‌شوند. مثال دیگری که تفاوت بین سینتکسِ متلب و پایتون را برجسته می‌کند این است که در متلب، کامنت هر چیزی است که بعد از علامت درصد (%) شروع می‌شود. در حالی که، کامنت‌ها در پایتون معمولاً از نماد هشتگ (#) پیروی می‌کنند.

3. محیط یکپارچه توسعه (IDE) در متلب و پایتون

یکی دیگر از تفاوت‌های پایتون و متلب محیط توسعه یکپارچه (Integrated Development Environment) آن‌ها است. متلب به داشتن یک محیط توسعه یکپارچه می بالد. این یک رابط منظم با کنسولی است که در مرکز آن قرار دارد که می‌توانید دستورات را تایپ کنید، در حالی که یک کاوشگر متغیر (variable explorer) در سمت راست قرار دارد، یک فهرست (directory list) در سمت چپ پیدا خواهید کرد.

از طرف دیگر، پایتون دارای یک محیط توسعه پیش فرض نیست. کاربران باید یک IDE متناسب با مشخصات مورد نیاز خود انتخاب کنند. Anaconda، یک بسته محبوب پایتون، شامل دو IDE مختلف Spyder و JupyterLab است که به اندازه محیط یکپارچه متلب کارآمد هستند.

4. تفاوت ابزارهای متلب و پایتون

درنهایت می‌خواهیم پایتون و متلب را از منظر ابزارهای آن مقایسه کنیم. زبان‌های برنامه‌نویسی معمولاً با مجموعه‌ای از ابزارهای تخصصی برای پشتیبانی از طیف گسترده‌ای از نیازهای کاربر، از مدل‌سازی داده‌های علمی تا ساخت مدل‌های ماشین لرنینگ، همراه هستند. ابزارهای یکپارچه، فرآیند توسعه را آسان‌تر، سریع‌تر و یکپارچه‌تر می‌کنند.

کتابخانه استاندارد متلب شامل ابزارهای یکپارچه برای پوشش چالش‌های پیچیده علمی و محاسباتی است. بهترین چیز در مورد جعبه ابزار متلب این است که دانشمندان آن‌ها را توسعه می دهند، به طور دقیق آزمایش شده و برای عملیات علمی و مهندسی مستند شده‌اند. جعبه ابزار برای همکاری موثر و همچنین ادغام یکپارچه با محیط‌های محاسباتی موازی و پردازنده‌های گرافیکی طراحی شده‌اند. علاوه بر این، از آنجایی که آن‌ها با هم به روز می‌شوند، شما نسخه‌های کاملاً سازگار ابزارها را دریافت می‌کنید.

در مورد پایتون، تمام کتابخانه‌های آن حاوی ماژول‌های مفید بسیاری برای نیازها و چارچوب‌های برنامه‌نویسی مختلف است. برخی از بهترین کتابخانه‌های پایتون عبارتند از NumPy، SciPy، PyTorch، OpenCV Python، Keras، TensorFlow، Matplotlib، Theano، Requests و NLTK. پایتون به عنوان یک زبان برنامه نویسی متن باز، انعطاف پذیری و آزادی را به توسعه دهندگان می‌دهد تا ابزارهای نرم افزاری مبتنی بر پایتون (مانند جعبه ابزار GUI) را برای گسترش قابلیت‌های زبان طراحی کنند.

علی‌رغم داشتن یک جامعه فعال و بسته‌های استاندارد عالی، پایتون نمی‌تواند با متلب در یک ابزار خاص مثل جعبه ابزار Simulink رقابت داشته باشد. این جعبه ابزار قابلیت‌های متلب را برای پردازش سیگنال و مدل‌سازی در یک رابط گرافیکی گسترش می‌دهد. پایتون فاقد یک رابط گرافیکی است که بتواند این عملکردهای پیشرفته را انجام دهد. به شما پیشنهاد می‌کنیم برای یادگیری جامع و کاربردی ابزار سیمولینک متلب بصورت ویدئویی و رایگان، به صفحه « آموزش سیمولینک متلب » در وبسایت متلب پلاس مراجعه کنید.

به طور کلی، متلب و پایتون هر دو ابزار عالی هستند. در حالی که یکی برای وظایف خاص (متلب) طراحی شده است، دیگری می تواند طیف گسترده‌ای از عملیات عمومی را انجام دهد.

تفاوت عمده بین متلب و پایتون چیست؟

پایتون یک زبان سطح بالا است و متن باز است. در مقابل متلب یک زبان سطح پایین و متن بسته است. متلب رویکرد ماتریسی دارد و پایتون می‌تواند از NumPy استفاده کند. متلب توانایی محاسبات ریاضی بسیار قوی دارد، که انجام آن برای پایتون دشوار است. پایتون هیچ پشتیبانی ماتریسی ندارد، اما کتابخانه NumPy قابل پیاده‌سازی آن را دارد. متلب به ویژه در پردازش سیگنال، پردازش تصویر، که در آن پایتون قوی نیست، عملکرد قدرتمندی دارد.

آیا متلب برای یادگیری ماشین (ML) بهتر از پایتون است؟

بستگی به اهداف و منابع شما دارد. اگر می‌خواهید روی یادگیری ماشین تمرکز کنید، پایتون کتابخانه‌های مخصوص به خود را دارد (به عنوان مثال Scikit-learn) و تعدادی از کتابخانه‌های ساخته شده توسط برنامه‌نویسان (مانند PyBrain) را دارد که بسیار قدرتمند هستند. اما در مقابل متلب بیشتر روی محاسبات عددی متمرکز است، بنابراین اگر بیشتر به جنبه های نظری یادگیری ماشین علاقه دارید، متلب می تواند انتخاب بهتری باشد. همچنین شایان ذکر است که محبوب ترین چارچوب های یادگیری ماشین (به عنوان مثال Scikit-learn) در پایتون نوشته شده اند.

کدام سریعتر است، متلب یا پایتون؟

براساس بنچمارک، متلب سریعتر از پایتون است. اما این روش مقایسه زیاد قابل اعتماد نیست. دو روش بسیار متفاوت برای اندازه گیری سرعت در برنامه نویسی وجود دارد. اول، سرعتی است که یک الگوریتم یک مسئله را حل می کند. نوع دوم سرعت اجرای یک برنامه است. اولی بهتر است با چیزی مانند دستورهای عددی یا مشابه اندازه گیری شود. دومی بهتر است با مقداری کد تولید اندازه گیری شود. و برای یک پاسخ قطعی بهتر است هر دو زبان به هر دو روش قیاس شوند.

در این مقاله بصورت مفصل و دقیق به مقایسه پایتون و متلب پرداخته شد. برنامه‌نویسی جزو جدایی‌ناپذیر دنیای امروز ما به شمار می‌آید و یادگیری زبان‌های برنامه‌نویسی در هر رشته‌ای به موفقیت در دانشگاه و فرصت‌های شغلی فرد کمک شایانی می‌کند. در این بین پایتون و متلب جزو پرطرفدارترین و پرکاربردترین زبان‌های برنامه‌نویسی هستند. وبسایت متلب پلاس بعنوان آکادمی تخصصی آموزش متلب، صفر تا صد نرم افزار متلب را طی 40 جلسه آموزش ویدئویی (براساس سرفصل شرکت مث‌ورک) بصورت رایگان ارائه کرده است. برای بهره بردن از آموزش‌های متلبِ سایت متلب پلاس به لینک « آموزش رایگان نرم افزار متلب » مراجعه کنید. و یا متلب پلاس را در اینترنت جستجو کنید.