四种计算软件对比

四种软件的比较（Maple ， Matlab，Mathematic ，MathCAD） 四种软件的比较 选用何种数学软件?如果仅仅是要求一般的计算或者是普通用户日常使用，首选的是 MathCAD，它在 高等数学方面所具有的能力，足够一般客户的要求，而且它的输入界面也特别友好。如果要求计算精度、 符号计算和编程方面的话，最好同时使用 Maple 和 Mathematica，它们在符号处理方面各具特色，有些 Maple 不能处理的，Mathematica 却能处理，诸如某些积分、求极限等方面，这些都是比较特殊的。如果 要求进行矩阵方面或图形方面的处理，则选择 MATLAB，它的矩阵计算和图形处理方面则是它的强项， 同时利用 MATLAB 的 NoteBook 功能，结合 Word6.0/7.0 的编辑功能，可以很方便地处理科技文章。 MATLAB 是一套高性能的数值计算和可视化软件，最初主要用于方便矩阵的存取，其基本元素是无需定 义维数的矩阵。经过十几年的完善和扩充，现在已发展成为线性代数课程的标准工具，也成为其它许多领 域课程的使用工具。在工业环境中，可用来解决实际的工程和数学问题，其典型应用有：通用的数值计算， 算法设计，各种学科如自动控制、数字信号处理、统计信号处理等领域的专门问题求解。MATLAB 集数 值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境。在这个环境 下，对所要求解的问题，用户只需简单地列出数学表达式、其结果便以人们十分熟悉的数值或图形方式显 示出来。 MATLAB 语言易学易用，不要求用户有高深的数学和程序语言知识，不需要用户深刻了解算法及编程技 巧。MATLAB 既是一种编程环境，又是一种程序设计语言。这种语言与 C、FORTRAN 等语言一样，有 其内定的规则，但 MATLAB 的规则更接近数学表示。使用更为简便，可使用户大大节约设计时间，提高 设计质量。 Mathematica 是一个集成化的计算机软件系统，它的主要功能包括三个方面：符号演算、数值计算和图形。 可以完成许多符号演算的数值计算的工作，如：各种多项式的计算、有理式的计算。它可以求多项式方程， 有理式方程和超越方程的精确和近似解；做数值和一般表达式的向量和矩阵的各种计算。还可以求解一般 函数表达式的极限、导函数，求积分，做幂级数展开，求解某些微分方程等等，也可以做任意位的精确的 计算。可以方便地作出以各种方式表示的一元和二元函数的图形，可以根据需要自由地选择画图的范围和 精确度。通过对这些图形的观察，人们可以迅速形象地把握对应函数的某些特征，。它还是很容易扩充的 系统，它的用于描述符号的表达式和对它们的计算的一套记法实际上构成了一个功能强大的程序设计语言， 用这种语言可以比较方便地定义用户需要的各种函数，如符号计算函数、数据计算函数、作图函数或其他 具有复杂功能的函数，完成用户需要的各种工作。系统本身提供了一批用这个语言写出来的完成各种工作 的程序包，在需要时可以调入程序使用。用户自己可以用这个语言写自己的专门用途的程序或软件包来。 MathCAD 是一种交互式的数值系统。用户可以通过 MathCAD 直接进行各种数学计算。例如，代数运算、 三角函数运算、解方程、生成各种随机数、积分运算、求导和微分的运算、矩阵运算、解不等式、分解因 式等等。除了这些较为基本的数学运算，用户还可以应用进行各种数理统计工作并且生成图形，也可以生 成其它各种曲线或图形及数学表格，还可以进行线性回归、各种矢量运算和复数运算等等。MathCAD 不 仅是是一套在数学计算和数值分析方面很全面、方便的软件，在自然科学的其它领域也具有十分广泛的应 用。用户应用 MathCAD 可以很轻易地解决热学、电学等物理方面的问题，也可以用来解决在化学、机械 工程以及医学、天文学的研究工作或学习中所遇到的各种问题。MathCAD 为广大学生，特别是理工科的 大学生的学习提供了很大方便。MathCAD 的使用操作十分简单，不要求用户具有精深的计算机知识，对 于任何具有一定数学知识的人，都可以十分容易地学会使用。因此，MathCAD 是一种大众化数学工具。 现在比较流行的数学软件主要有四个：MATLAB、Mathematica、Maple 和 MathCAD，它们各有各的特色，以下资料从网上搜索获得。 MATLAB MATLAB 意为矩阵实验室（Matrix Laboratory），采用 C 语言编写。70 年 代作为 Linpack 和 Eispack 软件包的接口程序，80 年代出现 3.0 的 DOS 版本， 后逐渐成为科技计算和视图交互系统的程序语言。MATLAB 可以运行于 Windows 、OS/2、Macintosh、Sun、Unix、Linux 等系统平台上。 MATLAB 程序主要由主程序和各种工具包组成，其中主程序包含数百个内部 核心函数，工具包则包括信号处理工具包、系统识别工具包、神经网络工具包、 控制系统工具包、 分析和综合工具包等。 MATLAB 是数值计算的先锋，它以矩阵作为基本数据单位，在线性代数、数 理统计、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真方面已经成为首选工具，同 时也是科研工作人员和大学生、研究生进行科学研究的得力工具。MATLAB 在输 入方面也很方便，可以使用内部的 Editor 或者其他任何字符处理器，同时它还 可以与 Word 结合在一起，直接调用 MATLAB 的大部分功能，使 Word 具有特殊的 计算能力。 Mathematica Mathematica 是由美国物理学家 Stephen Wolfram 领导的 Wolfram Research 开发的数学系统软件。它拥有强大的数值计算和符号计算能力，在这 一方面与 Maple 类似，但它的符号计算核心不是 Maple，而是自己开发的。 Mathematica 的基本系统主要是用 C 语言开发的，因而可以比较容易地移 植到各种平台上。Mathematica 是一个交互式的计算系统，计算是在用户和 Mathematica 互相交换、传递信息数据的过程中完成的。Mathematica 系统所接 受的命令都被称作表达式，系统在接受了一个表达式之后就对它进行处理，然 后再把计算结果返回。Mathematica 对于输入形式有比较严格的规定，用户必 须按照系统规定的数学格式输入，系统才能正确地处理，不过由于 3.0 版本引 入输入面板，并且可以修改、重组输入面板，因此以前版本输入指令时需要不 断切换大小写字符的繁琐方式得到很好的改善。5.1 版本可以用各种格式保存 文件和剪贴内容，包括 RTF、HTML、BMP 等格式。 Mathematica 的符号功能是最强的，其运行构架也是最优的。它的构架由核心 系统与前端系统构成。两个系统既合作又独立，这比 Matlab 的构架要合理。 Mathematica 是专为研究人员开发的。横向比较的话，Mathematica 的符号能力 比 Maple 强很多，Maple 基本上是为中学生与大学生之学习研发的，不适合进 行物理学与技术科学的运演；而 Mathematica 是最好的物理学科研的工具， Matlab 是最好的技术科学数值求解的工具。 4 个星的“数学”软件，在数学二字上加引号是因为他已经超越了纯粹数学的 范畴，这主要表现在他不断开发的面向于不同学科的工具包。就做数学和应用 数学的能力来说 Mathematica 不如 Maple（并不是说其做不了，不怕麻烦编程 序也能做，但是话说回来基本的东西都编程序的话，那么和 Fortran 之类的语 言没什么区别了）。另一个问题是 Mathematica 的内核不如 Maple 稳定(计算速 度较 Maple 慢，我是说纯粹的计算时间，不是输入命令的时间，目前的 Maple 的 Java 界面比较失败，让人感觉算 Maple 算得慢，其实不是这样的)。 Mathematica 的诱人之处是与其它数值软件相比可以做符号运算，与 Maple 相 比二次开发性好，工具包比 Maple 做的好。此外，其自带的语言是面向对象的， 很厉害，很灵活。 Maple Maple 是由 Waterloo 大学开发的数学系统软件，它不但具有精确的数值处 理功能，而且具有无以伦比的符号计算功能。Maple 的符号计算能力还是 MathCAD 和 MATLAB 等软件的符号处理的核心。Maple 提供了 2000 余种数学函数， 涉及范围包括：普通数学、高等数学、线性代数、数论、离散数学、图形学。 它还提供了一套内置的编程语言，用户可以开发自己的应用程序，而且 Maple 自身的 2000 多种函数，基本上是用此语言开发的。 Maple 采用字符行输入方式，输入时需要按照规定的格式输入，虽然与一 般常见的数学格式不同，但灵活方便，也很容易理解。输出则可以选择字符方 式和图形方式，产生的图形结果可以很方便地剪贴到 Windows 应用程序内。 5 个星的数学软件，纯粹数学的巨人，如果想做数学和应用数学的能力 （数值的除外）其是最好的选择。但是此软件二次开发能力不好，仅把软件的 发展目标放在数学上，不想向其它领域发展。Maple 自带的语言较容易理解， 就像用英语说话一样。 MathCAD MathCAD 是美国 Mathsoft 公司推出的一个交互式的数学系统软件。从早期 的 DOS 下的 1.0 和 Windows 下的 4.0 版本，到今日的 8.0 版本，功能也从简单 的数值计算，直至引用 Maple 强大的符号计算能力，使得它发生了一个质的飞 跃。 MathCAD 可以看作是一个功能强大的计算器，没有很复杂的规则；同时它 也可以和 Word、Lotus、WPS2000 等字处理软件很好地配合使用，可以把它当作 一个出色的全屏幕数学公式编辑器。 MathCAD 是集文本编辑、数学计算、程序编辑和仿真于一体的软件，主要 特点是输入格式与人们习惯的数学书写格式很近似，采用 WYSWYG（所见即所得） 界面，特别适合一般无须进行复杂编程或要求比较特殊的计算。MathCAD 7.0 还带有一个程序编辑器，语法特别简单，对于一般比较短小，或者要求计算速 度比较低时，可以用这个程序编辑器。 四种软件的比较 如果仅仅是要求一般的计算或者是普通用户日常使用，首选的是 MathCAD，它在高等数学方面所具有的能力，足够一般客户的要求，而且它的输 入界面也特别友好。如果要求计算精度、符号计算和编程方面的话，最好同时 使用 Maple 和 Mathematica，它们在符