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1、Maple与与科科学学计计算算院系：物理与电子信息学院院系：物理与电子信息学院专业：专业：08 级电气工程及其自动化班级电气工程及其自动化班姓名：段思安姓名：段思安学号：学号：080844045日期：日期：2010-11-06目前在科技和工程界上比较流行和著名的数学软件主要有四个，分别是Maple、MATLAB、MathCAD 和 Mathematica。它们在各自针对的目标都有不同的特色。一、一、Maple V 系统系统 Maple 是在 1980 年 9 月，由加拿大滑铁卢大学（Waterloo University）的符号计算研究小组研制的一种计算机代数系统。经过近 20 年的不断发展，
2、数学软件 Maple 已成为当今世界上最优秀的几个数学软件之一，它具有良好的使用环境、强有力的符号计算能力、高精度的数字计算、灵活的图形显示和高效的可编程功能。Maple 的大部分数学函数和过程是用 Maple 自身的语言写成的，存于外部函数库中。当一个函数调用时，在多数情况下，Maple 会自动将该函数的过程调入内存，一些不常用的函数才需要用户自己将它们调入。另外有一些特别的函数包也需要用户自己调入，如线性代数包、统计包，这使得 Maple 在资源的利用上具有很大的优势，只有最有用的东西才留住内存，这是 Maple 可以在较小内存的计算机上正常运行的原因。Maple 目前已有大量的专用软件包
3、。很适合进行符号运算，最近这些年的关于计算规范形系数的电算程序大多数是利用 Maple 软件编写而成的。由于该软件有较强的符号运算能力及内存消耗小等优点，很适合用于规范形理论的研究，尤其在求解高维非线性系统的高阶规范形方面有较明显的优势。Maple V 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 V 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，
4、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。二、二、MATLAB 系统系统MATLAB 原是矩阵实验室（Matrix Laboratory）在 70 年代用来提供Linpack 和 Eispack 软件包的接口程序，采用 C 语言编写。从 80 年代出现 3.0的 DOS 版本，逐渐成为科技计算、视图交互系统和程序语言。MATLA
5、B 可以运行在十几个操作平台上，比较常见的有基于 Windows 9X/NT、OS/2、Macintosh、Sun、Unix、Linux 等平台的系统。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，工具包则包括复杂系统仿真、信号处理工具包、系统识别工具包、优化工具包、神经网络工具包、控制系统工具包、 分析和综合工具包、样条工具包、符号数学工具包、图像处理工具包、统计工具包等。而且 5.x 版本还包含一套几十个的 PDF 文件，从 MATLAB 的使用入门到其他专题应用均有详细的介绍。MATLAB 是数值计算的先锋，它以矩阵作为基本数据单位，在应用线性代数、数
6、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 Word6.0/7.0 结合在一起，在 Word 的页面里直接调用MATLAB 的大部分功能，使 Word 具有特殊的计算能力。三、三、MathCAD 系统系统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 M
7、aple 强大的符号计算能力，使得它发生了一个质的飞跃。MathCAD 是集文本编辑、数学计算、程序编辑和仿真于一体的软件。 MathCAD7.0 Professional（专业版）运行在 Win9X/NT 下，它的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 Professional 还带有一个程序编辑器，对于一般比较短小，或者要求计算速度比较低时，采用它也是可以的。这个程序编辑器的优点是语法特别简单。 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
8、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。四、四、Mathematica 系统系统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，但它的符号计算不是基于 Maple 上的，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
9、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。3.0 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。五、四种软件的比较五、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
10、 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。mathematica 值得信赖，国外很多著名的大学都
11、在用它作解析计算和公式的推导，证明，算法的研究，非常好的数学研究软件，我个人认为是 No.1。它的数学分析可视化无与伦比。综合性能和另一个著名的软件 Maple 相比，又过之而无不及，要知道世界上绝大部分的量子物理，天体物理论文中的公式推导都由它完成。绝对高端但又易用，是数学，力学，物理研究人员的好帮手，甚至它的数值计算也完全可以应付学术研究。mathematica 和 Maple 的最新版本在用户公式的输入上都有很大改进，更加方便，随意。北美不少 Top 大学的弹性力学，板壳理论，有限元等数学力学理论课的作业和 Project 都要求用它来完成。 我个人认为， 作为计算力学的工作者，从掌握语言的角度来讲， 只要掌握 3 种计算语言足够了，mathematica 用来作解析法和数学模型的研究，Matlab 用来实现数值算法（当然仍然可以还用mathematica), Fortran 用来写可执行源代码。没必要把自己陷入众多的语言和计算软件之中，没有意义的。
