1.1 MATLAB简介
MATLAB最初是由克利夫·莫勒（Cleve Moler）用Fortran语言设计的，有关矩阵的算法来自LINPACK和EISPACK课题的研究成果。现在的MATLAB是MathWorks公司用C语言开发的。本节主要介绍MATLAB的发展、优点及缺点。
1.1.1 MATLAB的发展
起初，MATLAB是专门用于矩阵运算的一种数学软件，伴随着MATLAB的市场化，其功能也越来越强大，从MATLAB 4.1开始，MATLAB开始拥有自己的符号运算功能，从而可以代替其他一些专用的符号运算软件。
在MATLAB环境下，用户可以进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入/输出、文件管理等多项操作，MATLAB还提供了数据分析、算法实现与应用开发的交互式开发环境。
20世纪70年代中期，美国新墨西哥州立大学计算机系主任Cleve Moler博士和其同事在美国国家科学基金会的资助下，开发了调用LINPACK和EISPACK的Fortran子程序。20世纪70年代后期，Cleve Moler博士编写了相应的接口程序，并将其命名为MATLAB。
1983年，杰克·利特尔（Jack Little）、Cleve Moler、史蒂夫·班格特（Steve Bangert）等一起合作开发了第2代专业版MATLAB。1984年，Cleve Moler博士和一批数学专家、软件专家成立了MathWorks公司，继续MATLAB软件的研制与开发，并着力将软件推向市场。
1987年，MathWorks公司推出了MATLAB 4.1，1996年推出了MATLAB 5.0，2001年推出了MATLAB 6.x，2004年推出了MATLAB 7.0。
2020年3月，MathWorks公司推出了MATLAB R2020a，简化了安装流程并新增了大量功能。MATLAB R2020a是针对专业的研究人员打造的一款实用数学运算软件，提供了丰富的数学符号和公式，并且与主流的编程软件兼容。
1.1.2 MATLAB的优点
与其他的计算机高级语言相比，MATLAB有着许多非常明显的优点，介绍如下。
1．简单易学
MATLAB允许用户以数学形式的语言编写程序，用户在命令行窗口中输入命令即可直接得到结果，这比C、Fortran和Basic等高级语言都要方便得多。由于它是用C语言开发的，它的流程控制语句与C语言中的相应语句几乎一致，所以，初学者只要有C语言的基础，就会很容易掌握MATLAB语言。
2．简短、高效的源代码
由于MATLAB已经将数学问题的具体算法编成了现成的函数，用户只要熟悉算法的特点、使用场合、函数的调用格式和参数意义等，通过调用函数很快就可以解决问题，而不必花大量的时间“纠缠”于具体算法的实现。
3．强大的矩阵运算功能
MATLAB具有强大的矩阵运算功能，利用一般的符号和函数不仅可以对矩阵进行加、减、乘、除运算，以及转置、求逆运算，而且可以处理稀疏矩阵等特殊的矩阵，非常适合有限元等大型数值算法的编程。此外，该软件现有的工具箱，可以用于解决实际应用中的大多数数学问题。
4．强大的图形表达功能
MATLAB不仅可以绘制一般的二维/三维图形，如线图、条形图、饼图、散点图、直方图等，还可以绘制工程特性较强的特殊图形，如玫瑰花图、极坐标图等。科学计算会涉及大量的数据处理，利用图形展示数据的特性，能显著提高数据处理的效率，提高对数据反馈信息的处理速度和能力。MATLAB提供了丰富的科学计算可视化功能，利用它，不仅可以绘制二维/三维矢量图、等值线图、三维表面图、假色彩图、曲面图、云图、二维/三维流线图、三维流锥图、流带图、流管图、切片图等，还可以生成快照图和进行动画制作。基于MATLAB句柄（handle）图形对象，结合绘图工具函数，可以根据需要用MATLAB绘制相应的图形。
MATLAB也具有符号运算功能，特别是MATLAB R2020a在这方面的功能丝毫不逊色于其他的相关软件，如Mathematic和Mathcad等。因此，用户只需掌握MATLAB R2020a，就几乎可以解决学习和科研中的所有符号运算问题，不必再专门学习一门符号运算语言。同时由于有了Maple和MATLAB之间的接口，符号运算问题得到了更好的解决。
5．可扩展性强
可扩展性强是MATLAB的一大优点，用户可以自己编写脚本文件（M文件），构建自己的工具箱，方便地解决本领域内常见的计算问题。此外，利用MATLAB编译器和运行时服务器，可以生成独立的可执行程序，从而隐藏算法并避免依赖MATLAB。MATLAB支持动态数据交换（Dynamic Data Exchange，DDE）和ActiveX自动化等机制，可以与同样支持该技术的应用程序进行接口。
6．丰富的内部函数和工具箱
MATLAB的内部函数库提供了相当丰富的函数，这些函数可以解决许多基本问题，如矩阵的输入。在其他语言中（如C语言），要输入一个矩阵，先要编写一个矩阵的子函数，而MATLAB语言则提供了人机交互的数学系统环境，该系统的基本数据结构是矩阵，在生成矩阵对象的时候，不要求进行明确的维数说明。与利用C语言或Fortran语言编写数值计算的程序设计相比，利用MATLAB可以节省大量的编程时间。这会给用户节省很多的时间，使用户能够把自己的精力放在创造方面，而把烦琐的问题交给内部函数来解决。
除了这些丰富的基本内部函数外，MATLAB还有为数不少的工具箱。这些工具箱用于解决某些特定领域的复杂问题，如使用Wavelet Toolbox进行小波理论分析，或者使用Financial Toolbox进行金融方面问题的研究。同时，用户可以通过网络获取更多的MATLAB程序。
7．支持多种操作系统
MATLAB支持多种计算机操作系统，如Windows操作系统或许多不同版本的UNIX操作系统，而且，在一种操作系统下编制的程序转移到其他的操作系统下时，程序不需要进行任何修改。同样，在一种平台上编写的数据文件转移到另外的平台时，也不需要进行任何修改。因此，用户编写的MATLAB程序可以自由地在不同的平台之间转移，这给用户带来了很大的方便。
8．可以自动选择算法
在使用其他语言编写程序时，用户往往会在算法的选择上费一番周折，但在MATLAB里，这个问题则不复存在。MATLAB的许多功能函数都带有算法的自适应能力，它会根据情况自行选择最合适的算法，这样，当使用其他程序时，因算法选择不当而引起的如死循环等错误，在使用MATLAB时可以在很大程度上得以避免。
9．与其他软件和语言有良好的连接
除了上面所提的MATLAB与Maple的连接外，MATLAB与Fortran、C和Basic之间都可以很方便地实现连接，用户只需将已有的EXE文件转换成MEX文件即可。可见，尽管MATLAB除自身已经具有十分强大的功能之外，它还可以与其他软件和语言实现很好的“交流”，这样可以最大限度地利用各种资源的优势，从而使得用MATLAB编写的程序能够达到最大程度的优化。
1.1.3 MATLAB的缺点
MATLAB的缺点主要体现在两个方面。
首先，由于MATLAB是一种合成语言，因此，与一般的高级语言相比，用MATLAB编写的程序运行起来所用的时间往往要多一些。当然，随着计算机运行速度的不断提高，这个缺点正在逐渐弱化。而且，由于用户使用MATLAB编写程序比较节省时间，因此从编写程序到运行完程序的总的时间来说，使用MATLAB仍然比使用其他语言节省时间。
其次，虽然MATLAB这套软件比较贵，一般的用户可能支付不起它的高昂费用，但是，由于MATLAB具有极高的编程效率，因此购买MATLAB的昂贵费用在很大程度上可以由使用它所编写的程序的价值抵消。所以，就性价比来说，MATLAB绝对是物有所值。但MATLAB对于一般的用户来说，仍然显得过于昂贵。幸运的是，MATLAB的开发公司还发行了一种比较便宜的MATLAB学生版，这对广大想学习和使用MATLAB的用户来说，无疑是一个极好的消息。MATLAB学生版与MATLAB的基本版几乎一样，可以解决很多科研和学习中遇到的问题。
总而言之，相对于MATLAB的优点来说，它的缺点是微不足道的，而且，随着MATLAB版本的不断升级，它的缺点已经变得越来越不明显。掌握MATLAB，必将给我们的学习、科研和工作带来极大的帮助。