5 个 MATLAB 的开源替代方案

如果您正在寻找科学计算软件，但又负担不起领先的专有解决方案，请查看这些开源选项。

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João Trindade。Jason Baker 修改。CC BY-SA 2.0。

编者按：本文最初发表于 2016 年 6 月，现已更新，提供了一些您可能希望考虑的其他选项。

对于数学、物理科学、工程学、经济学以及其他具有大量数值成分领域的许多学生来说，MATLAB 是他们首次接触编程或一般科学计算。

MATLAB 可能是一个很好的学习工具，尽管（以我的经验）学生和研究人员使用 MATLAB 所做的许多事情并非特别苛刻的计算；相反，它们可以很容易地使用任何数量的基本脚本工具进行，无论是否带有统计或数学导向的软件包。然而，它在许多学术环境中几乎无处不在，随之而来的是一个庞大的用户社区，他们熟悉该语言、插件和一般功能。

但是 MATLAB 是一种专有工具。如果无法访问其源代码，您对它的工作方式以及如何修改它的理解是有限的。对于学术环境之外的许多人来说，它也贵得令人望而却步，单个副本的许可费用可能高达数千美元。

幸运的是，有很多很棒的开源替代方案。根据您的具体目标，您可能会发现其中一个或另一个更适合您的特定需求。以下是三个值得考虑的选项

Julia

Julia 是一种动态类型编程语言，具有 Lisp 风格的宏、用于并行计算的内置原语以及专为矩阵操作、数据可视化等设计的功能。它旨在感觉更像是一种脚本语言，而不是 C 风格的编程语言，甚至还具有交互模式（REPL），并且可以通过其嵌入 API 嵌入到其他语言中。

Julia 的用户有很多理由喜欢它的语法和功能，但一些流行的例子包括它的广播功能，它让您可以将函数应用于一个或多个数组，而无需编写复杂的循环；它的简单数组函数让您可以旋转和重塑数组、矩阵变换、自动微分、原生 Unicode 支持、集成单元测试、轻松并行化以及更简单的全方位语法，且不损失功能（并提高了代码效率）。

Julia 拥有一个围绕其开发和使用而形成的活跃社区，因此它也针对特定领域进行了定制，包括图像处理（JuliaImages）、生物学（BioJulia）、量子物理学（QuantumBFS）、非线性动力学（JuliaDynamics）、经济学（QuantEcon）、天文学（JuliaAstro）等。

Julia 在 MIT 许可证下获得许可，可以从 julialang.org 下载。

GNU Octave

GNU Octave 可能是最著名的 MATLAB 替代方案。Octave 已经活跃开发了近三十年，可在 Linux、Windows 和 Mac 上运行，并且为大多数主要发行版打包。如果您正在寻找一个尽可能接近实际 MATLAB 语言的项目，Octave 可能非常适合您；它力求实现完全兼容性，因此您为 MATLAB 开发的许多项目可能无需修改即可在 Octave 中运行。

Octave 除了现在版本 4 附带的默认前端之外，还有许多不同的前端交互选择；有些比其他前端更像 MATLAB 的界面。Octave 的维基百科页面列出了几个选项。

Octave 在 GPL 下获得许可，其源代码可以在 GNU 下载站点上找到。

NumPy

NumPy 是用于 Python 科学计算的主要软件包（顾名思义）。它可以处理 N 维数组、复杂的矩阵变换、线性代数、傅里叶变换，并且可以充当 C 和 C++ 集成的网关。它已用于游戏和电影视觉效果开发领域，并且是 SciPy Stack 的基本数据数组结构，SciPy Stack 是一个基于 Python 的数学、科学和工程软件生态系统。NumPy 在 BSD 许可证下获得许可，并且软件包可用于 Linux、Windows 和 Mac OS X。

Scilab

Scilab 是另一种用于数值计算的开源选项，可在所有主要平台上运行：包括 Windows、Mac 和 Linux。Scilab 可能是 Octave 之外最著名的替代方案，并且（与 Octave 一样）它在实现上与 MATLAB 非常相似，尽管完全兼容性不是项目开发人员的目标。

Scilab 作为开源软件在与 GPL 兼容的 CeCILL 许可证下分发，其源代码可在项目网站上找到。

Sage

SageMath 是另一个开源数学软件系统，对于那些寻求 MATLAB 替代方案的人来说，它可能是一个不错的选择。它构建于各种著名的基于 Python 的科学计算库之上，并且它自己的语言在语法上与 Python 相似。它具有许多功能，包括命令行界面、基于浏览器的笔记本、用于在其他文档中嵌入公式的工具，当然还有许多数学库。

SageMath 在 GPL 许可证下提供，其源代码可以在项目网站上找到。

此列表仅触及了研究人员和学生可能选择用作 MATLAB 开源替代方案的工具的表面。根据您的具体需求，R、Julia、Python 和其他标准编程语言可能非常适合您。您可能需要考虑的其他一些开源工具包括：

Genius Mathematic Tool，一个积极开发的计算器程序和研究工具。它用 Genius Extension Language 编写，适用于 Linux 和 Unix 计算机，并在 GPL GNU 许可证下提供。
Maxima，另一个经常更新的 MATLAB 替代方案。它基于 Macsyma，一个“传奇计算机代数系统”，于 20 世纪 60 年代在麻省理工学院开发，可以在 Linux、Mac OS X 和 Windows 上编译，并在 GPLv2 下提供。
SymPy，另一个 BSD 许可的 Python 符号数学库。它可以安装在任何运行 Python 的计算机上。它的目标是成为一个完整的计算机代数系统；拥有一个活跃的开发社区，定期发布版本；并在许多其他项目（包括上面的 SageMath）中使用。

您是否使用过这些工具或其他工具作为 MATLAB 的替代方案？您更喜欢哪一个，为什么？请在下面的评论中告诉我们。

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