Математические программы для linux
Оригинал: Matlab Alternative Softwares For Linux/Ubuntu/Linux Mint
Автор: Umair Riaz
Дата публикации: 8 ноября 2014 года
Перевод: А. Кривошей
Дата перевода: июль 2016 г.
Для численных расчетов и анализа данных часто используется математический пакет Matlab, но это коммерческая программа, и довольно дорогая. Студенты, изучающие машинное обучение, часто интересуются наличием доступных альтернатив Matlab, которые были бы бесплатными, и при этом достаточно мощными. Это позволило бы им не тратить свои деньги на проприетарное программное обеспечение. Ниже я представлю лучшие бесплатные математические пакеты, которые могли бы послужить альтернативой Matlab в Ubuntu/Linux Mint.
1: GNU Octave
GNU Octave - это высокоуровневый интерпретируемый язык, в основном предназначенный для численных вычислений. Он содержит средства для численного решения линейных и нелинейных уравнений, и выполнения других численных экспериментов. Он также имеет продвинутые графические возможности для визуализации данных. Для работы с Octave обычно используется командная строка в интерактивном режиме, хотя можно писать и неинтерактивные программы. Язык Octave очень похож на Matlab, поэтому большинство программ очень легко портируются.
Octave имеет мощные инструменты для решения обычных алгебраических уравнений, нелинейных и дифференциальных уранений, интегрирования, работы с полиномами и т.д. Он легко расширяется и настраивается с помощью пользовательских функций, написанных на собственном языке Octave, или динамически загружаемых модулей, написанных на C++, C, Fortran, или других языках.
Для установки GNU Octave в Ubuntu/Linux Mint откройте терминал и введите следующую команду:
В качестве альтернативы вы можете скачать исходный код и собрать пакет самостоятельно.
2: Genius
Genius - это программа для вычислений, в определенных аспектах похожая на BC, Matlab, Maple или Mathematica. Ее можно использовать как обычный калькулятор, либо для исследований и образовательных целей. Синтаксис очень интуитивный и разработан таким образом, чтобы быть похожим на математическую запись. Для написания расширений имеется специальный язык GEL (Genius Extension Language). По факту многие стандартные функции Genius написаны на GEL.
Возможности Genius: целые числа произвольной точности; числа с плавающей точкой; рациональные числа, которые хранятся в виде числителя и знаменателя; комплексные числа; математические выражения; матричные вычисления и функции линейной алгебры; теория чисел; ограниченные возможности символьной математики; статистические функции; решение алгебраических уравнений, нахождение корней полиномов; комбинаторика; элементарные и тригонометрические функции; модульная арифметика; полнофункциональный язык программирования с динамической типизацией. Фактически большая часть Genius - это стандартная библиотека, написанная на GEL; функции для постронения 2D-графиков с возможностью экспорта в EPS и PNG; параметрические графики; трехмерные графики; трехмерные графики поверхностей.
Для установки Genius в Ubuntu/Linux Mint откройте терминал и введите следующие команды:
Либо вы можете скачать исходный код последней сборки и собрать пакет самостоятельно.
3: Sagemath
Sage - это бесплатный математический пакет с открытым исходным кодом, лицензированный под GPL. Он объединяет мощь различных пакетов с открытым исходным кодом в едином интерфейсе командной строки на базе Python. Целью разработки Sage было создание свободной альтернативы Magma, Maple, Mathematica и Matlab. В Sage собрано более 100 математических пакетов с открытым исходным кодом. Его можно использовать для элементарных и продвинутых математических расчетов, включая алгебру, теорию чисел, криптографию, чсленные расчеты, коммутативную алгебру, теорию групп и многое другое.
Для установки последней версии Sagemath из PPA в Ubuntu/Linux Mint откройте терминал и введите следующие команды:
Для установки Sagemath в Ubuntu/Linux Mint из репозитория Universe, откройте терминал и введите следующие команды:
Либо вы можете скачать исходный код последней сборки и собрать пакет самостоятельно.
4: Scilab
Scilab - это научный программный пакет для численных расчетов с использованием матриц. Scilab включает сотни встроенных математических функций, богатые структуры данных и набор специфических тулбоксов для обработки сигналов, моделирования и т.д. Scilab бесплатен и является программой с открытым исходным кодом. В его состав также входит Xcos - графический редактор для проектирования гибридных динамических моделей систем. Модели могут быть разработаны, загружены, сохранены, скомпилированы и запущены. Являясь стабильным и эффективным решением для промышленного и академического применения, Xcos предлагает функциональность для моделирования механических (автомобильная промышленность, авиастроение), гидравлических систем, а также систем управления.
Для установки Scilab в Ubuntu/Linux Mint из репозитория Universe, откройте терминал и введите следующие команды:
Либо вы можете скачать исходный код последней сборки и собрать пакет самостоятельно.
5: FreeMat
FreeMat - это бесплатное окружение для быстрого инженерного и научного прототипирования и обработки данных, распространяется под лицензией GPL. Пакет похож на MATLAB от Mathworks, и IDL от Research Systems, но имеет открытый исходный код. FreeMat поддерживает около 95% возможностей MATLAB.
Для установки FreeMat в Ubuntu/Linux Mint из репозитория Universe откройте терминал и введите следующие команды:
Либо вы можете скачать исходный код последней сборки и собрать пакет самостоятельно.
ACL2 - язык программирования, на котором Вы можете смоделировать компьютерные системы, и инструмент, чтобы помочь Вам доказать свойства этих моделей.
ALGLIB
AnalyticMath
AnalyticMath - это свободное, кросс-платформенное (Windows, Linux, etc.) программное обеспечение, которое предназначено для визуализации и визуального анализа (построения графиков) математических функций.
Apophenia
Oткрытая статистическая библиотека для работы с наборами данных и статистическими или симуляционными моделями.
Approximator
Approximator - программа для аппроксимации экспериментальных данных (20 зависимостей на выбор, экспорт/импорт из csv/xml, отображение графиков).
ARIBAS
ARIBAS - это интерактивный интерпретатор, пригодный для работы с большими целыми числами и числами с плавающей точкой разной точности. Его синтаксис похож на язык Pascal и Modula-2, но также содержит особенности других языков программирования - C, Lisp, Oberon.
Automatically Tuned Linear Algebra Software (ATLAS)
Automatically Tuned Linear Algebra Software (ATLAS) — программная библиотека для линейной алгебры. Она представляет собой реализацию BLAS для языков Си и Фортран.
Axiom
Axiom — свободная система компьютерной алгебры общего назначения. Она состоит из среды интерпретатора, компилятора и библиотеки, описывающей строго типизированную, математически правильную иерархию типов.
Aztec
Aztec - параллельная библиотека итерационных методов для решения систем линейных уравнений, эффективная, с доступным исходным кодом, но несвободной лицензией.
BLAS (англ. Basic Linear Algebra Subprograms — базовые подпрограммы линейной алгебры) — стандарт де-факто интерфейса программирования приложений для создания библиотек, выполняющих основные операции линейной алгебры, такие как умножение векторов и матриц. Он был впервые опубликован в 1979 и использован для создания бо́льших пакетов, например LAPACK.
Cadabra
Cadabra — система компьютерной алгебры, специализирующаяся на решении проблем, встречающихся в теории поля.
Это не всем нравится, но мы вряд ли могли бы жить без него. Хотя большинство из нас не имеют дело с интегральными и векторными полями на ежедневной основе, нам по-прежнему необходимо управлять нашими бюджетами. и рассчитайте площадь поверхности при ремонте наших домов.
Математическое беспокойство может быть реальным, но математика не должна быть сложной, и ни один из них не использует Linux. Почему бы не объединить два? Существуют десятки математических приложений для Linux: от простых калькуляторов до систем компьютерной алгебры, используемых учеными. Мы выбрали некоторые из лучших инструментов Linux, чтобы помочь вам умножить, разделить и победить эти числа.
1. Узнайте о математике
Являетесь ли вы студентом, желающим улучшить свои математические навыки или один из родителей пытается убедить детей в том, что математика не страшна. , Linux покрыл вас. Преимущество пользователей KDE благодаря проекту KDEdu — коллекции образовательных программ для студентов разных предметов. Два из их математических приложений особенно интересны.
KBruch
Фракции и проценты могут быть хитрыми, поэтому KBruch использует красочные визуальные эффекты для объяснения этих понятий. Существует два режима интерфейса: «Обучение» и «Упражнение». Последний предлагает пять типов упражнений, включая факторизацию, сравнение и преобразование дробей.
Kig ориентирован на геометрию: он позволяет рисовать двумерные объекты и манипулировать ими, чтобы больше узнать об их свойствах. Вы можете перевести объект с помощью вектора, построить наборы точек (локусов), и, если вы знаете Python, вы можете написать свои собственные скрипты на языке Kig. Рисунки можно экспортировать в виде файлов SVG или LaTeX и редактировать в других математических программах.
SMath Studio
Если вы не фанат приложений KDE, вы можете попробовать SMath Studio, довольно продвинутое приложение, которое часто предлагается в качестве альтернативы MathCAD. Он может решать уравнения, выполнять интегрирование и дифференцирование, работать с матрицами и векторами, строить графики функций или просто выполнять базовые вычисления. Интерфейс напоминает страницу записной книжки, а Справочник содержит примеры и объяснения различных математических задач.
2. Используйте настольные калькуляторы
Если у вас есть мобильный телефон, у вас всегда есть калькулятор. В браузере вы можете положиться на удобные онлайн-калькуляторы. и незаменимый Wolfram Alpha Есть много калькуляторов для Windows и OS X, но Linux тоже не теряет игру чисел. Мы уже рассмотрели Speedcrunch ; Вот еще несколько Linux-калькуляторов, о которых вы должны знать.
Qalculate
Если вы выберете Qalculate, вам больше не понадобится другой калькулятор. Естественно, он выполняет основные операции, но такие функции, как поддержка римских цифр, комплексных и бесконечных чисел, векторов и матриц, делают Qalculate выдающимся. Он может решать уравнения, конвертировать валюты и все единицы СИ, импортировать переменные и константы и даже строить функции. В KDE он интегрируется с пусковой установкой Krunner , и есть отдельная версия для сред на основе GTK.
Galculator
Galculator может быть настолько простым или сложным, насколько вы хотите, благодаря режимам его интерфейса (Basic, Scientific). Есть также режим ввода формул, который вы можете комбинировать с предыдущими двумя, и режим «Бумага», который позволяет вводить выражения так же, как на бумаге. Помимо встроенных функций и констант, вы можете определять собственные, а также переключаться между числовыми базами (десятичными, двоичными …) и единицами измерения углов (град / рад / град).
Гном калькулятор
Этот калькулятор также предлагает несколько режимов, два из которых стоит упомянуть. Финансовый режим — это фантастика для налогов. , потому что он имеет такие функции, как конвертация валюты, валовая прибыль и процентные ставки. Режим программирования поддерживает булевы функции, логарифмы и факториалы, а также преобразование между числами. Для других часто используемых операций переключитесь в расширенный режим.
KCalc
Калькулятор KDE по умолчанию поставляется с четырьмя режимами: Простой, Наука (с возведением в степень, факториалы и тригонометрические функции), Статистика (со средним и стандартным отклонением) и Система счисления (позволяет преобразовывать и вычислять в двоичной, шестнадцатеричной и восьмеричной системах) , KCalc вполне настраиваемый, поэтому вы можете установить десятичную точность, переключать группировку цифр, а также изменять шрифт и цвета. Он включает в себя множество предопределенных констант, но вы также можете добавить свои собственные.
Первоначально разработанный для элементарной ОС, NaSC похож на Numi и Soulver для OS X . Интерфейс прост и не перегружен, но примечательной особенностью является его подход к математической записи. NaSC может интерпретировать выражения на естественном языке, и вы можете вводить математические задачи так же, как записываете их в блокнот. Он поддерживает преобразование единиц и помогает вам узнать больше о математике с помощью его информационной боковой панели.
3. Делайте математику в терминале
Это не был бы полный список приложений Linux без некоторых инструментов CLI. Если вы предпочитаете bash, вы можете выполнить некоторые базовые вычисления с помощью команды expr .
Для более сложных операций вы можете установить wcalc , который поддерживает преобразование единиц измерения, поставляется с множеством встроенных констант и функций и позволяет использовать несколько систем счисления. Wcalc имеет историю команд, которая запоминает все ваши операции, и вы можете узнать больше о функциях и константах, которые он поддерживает, набрав \explain functionname .
Не хочется устанавливать вещи? В большинстве дистрибутивов Linux по умолчанию установлен bc (базовый калькулятор) . На самом деле это язык программирования, реализованный в виде калькулятора, но он имеет все необходимые функции, которые вы ожидаете. Bc поддерживает логические операторы, реляционные выражения и операторы, поэтому вы можете использовать его для программирования своих собственных функций.
4. Вставьте формулы в документы
Многие студенты предпочитают делать цифровые заметки. делать на бумаге и пером, и Linux справляется с этим довольно хорошо, даже когда речь идет о математике. Вы можете воспользоваться расширенным маршрутом с LaTeX или написать домашнее задание в LibreOffice Math .
Вы можете использовать его для вставки формул непосредственно в документ LibreOffice, или запустить его как отдельное приложение и отформатировать формулы там. Создать формулы легко: либо выберите элементы на боковой панели, либо введите их непосредственно в командную панель внизу. Список ссылок объясняет, что делает каждый элемент. Вы можете настроить шрифты и цвета, а также экспортировать файлы в формат MathML, XML, PDF и некоторые форматы, лицензированные Microsoft.
Помните, что LibreOffice Math на самом деле ничего не вычисляет; вы просто используете его, чтобы убедиться, что ваши формулы хорошо выглядят в документах.
5. Заменить графический калькулятор
Графические (также известные как «графические») калькуляторы хороши, но они чертовски дороги. Если в вашей школе разрешены ноутбуки в классе, загрузите Linux и используйте одно из этих приложений. Как вы увидите, они гораздо больше, чем просто замена графического калькулятора.
KAlgebra
Еще одно средство от KDEdu, KAlgebra, может отображать функции в виде 2D и 3D графиков и экспортировать результаты в несколько форматов. Вы можете использовать вкладку «Консоль» и два ее режима («Рассчитать» и «Оценить») для ввода выражений и выполнения операций. Для вашего удобства результаты и переменные отслеживаются на боковой панели, а KAlgebra также поддерживает автозаполнение синтаксиса. Вкладка «Словарь» может помочь вам обновить свои математические знания.
Gnuplot
Gnuplot также позволяет отображать функции графика в 2D и 3D. Это инструмент CLI (вы даете ему инструкции в окне терминала), который выводит графики либо в отдельном окне, либо в один из многих поддерживаемых форматов файлов, включая SVG, PDF, PostScript, DXF, PNG, JPG и даже анимированный GIF. Gnuplot предлагает исчерпывающую документацию и примеры использования , поэтому у вас не должно возникнуть никаких проблем с началом работы.
GeoGebra
GeoGebra может заменить все математическое оборудование, которое у вас есть, а не просто графический калькулятор. Это полноценное математическое программное обеспечение. что вы можете использовать для алгебры, исчисления, статистики, геометрии и построения графиков.
Интерфейс разделен на несколько видов (Алгебра, Электронная таблица, Калькулятор вероятностей…) в зависимости от их функции, и каждый вид предлагает различные Перспективы (Геометрия, 3D-графика…). Вы создаете объекты, печатая выражения на панели ввода, выбирая различные элементы и перетаскивая их на экран. Преимущество GeoGebra — это динамичный интерактивный подход — вы можете изменить все на лету, наблюдать за последствиями и учиться на них.
6. Станьте математическим вундеркиндом
Сейчас мы входим в область численного анализа, символьных вычислений и систем компьютерной алгебры. Сказать, что эти приложения будут излишними для ваших ежедневных математических потребностей, — значит преуменьшение. Однако среди нас есть будущие ученые, и они могут искать бесплатные и открытые альтернативы MATLAB и Mathematica. Вот что Linux должен показать для этого.
кантор
Cantor использует плагины и различные бэкэнды для предоставления различных функций, включая построение графиков, дифференцирование и интеграцию, статистические вычисления и решение уравнений. Он поддерживает форматирование в стиле LaTeX, автозаполнение и подсветку синтаксиса. Интерфейс похож на KAlgebra, с панелью, показывающей доступные переменные и полезные описания команд и функций.
гениальность
Genius имеет свой собственный язык сценариев под названием GEL, на котором вы можете писать собственные функции. Вы можете использовать его для всех видов математического волшебства — от статистики и комбинаторики до 2D и 3D графиков. Genius может экспортировать результаты в форматы LaTeX и MathML, среди прочего, и поддерживает матрицы, векторы, решение уравнений и логические выражения.
октава
Octave также имеет свой собственный язык программирования и позволяет вам писать свои собственные программы. Он поддерживает широкий спектр операций, от работы с нелинейными уравнениями и полиномами до интегрирования, матриц, строк и построения графиков. Octave получил графический интерфейс совсем недавно, поэтому сейчас самое время попробовать его.
Scilab
Scilab очень похож на MATLAB и стремится быть максимально совместимым с ним. Полный список его функций и возможностей, вероятно, длиннее, чем эта статья, и включает поддержку полиномов и рациональных функций, генетических алгоритмов, статистики, 2D и 3D визуализации данных, решения различных видов уравнений и работы с матрицами. Scilab может быть обновлен с помощью внешних модулей, и вы даже можете разрабатывать свои собственные расширения.
SageMath
SageMath — это ваш сверхмощный математический блокнот, который вы можете использовать для линейной алгебры, комбинаторики, исчисления, 2D и 3D графиков, анимированных графиков, статистики, символьных вычислений и многого другого. Он имеет графический интерфейс на основе браузера и онлайн-версию, которую вы можете попробовать.
SageMath имеет собственный редактор формул, который совместим с LaTeX. Вы можете легко поделиться своими ноутбуками Sage и настроить их внешний вид с помощью CSS. Справочное руководство — отличный ресурс, если вы хотите узнать больше о SageMath.
7. Используйте специализированный дистрибутив Linux
Технически, Mathbuntu представляет собой набор учебников по математике и сценариев установки, которые помогают автоматически загружать и устанавливать кучу математических программ. Большинство приложений, упомянутых здесь, поставляются в комплекте с Mathbuntu, так что это практичное решение, если вы хотите получить их все сразу.
С этими приложениями вы наверняка переживете любую математическую задачу. и станьте победителем. Дополните их каналами YouTube и сайты с пошаговыми пояснениями сложных математических понятий.
Не забудьте рассказать нам, какое программное обеспечение Linux вы используете для освоения математики. Вы предпочитаете настольные приложения или мобильные калькуляторы? Вы использовали какие-либо приложения из этого списка? Оставьте комментарий — вы получите дополнительные баллы, если посчитаете все матовые каламбуры, которые я сделал в статье.
Главное меню » Linux » Лучшие приложения для решения математических уравнений для Linux
(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
GeoGebra Classic
Вы можете установить GeoGebra Classic в Ubuntu с помощью команды, указанной ниже:
Вы можете установить Geogebra Classic в других дистрибутивах Linux из диспетчера пакетов.
Qalculate
Вы можете установить Qalculate в Ubuntu, используя команду, указанную ниже:
Qalculate можно установить в других дистрибутивах Linux из диспетчера пакетов.
GNU Octave
Вы можете установить GNU Octave в Ubuntu, используя команду, указанную ниже:
GNU Octave можно установить в других дистрибутивах Linux из диспетчера пакетов.
Scilab
Вы можете установить Scilab в Ubuntu, используя команду, указанную ниже:
Scilab можно установить в других дистрибутивах Linux из диспетчера пакетов.
Genius
Вы можете установить Genius в Ubuntu, используя команду, указанную ниже:
Genius можно установить в других дистрибутивах Linux из диспетчера пакетов.
Калькулятор GNOME
Читать Как заблокировать или разблокировать запросы ping на Ubuntu Server 20.04 LTS
Вы можете установить GNOME Calculator в Ubuntu, используя команду, указанную ниже:
Калькулятор GNOME можно установить в других дистрибутивах Linux из диспетчера пакетов.
Заключение
Это одни из лучших графических приложений для решения математических уравнений. Некоторые из этих приложений также поставляются с консолями интерпретатора и интерфейсами командной строки, чтобы помочь вам выполнять быстрые вычисления с терминала. Некоторые приложения также позволяют экспортировать входные уравнения и результаты вычислений во многие форматы файлов и делиться ими с другими.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Читайте также: