我來給普及一下matlab、IDL、fortran神馬的區(qū)別吧

(2014-12-22 13:13:44)

標(biāo)簽：

matlab

idl

c

fortan

看到有人糾結(jié)這些東西，我來說說我的經(jīng)驗吧。不保證客觀，個人觀點而已，歡迎批判。

1.我要討論的是matlab、IDL、fortran、C這4件事。因為他們能夠共同地干一件事：計算。

2.實際上把他們四個放在一起說很詭異的，因為這完全不是一碼事，就有點像拿word和pdf作比較一樣不明真相。但是大家都這么說，那我也勉強(qiáng)比比看。

3.前兩者可以歸為一個子類，matlab和idl都是一種交互式、可視化語言系統(tǒng)；后兩者算一類，是一種算法語言，有人說算高級語言，fortran我

同意，C在廣義上說可以直接對內(nèi)存和堆棧進(jìn)行操作，可能不如fortran級別高，但是針對科學(xué)計算的話，也可以勉強(qiáng)算高級語言。(補(bǔ)充提示：編程語言中

說的高級語言、中級語言、低級語言、機(jī)器語言的四個級別是針對人的理解里，越接近人的語言習(xí)慣的就是高級語言，越難以閱讀但是機(jī)器方便也讀的就是低級語

言。不是說高級語言比低級語言更好。)

4.先說畫圖：

matlab和IDL本身可以畫圖，這一點是fortran和C不具備的。雖然fortran和C也有圖形庫可以調(diào)用，但基本上很難用，這么說吧，就好比貓狗也有哺乳的功能，但是指望喝它們那點奶實在是。。。

所以fortran和C僅僅可以編程序做運(yùn)算，生成文件之后，再交給第三方軟件去畫圖。執(zhí)行畫圖任務(wù)的可以是origin、gnuplot、pgplot，甚至是matlab和IDL。

就matlab和IDL本身來說，圖像也有些區(qū)別。它們都有自己的一套圖形編碼系統(tǒng)，都可以生成eps文件方便插入到latex論文中去，但是它們的

eps文件編碼方式很不一樣。以我的經(jīng)驗，同等分辨率的情況下，IDL的圖要小一些、輕巧很多。matlab的圖有點笨重。(不過說到輕

巧，gnuplot笑了。gnuplot畫的eps圖竟然可以用記事本直接打開，在里面修改文字，保存，關(guān)閉，再看，圖上的標(biāo)度就變了。)matlab的

圖有一個很嚴(yán)重的缺點，就是邊距設(shè)置有毛病，或者說與pdf本身的標(biāo)準(zhǔn)不一致。這就導(dǎo)致在linux下生成的latex文檔圖像有位移。不過也很容易糾

正，增加位置參數(shù)就行了。其實這倒是一個培養(yǎng)使用完善參數(shù)習(xí)慣的好辦法。IDL沒有這個問題，出來的圖很好，直接用就行，參數(shù)先天地與latex和pdf

標(biāo)準(zhǔn)是一致的。

在色彩方面，這里不多說了，詳見我過去的博文 http://blog.hippoh.org/archives/2002

他們的顏色定義不同，但是很容易相互調(diào)用，這很正常，就看你的需要了。我用了這么多年，覺得matlab和IDL的畫圖功能不分彼此，都很強(qiáng)大，各自有自己的特色，不能籠統(tǒng)說誰更強(qiáng)。

5.說說程序語言設(shè)計

其實fortran和C相比，效率可能相當(dāng)。針對超大規(guī)模的數(shù)值積分做測試的話會發(fā)現(xiàn)，C要更快一點。但是fortran的語言更好懂一點，這就彌補(bǔ)了速

度的不足。因為買個大內(nèi)存現(xiàn)在很便宜，想讀懂程序卻不容易。但說fortran，做數(shù)值積分的確非常非常好用。所以在宇宙學(xué)、恒星物理上用的很多，這就是

為什么畢老師和張同杰都在用的原因。但是你指望一個處理恒星光譜的人用fortran就有點不給力了，這個后面再說。說到數(shù)值積分，其實說白了就是一個累

加，反反復(fù)復(fù)地做加法，做到頭大為止。這就需要用到循環(huán)甚至迭代，甚至遞歸。大循環(huán)的運(yùn)算是這兄弟倆的長相。用matlab和IDL做循環(huán)，你會感覺想

死，他們根本就不是干這個用的。不過也有個小小的好處，如果你想看到每一步循環(huán)的過程的話，那就用matlab和IDL吧，保證你看得很清楚。但要是用

fortran和C，屏幕顯示一閃而過，啥也沒有了。

程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

算法沒啥好說的，無論你用什么，算法是通用的，靠自己提高吧。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是他們直接最大的區(qū)別了。matlab和IDL的精神都是矩陣，一切都是矩陣，一

個常數(shù)也是1*1的矩陣，一個向量是1*n的矩陣，一切的一切都是矩陣。所以用matlab做計算的時候，需要思維上把需要循環(huán)的程序改成矩陣運(yùn)算，這就

是matlab的長項了。IDL也是這樣，矩陣操作比matlab遜色，但也是基于矩陣的。我的經(jīng)驗覺得IDL的矩陣操作更適合對大量數(shù)據(jù)文件的讀取。

fortran雖然也可以定義向量和矩陣，但是你知道，這很恐怖的，比如向量的大小在計算過程中不能改變，這就很傷心(這也是造成運(yùn)算速度快的原因之一)。而matlab可以進(jìn)行類似這樣的

A=[A; A] 這就方便多了。

6.基本用途

終于說到關(guān)鍵的了。我接觸的大量做天文的人，都絕對不僅僅只會用一種東西，因為太不夠了。但是不同的工具真的有它的獨(dú)到之處和用途。比如做觀測的話，原始

觀測數(shù)據(jù)的處理raw

data要用IDL很方便。IDL提供一個astro包，專門針對fits文件也有很好的函數(shù)，效率也不低。無論是CCD拍一批測光，還是光譜抽取，用

IDL再方便不過了(如果你不想折騰天煞的IRAF的話)。舉個例子吧，08年春天張超同學(xué)需要把針對同一個天區(qū)的上百張測光底片做處理，然后找到某顆星

的星等變化曲線。問題在于這些底片都并不是完全重合的，他們的位置都有偏差。所以首先需要讓這些底片上的同樣的星重合在一起再說。這件事我倒是想問問，用

fortran和C咋玩？恐怕只能攤手了。IDL就有很好的辦法。

所以我們普遍認(rèn)為，處理最原始的觀測數(shù)據(jù)，IDL推薦！

得到處理之后的結(jié)果了，下一步就是研究這些數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，看看曲線圖啊，看看相關(guān)性分析啊，做做統(tǒng)計啊，擬合擬合模型啊，這些事也很重要，這些工作，matlab推薦！

那么如果你要做的是理論本身。你需要從無到有構(gòu)建一個框架，肯定要用到一些經(jīng)驗公式的積分、迭代神馬的，這就需要fortran或者C語言了。比如我用的

銀河系模型的生成就是C寫的。而星表是fortran寫的。但我用觀測數(shù)據(jù)和模型作比較做擬合的時候，就只有靠IDL和matlab了。

7.小結(jié)。

任何一種東西都很有用途，只不過用途和特點不一樣。都忽視不得。學(xué)天文的話，想做好，多會一些是很有必要的。另外要注意，linux將來很有用，所以上面那些東西在linux下的表現(xiàn)也要引起注意。

最后補(bǔ)充一個matlab的優(yōu)點：程序最后不用寫end。

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總結(jié)

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