MATLAB. Программирование на С++, С#, Java и VBA

Н. К. Смоленцев

MATLAB. 

Программирование  
на С++, С#, Java и VBA

Москва, 2023

3-е издание, электронное

Рекомендовано УМС по математике и механике УМО 
по классическому университетскому образованию РФ 
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных 
заведений, обучающихся по направлениям и специальностям 
«Математика», «Прикладная математика и информатика», «Механика»

УДК 004.432
ББК 32.973.22
С51

С51
Смоленцев, Николай Константинович.
MATLAB. Программирование на С++, С#, Java и VBA / Смоленцев Н.К.. — 3-е изд., 
эл. — 1 файл pdf : 499 с. — Москва : ДМК Пресс, 2023. — Систем. требования: Adobe Reader 
XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10". — Текст : электронный.
ISBN 978-5-89818-594-7

Всех, кто работал с системой MATLAB, поражает удивительная легкость написания программ 
на языке MATLAB для решения самых разнообразных задач. MATLAB предлагает классы, которые 
представляют основные типы данных MATLAB в других языках программирования: С/С++, 
Java, VBA, .NET. В системе имеется также возможность создания компонентов для этих языков, 
которые включают функции, написанные в MATLAB.
Изложению этой тематики посвящена данная книга. В ней подробно рассматривается работа 
Компилятора MATLAB, примеры создания независимых от MATLAB приложений на C++, Java, 
C#, VBA. Кроме того рассмотрена работа с MATLAB Production Server, что позволяет исполнять 
трудоемкие процедуры MATLAB на сервере MATLAB.
Освоение технологии использования колоссальных математических возможностей MATLAB 
в других языках программирования позволит создавать полноценные приложения с развитой 
графической средой для реализации сложных математических алгоритмов.
Издание предназначено студентам и преподавателям вузов по математическим специальностям, 
а также программистам, которые сталкиваются с проблемами реализации математических алгоритмов 
на MATLAB.

УДК 004.432 
ББК 32.973.22

Электронное издание на основе печатного издания: MATLAB. Программирование на С++, С#, Java и VBA / 
Н. К. Смоленцев. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : ДМК Пресс, 2015. — 498 с. — ISBN 978-5-97060-282-
9. — Текст : непосредственный.

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы 
то ни было средствами без  письменного разрешения владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических ошибок все равно 
существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с 
этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских 
прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ISBN 978-5-89818-594-7
© Смоленцев Н. К., 2015
© Оформление, издание, ДМК Пресс, 2015

оглавление

Предисловие ......................................................................... 12

Глава 1.  
Система компьютерной математики MATLAB .............................. 15

Введение................................................................................................................ 15

1.1..Общее.описание.системы.MATLAB................................................................... 16
1.1.1..Инструментальные.средства.рабочего.стола.MATLAB............................... 17
Меню.ленты.инструментов......................................................................................18
Окна,.используемые.в.работе.MATLAB....................................................................20
Редактор.массивов..................................................................................................21
Редактор.m-файлов.(MATLAB.Editor).......................................................................22
Анализатор.кода.(Code.Analyzer).............................................................................23
Профилировщик.(Profiler)........................................................................................24
Окно.для.просмотра.графиков................................................................................24
1.1.2..Справочная.система.MATLAB.................................................................... 25
1.1.3..Константы.и.системные.переменные.MATLAB........................................... 28
1.1.4..Типы.данных.MATLAB................................................................................ 28

1.2..Основы.работы.с.MATLAB................................................................................. 32
1.2.1..Запуск.MATLAB.и.начало.работы............................................................... 32
1.2.2..Задание.массивов.................................................................................... 34
Задание.одномерных.массивов..............................................................................35
Задание.двумерных.массивов.................................................................................36
1.2.3..Операции.над.массивами......................................................................... 38
1.2.4..Решение.систем.линейных.уравнений...................................................... 42
1.2.5..Решение.дифференциальных.уравнений.................................................. 43
1.2.6..Символьная.математика.пакета.расширения.Symbolic.Math..................... 48
1.2.7..М-файлы................................................................................................... 51
1.2.8..Чтение.и.запись.текстовых.файлов........................................................... 53
1.2.9..Операции.с.рабочей.областью.и.текстом.сессии...................................... 57
1.2.10..Графика.в.MATLAB.................................................................................. 59

1.3..Программирование.в.среде.MATLAB................................................................. 64
1.3.1..Операторы.системы.MATLAB.................................................................... 64
Арифметические.операторы...................................................................................65
Операторы.отношения............................................................................................65
Логические.операторы............................................................................................66
Логические.функции................................................................................................67
1.3.2..Управление.последовательностью.исполнения.операторов..................... 68
1.3.3..М-функции................................................................................................ 72
Подфункции............................................................................................................74
Частные.функции....................................................................................................74
Вызов.функции........................................................................................................75

Оглавление

Рабочая.область.функции........................................................................................75
Проверка.количества.аргументов............................................................................76
Формирование.входного.массива.varargin..............................................................77
Формирование.выходного.массива.varargout..........................................................77
Локальные.и.глобальные.переменные.....................................................................78
1.3.4..Вычисление.символьных.выражений........................................................ 79
1.3.5..Ошибки.и.предупреждения....................................................................... 80
1.3.6..Повышение.эффективности.обработки.М-файлов.................................... 81
1.3.7..Пример..Огибающая.семейства.нормалей................................................ 83

1.4..Создание.графического.интерфейса.пользователя.в.MATLAB........................... 86
1.4.1..Среда.разработки.GUIDE.графического.интерфейса.пользователя........... 86
Свойства.инспектора.свойств.................................................................................91
Управления.событиями.GUI.....................................................................................92
Виды.обратных.вызовов..........................................................................................94
Структура.m-файла.приложения.............................................................................95
Создание.меню.......................................................................................................97
1.4.2..Пример.создания.GUI.«Предельные.циклы..Границы.хаоса»...................... 99
Постановка.задачи................................................................................................100
Создание.GUI........................................................................................................104
Упражнение..Создания.GUI.«Предельные.циклы..Границы.хаоса»..........................107
Постановка.задачи................................................................................................107

1.5..Взаимодействие.MATLAB.и.Microsoft.Excel...................................................... 108
1.5.1..Установка.продукта.и.конфигурирование................................................ 109
Конфигурирование.Microsoft.Excel.2003................................................................109
Конфигурирование.Microsoft.Excel.2007.и.2010.....................................................110
Установка.предпочтений.надстройки.Spreadsheet.Link.EX......................................111
1.5.2..Функции.Spreadsheet.Link.EX................................................................... 112
Запуск.и.закрытие.................................................................................................112
Настройка.............................................................................................................112
Экспорт.данных.в.MATLAB.....................................................................................113
Импорт.данных.из.MATLAB....................................................................................113
Команды.MATLAB.в.Microsoft.Excel........................................................................113
1.5.3..Использование.Spreadsheet.Link.EX........................................................ 113
1.5.4..Использование.Мастера.функций.(MATLAB.Function.Wizard)................... 114

1.6..Массивы.символов,.ячеек.и.структур.............................................................. 117
1.6.1..Массивы.символов................................................................................. 117
Общие.функции.....................................................................................................118
Преобразование.чисел.в.символы.и.обратно.........................................................119
Функции.преобразования.систем.счисления.........................................................120
Вычисление.строковых.выражений........................................................................121
1.6.2..Массивы.ячеек........................................................................................ 122
Создание.массивов.ячеек.....................................................................................122
Доступ.к.данным.в.ячейках....................................................................................124
Вложенные.массивы.ячеек....................................................................................126
1.6.3..Массивы.структур................................................................................... 127
Построение.структур.............................................................................................128
Доступ.к.полям.и.данным.структуры......................................................................129

Глава 2.  
Компилятор MATLAB ............................................................. 133

2.1..Общие.сведения.о.Компиляторе.MATLAB........................................................ 133

Оглавление

2.1.1..Назначение.Компилятора.MATLAB.......................................................... 134
2.1.2..Инсталляция.и.конфигурирование.......................................................... 134
2.1.3..Среда.выполнения.компоненты.MATLAB,.библиотека.MCR..................... 135
2.1.4..Среда.разработки.Deployment.Tool......................................................... 136

2.2..Создание.автономных.приложений.и.библиотек............................................. 139
2.2.1..Создание.автономного.приложения........................................................ 140
Подготовка.к.созданию.приложения......................................................................140
Создание.приложения...........................................................................................140
Установка.приложения.на.другую.машину.............................................................142
2.2.2..Библиотеки.совместного.использования.С.и.обращение.к.ним..
из.программы.................................................................................................. 143
Подготовка.к.созданию.библиотеки......................................................................143
Создание.библиотеки............................................................................................143
Установка.библиотеки.на.другую.машину..............................................................146
Создание.С-приложения,.использующего.библиотеку..........................................146
Тестирование.приложения....................................................................................149
2.2.3..Библиотека.совместного.использования.C++......................................... 150
2.2.4..Функции.библиотеки,.создаваемые.из.m-файлов................................... 151
Использование.varargin.и.varargout.в.интерфейсе.m-функции................................152

2.3..Программный.интерфейс.С/C++.API.Компилятора.MATLAB............................. 153
Примеры...............................................................................................................154
2.3.1..Классы.C++.Компилятора.5.1.MATLAB..................................................... 155
2.3.2..Класс.mwArray........................................................................................ 156
Основные.типы.данных..........................................................................................157
Конструкторы........................................................................................................157
Методы.копирования............................................................................................159
Методы.получения.информации.о.массиве...........................................................159
Методы.доступа.к.элементам.массива.mwArray.....................................................160
Статические.методы.............................................................................................162
Операторы............................................................................................................162
2.3.3..Класс.mwString....................................................................................... 163
Конструкторы........................................................................................................164
Методы.................................................................................................................164
Операторы............................................................................................................164
2.3.4..Класс.mwException.................................................................................. 165
2.3.5..Внешние.интерфейсы............................................................................. 165
Процедуры.доступа.к.MAT-файлам........................................................................166
Операции.с.массивами.mxArray............................................................................167

2.4..Передача.значений.между.C/C++.double,.mxArray.и.mwArray........................... 173
2.4.1..Преобразование.значений.между.C/C++.double.и.mxArray...................... 173
Преобразование.скаляров....................................................................................174
Преобразование.векторов....................................................................................174
Преобразование.матриц.......................................................................................174
2.4.2..Преобразование.значений.из.C/C++.double.в.mwArray............................ 174
Преобразование.скаляров....................................................................................175
Преобразование.векторов....................................................................................175
Преобразование.матриц.......................................................................................175
2.4.3..Преобразование.значений.из.mwArray.в.C/C++.double............................ 176
Преобразование.скаляров....................................................................................176
Преобразование.векторов....................................................................................176
Преобразование.матриц.......................................................................................177

Оглавление

2.4.4..Вспомогательные.функции.преобразования.данных............................... 177
Преобразование.значений.из.C/C++.double.в.mxArray...........................................177
Преобразование.значений.из.mxArray.в.C/C++.double...........................................179
Преобразование.из.C/C++.double.в.mwArray.........................................................180
Преобразование.mwArray.в.C/C++.double..............................................................181
Пример.создания.заголовочного.файла................................................................181

Глава 3.  
Создание компонентов для Java при помощи MATLAB Builder JA ... 183

3.1..Введение.в.Java.Builder................................................................................... 183
3.1.1..Необходимое.программное.обеспечение.Java........................................ 184
3.1.2..Установка.и.конфигурирование.MATLAB.Builder.JA.................................. 185
Установка.и.настройки.совместимости.MATLAB.Builder.JA.с.Java...........................185

3.2..Создание.и.использование.пакетов.MATLAB.Builder.JA................................... 188
3.2.1..Создание.пакета.Java.средствами.MATLAB.Builder.JA............................. 189
Подготовка.к.созданию.проекта............................................................................189
Создание.компонента...........................................................................................190
3.2.2..Разработка.приложения,.использующего.компонент.............................. 193
Создание.кода.приложения.Java...........................................................................193
Компиляция.приложения.......................................................................................195
Запуск.приложения...............................................................................................196
Упаковка.и.распространение.приложения.Java.....................................................196
3.2.3..Обсуждение.примера.Java-программы................................................... 197
3.2.4..Объем.n-мерного.шара.и.площадь.(n –.1)-мерной.сферы....................... 198
Создание.компонента.Java.Builder........................................................................198
Создание.кода.приложения.Java...........................................................................199
Компиляция.приложения.......................................................................................200
Запуск.приложения...............................................................................................201

3.3..Создание.оконных.приложений.в.среде.NetBeans........................................... 201
3.3.1..Среда.проектирования.IDE.NetBeans...................................................... 201
3.3.2..Объем.n-мерного.шара.и.площадь.(n – 1)-мерной.сферы....................... 206
Подключение.библиотек.MATLAB.и.созданного.пакета.Volume..............................207
Создание.окна.приложения...................................................................................209
Задание.элементов.окна.приложения...................................................................209
Создание.программы.приложения........................................................................210
Распространение.приложения..............................................................................212
3.3.3..Магический.квадрат................................................................................ 213
Подключение.библиотек.MATLAB.и.пакета.magicsquare.........................................213
Создание.окна.приложения...................................................................................214
Задание.элементов.окна.приложения...................................................................214
Создание.программы.приложения........................................................................214

3.4..Некоторые.вопросы.программирования.с.Java.Builder.................................... 216
3.4.1..Импорт.классов.и.создание.экземпляра.класса...................................... 217
3.4.2..Правила.обращения.к.методам.Java.Builder............................................ 217
Стандартный.интерфейс.......................................................................................218
Интерфейс.mlx......................................................................................................219
3.4.3..Правила.преобразования.данных.MATLAB.и.Java.................................... 220
Автоматическое.преобразование.в.тип.MATLAB....................................................220
Преобразование.типов.данных.вручную................................................................221
3.4.4..Аргументы.методов.Java.Builder.............................................................. 224
Передача.неопределенного.числа.параметров.....................................................224

Оглавление

Получение.информации.о.результатах.методов....................................................226
Передача.объектов.Java.по.ссылке........................................................................228
3.4.5..Обработка.ошибок.................................................................................. 228
Обработка.исключений.MWException.....................................................................228
Обработка.общих.исключений...............................................................................229
3.4.6..Управление.собственными.ресурсами.................................................... 230
Использование.«сборки.мусора».JVM....................................................................231
Использование.метода.dispose.............................................................................231

3.5..Массивы.MATLAB.в.Java.................................................................................. 232
3.5.1..Использование.методов.класса.MWArray................................................ 233
Построение.и.удаление.MWArray...........................................................................234
Методы.получения.информации.о.MWArray...........................................................234
Методы.получения.и.задания.данных.в.MWArray....................................................236
Методы.копирования,.преобразования.и.сравнения.массивов.MWArray................238
Методы.для.использования.на.разреженных.массивах.MWArray............................240
3.5.2..Использование.MWNumericArray............................................................. 241
Построение.различных.типов.числовых.массивов.................................................242
Методы.уничтожения.MWNumericArray..................................................................246
Методы.для.получения.информации.о.MWNumericArray........................................246
Методы.доступа.к.элементам.и.задания.элементов.MWNumericArray....................247
Методы.копирования,.преобразования.и.сравнения.массивов.MWNumericArray.... 252
Методы.возвращения.значений.специальных.констант.........................................254
Методы.toTypeArray.и.getTypeArray.преобразования.массивов.данных..................254
Методы.работы.с.разреженными.массивами.MWNumericArray..............................255
3.5.3..Работа.с.логическими,.символьными.и.массивами.ячеек........................ 257
Логические.массивы.............................................................................................257
Символьные.массивы...........................................................................................258
Массивы.ячеек......................................................................................................259
3.5.4..Использование.MWClassID...................................................................... 260
Поля.MWClassID....................................................................................................260
Методы.класса.MWClassID....................................................................................261
3.5.5..Использование.класса.MWComplexity..................................................... 261

3.6..Язык.программирования.Java......................................................................... 262
Общие.сведения...................................................................................................262
3.6.1..Основные.элементы.языка.Java.............................................................. 263
Комментарии.и.имена...........................................................................................264
Константы.............................................................................................................265
Типы.данных..........................................................................................................266
Преобразования.типов..........................................................................................270
Преобразование.строки.в.число.(STRING.to.NUMBER)...........................................270
Преобразование.числа.в.строку.(NUMBER.to.STRING)...........................................271
Преобразования.чисел..........................................................................................272
Преобразования.символа.char..............................................................................272
Преобразования.простых.типов............................................................................273
Операции..............................................................................................................273
Операторы............................................................................................................276
Массивы...............................................................................................................279
3.6.2..Классы.в.Java.......................................................................................... 281
Понятие.класса.....................................................................................................281
Как.описать.класс.и.подкласс................................................................................283
Окончательные.члены.и.классы.............................................................................284
Класс.Object..........................................................................................................285
Опертор.new.........................................................................................................285

Оглавление

Конструкторы.класса.............................................................................................286
Статические.члены.класса.....................................................................................286
Метод.main().........................................................................................................287
Где.видны.переменные..........................................................................................288
Вложенные.классы................................................................................................288
Пакеты.и.интерфейсы...........................................................................................289
Структура.Java-файла...........................................................................................291

Глава 4.  
MATLAB Builder NE для создания компонентов .NET .....................292

4.1..Среда.разработки.Microsoft.Visual.Studio..NET................................................ 293
4.1.1..Основные.элементы.платформы.Microsoft..NET...................................... 293
Основные.понятия.платформы..NET......................................................................293
Среда.выполнения..NET.Framework.......................................................................297
Стандартная.система.типов..................................................................................298
Общая.спецификация.языков.программирования.................................................300
4.1.2..Среда.разработки.Visual.Studio.2013....................................................... 300
Запуск.и.вход.в.Visual.Studio..................................................................................300
4.1.3..Создание.простого.приложения............................................................. 304
Создание.проекта.................................................................................................304
Настройка.проекта................................................................................................306
Конструирование.пользовательского.интерфейса................................................307
Обработка.событий...............................................................................................308
Отладка.и.тестирование.приложения....................................................................309
Сборка.окончательной.версии..............................................................................309

4.2..Начало.работы.с..NET.Builder:.создание.консольных.приложений................... 310
4.2.1..Назначение.Компилятора.MATLAB.Builder.NE.......................................... 310
4.2.2..Инсталляция.и.конфигурирование.......................................................... 311
4.2.3..Создание..NET.сборки.в.среде.разработки.Deployment.Tool.................... 312
4.2.4..Разработка.приложения.для.библиотеки.матричной.математики............ 316
Открытие.и.настройка.проекта..............................................................................316
Файл.приложения.................................................................................................317
Обсуждение.кода..................................................................................................319
Запуск.приложения...............................................................................................320
Распространение.сборки.и.приложения................................................................321
4.2.5..Использование.командной.строки.для.создания..NET.сборки................. 321
4.2.6..Создание.COM-компонентов.................................................................. 323
Пример.COM-компонента.и.приложения...............................................................325

4.3..Примеры.Windows-приложений,.использующих.математические..
процедуры.MATLAB............................................................................................... 327
4.3.1..Вычисление.интегралов.......................................................................... 328
Разработка.m-функций.........................................................................................328
Создание..NET-компонента...................................................................................330
Создание.приложения...........................................................................................330
4.3.2..Решение.обыкновенных.дифференциальных.уравнений......................... 337
Разработка.m-функций.........................................................................................339
Создание..NET-компонента.ODE...........................................................................342
Создание.Windows-приложения............................................................................343
4.3.3..Вейвлет-анализ.сигналов..Открытие,.обработка.и.сохранение.файлов.....352
Вейвлет-анализ.сигнала.......................................................................................352
Разработка.m-функций.........................................................................................353
Создание..NET-компонента...................................................................................356

Оглавление

Создание.приложения...........................................................................................356

4.4..Введение.в.программирование.с..NET.Builder................................................. 368
4.4.1..Библиотека.классов..NET.MWArray.......................................................... 369
4.4.2..Правила.преобразования.данных............................................................ 371
4.4.3..Интерфейсы,.создаваемые..NET.Builder.................................................. 375
4.4.4..Задание.сборки.компонента.и.пространства.имен.................................. 378
4.4.5..Обязательные.элементы.программы...................................................... 378
4.4.6..Передача.входных.параметров............................................................... 380
Примеры.передачи.входных.параметров...............................................................382
Передача.массива.вводов.....................................................................................382
Обработка.глобальных.переменных.MATLAB.........................................................383
Обработка.возвращаемых.значений......................................................................383
Использование.запросов.MWArray........................................................................385
4.4.7..Обработка.ошибок.................................................................................. 386
4.4.8..Управление.родными.ресурсами............................................................ 386
4.4.9..Преобразования.между.типами.C#.и.MWNumericArray............................ 389
Преобразование.скаляров....................................................................................389
Преобразование.векторов....................................................................................390
Преобразование.матриц.......................................................................................390

4.5..Основы.языка.C#............................................................................................ 391
4.5.1..Элементы.синтаксиса.языка.C#.............................................................. 392
Алфавит.и.слова.C#..............................................................................................392
Структура.программы.C#......................................................................................393
Переменные.и.константы.С#.................................................................................395
Объявление.переменных..Область.видимости.и.время.жизни...............................396
4.5.2..Система.типов........................................................................................ 397
Тип.object..............................................................................................................397
Типы.значений.и.ссылочные.типы..........................................................................397
Системные.встроенные.типы.................................................................................399
Приведение.типов.................................................................................................400
Логический.тип......................................................................................................401
Строковые.и.символьные.типы..............................................................................401
Организация.системы.типов..................................................................................403
4.5.3..Массивы................................................................................................. 404
4.5.4..Операции.и.выражения........................................................................... 407
4.5.5..Класс.и.структура................................................................................... 409
Классы..................................................................................................................409
Интерфейсы..........................................................................................................414

Глава 5.  
MATLAB Builder для Excel ........................................................415

5.1..Установка.MATLAB.Builder.EX.......................................................................... 416

5.2..Создание.компонента.Excel.для.Мастера.функций.......................................... 418
5.2.1..Построение.компонента.матричной.математики..................................... 418
Использование.командной.строки.для.построения.компонент..............................421
5.2.2..Установка.созданного.компонента.......................................................... 422
5.2.3..Общие.вопросы.создания.компонента.Excel.Builder................................ 423
Процедура.создания.компонента..........................................................................423
Регистрация.компонента.......................................................................................424
Разработка.новых.версий......................................................................................425
Получение.информации.о.компоненте..................................................................426

Оглавление

5.3..Использование.созданного.приложения.в.Excel.............................................. 427

5.4..Создание.дополнения.с.пользовательским.интерфейсом............................... 433
5.4.1..Построение.компонента......................................................................... 433
Подготовка.файлов...............................................................................................433
Создание.компонента...........................................................................................435
5.4.2..Разработка.пользовательского.интерфейса.дополнения........................ 435
Регистрация.библиотеки.Fourier._1_0.dll.компонента.............................................435
Выбор.библиотек,.необходимых.для.разработки.дополнения...............................436
Создание.кода.VBA.главного.модуля.приложения.................................................436
Создание.формы.Visual.Basic................................................................................439
Добавление.пункта.меню.Spectral.Analysis.в.Excel..................................................442
Сохранение.дополнения.......................................................................................443
5.4.3..Тестирование.дополнения...................................................................... 443
5.4.4..Упаковка.и.распространение.дополнения............................................... 445
5.4.5..Инсталляция.приложения.и.его.интегрирование.в.Excel.......................... 446
5.4.6..Обсуждение.программы.VBA.................................................................. 447
5.4.7..Использование.флагов........................................................................... 450

5.5..Библиотека.утилит.Excel.Builder...................................................................... 452
5.5.1..Функции.MATLAB.Builder.для.Excel.......................................................... 453
5.5.2..Библиотека.утилит.Excel.Builder.............................................................. 454
Класс.MWUtil.........................................................................................................455
Класс.MWFlags......................................................................................................456
Class.MWStruct......................................................................................................458
Класс.MWField.......................................................................................................458
Класс.MWComplex.................................................................................................459
Class.MWSparse.....................................................................................................460
Класс.MWArg.........................................................................................................460
Перечисления.......................................................................................................460

5.6..Справка.по.VBA............................................................................................... 461

Глава 6.  
MATLAB Production Server ........................................................469

6.1..Общие.сведения.о.MATLAB.Production.Server.................................................. 469
6.1.1..Назначение.MATLAB.Production.Server.................................................... 470
6.1.2..Инсталляция.и.конфигурирование.сервера............................................. 471
Установка.MATLAB.Production.Server.....................................................................471
Конфигурирование...............................................................................................472
Создание.локального.экземпляра.MATLAB.Production.Server.................................473
Запуск.сервера.....................................................................................................474
Проверка.состояния.сервера................................................................................475
Остановка.сервера................................................................................................475
Заключительные.замечания..................................................................................476
6.1.3..Подготовка.программ.MATLAB.для.MATLAB.Production.Server................. 477
Содержание.readme-файла.................................................................... 479

6.2..Работа.с.MATLAB.Production.Server................................................................. 480
6.2.1..Клиентское.программирование.на.Java.................................................. 481
Общие.требования.к.Java-коду..............................................................................481
Листинг.Java-кода.................................................................................................483
Компиляция.и.запуск.приложения.........................................................................485
Распространение.клиентского.приложения...........................................................485

Оглавление

6.2.2..Клиентское.программирование.на.C#..NET............................................. 486
Создание.проекта.Microsoft.Visual.Studio...............................................................486
Создание.ссылки.на.клиентскую.библиотеку.........................................................486
Разработка..NET.интерфейса.в.C#........................................................................487
Написание.построение.и.запуск..NET.приложения................................................487

Список литературы ................................................................490

Перечень примеров программ .................................................492

Предметный указатель ...........................................................495

Предисловие

Как известно, система MATLAB является одной из наиболее мощных универсальных 
систем компьютерной математики. Возможности системы MATLAB уникальны. 
Список основных функций MATLAB (не включая специализированных 
функций пакетов расширений) содержит более 1000 наименований. Кроме встроенных 
процедур, система MATLAB имеет чрезвычайно легкий в использовании 
язык программирования высокого уровня, основанный на таких мощных типах 
данных, как многомерные числовые массивы, массивы символов, ячеек и структур 
MATLAB. Однако программы, написанные на m-языке MATLAB, работают только 
в среде MATLAB. Поэтому хотелось бы иметь нечто подобное для других языков 
программирования. Оказывается это возможно! Система MATLAB предлагает 
классы, которые представляют основные типы данных MATLAB для многих других 
языков программирования. Первоначально такие классы были разработаны 
для языка С/С++ в составе математической библиотеки С/С++ MATLAB. Эта библиотека 
включает огромное количество математических функций, которые можно 
использовать в С/С++. Начиная с выпуска MATLAB R14 (2007 г.), корпорация 
MathWorks отказалась от дальнейшего развития математических библиотек  
С/С++, существенно изменив и расширив возможности пакета MATLAB 
Compiler – Компилятора MATLAB. При этом были разработаны такие расширения 
MATLAB Compiler, как: MATLAB Builder для Java – пакет расширения для 
создания и использования компонентов для языка Java; MATLAB Builder для 
Excel – пакет расширения для создания и использования дополнений (Add-Ins) 
Excel; MATLAB Builder для .NET – пакет расширения для создания и использования 
компонентов в среде .NET Framework. Для обеспечения работы компонентов, 
созданных Компилятором MATLAB, разработана универсальная среда MCR 
исполнения компонентов MATLAB. Программа, созданная на других языках 
программирования и использующая скомпилированные функции MATLAB, выполняется 
только с MCR. Сама система MATLAB для работы приложения не требуется. 
Созданные компоненты MATLAB и приложения, их использующие, могут 
свободно распространяться вместе со средой исполнения MCR.
Данная книга является обновленным и переработанным изданием книги [См2]. 
Рассмотрим кратко содержание книги по главам.
Первая глава содержит первоначальные сведения о системе MATLAB R2014a. 
Глава предназначена для читателей, которые владеют программированием, но 
не на MATLAB. Глава содержит описание работы с числовыми массивами, мас-

сивами символов, ячеек и структур, а  также основы программирования в среде 
MATLAB, включая работу с таблицами Excel и создание графического интерфейса 
пользователя. 
Вторая глава посвящена описанию пакета расширения  MATLAB Compiler 
версии 5.1 (для MATLAB R2014a). Возможности Компилятора огромны, он поддерживает 
почти все функциональные возможности MATLAB.  Компилятор 
MATLAB из m-файлов MATLAB может создать C или C++ автономные консольные 
приложения и библиотеки общего доступа (dll). Изложение материала сопровождается 
обсуждением простых примеров. Предполагается, что читатель знаком 
с основами языка С++.
Глава 3 посвящена созданию компонентов для Java и приложений Java, которые 
используют компоненты MATLAB. Рассмотрены следующие вопросы: установка 
и конфигурирование Java Builder для  создания пакетов Java; создание из 
m-функций MATLAB пакетов Java Builder и их использование в консольных Java 
приложениях; создание приложений с графическим интерфейсом пользователя в 
среде проектирования NetBeans, в которых используются пакеты, созданные на 
Java Builder. Кроме того, рассмотрены некоторые особенности программирования 
на Java при использовании пакетов Java Builder, описание классов MWArray 
MATLAB для Java и справочные сведения по языку Java.
Глава 4 посвящена созданию .NET-компонентов и приложений .NET, которые 
используют компоненты MATLAB. Вначале кратко излагаются необходимые 
сведения о платформе .NET Framework и среде проектирования Visual Studio 
2013. Далее подробно на примерах рассматривается создание компонентов и 
консольных C#-приложений, которые используют созданные компоненты. Подробно 
на примерах рассмотрены создания приложений с графическим интерфейсом 
пользователя в среде проектирования Visual Studio, в которых используются 
компоненты, созданные на .NET Builder. Разобрано построение следующих приложений:
• 
вычисление однократных и двойных интегралов;
• решение обыкновенных дифференциальных уравнений и систем дифференциальных 
уравнений;
• вейвлет-анализ сигналов: открытие, обработка и сохранение файлов. 
В конце главы обсуждаются некоторые особенности программирования на C# 
при использовании компонентов .NET Builder и справочные сведения по языку 
C#.
В главе 5 рассматривается создание компонентов для Excel и VBA-приложений, 
которые используют эти компоненты MATLAB. Система MATLAB предлагает 
свое, фирменное, дополнение к Excel для использования при работе в Excel скомпилированных 
функций MATLAB. Это дополнение называется "Мастер функций". 
Рассмотрена работа с Мастером функций. Кроме того, рассмотрено создание 
на VBA собственных дополнений c графическим интерфейсом для решения 
различных математических задач с данными Excel. Также рассмотрены некоторые 
особенности программирования на Visual Basic при использовании компонентов 

Предисловие

Предисловие

Excel Builder и классов MWArray Компилятора MATLAB и справочные сведения 
по языку Visual Basic.
Глава 6 посвящена описанию работы с пакетом расширения MATLAB 
Production Server (MPS). Этот пакет позволяет запускать любые MATLAB-
программы по сети, имея на локальной машине лишь установленное программное 
обеспечение MPS и среду исполнения MCR. Веб-приложения, базы данных и корпоративные 
приложения используют MATLAB-программы, которые исполняются 
на MATLAB Production Server через простую клиентскую библиотеку. Можно 
использовать MATLAB и MATLAB Compiler для создания своих приложений и 
внедрять их непосредственно на MATLAB Production Server без перекодирования 
или создания специальной инфраструктуры для управления ими. Схема работы 
MATLAB Production Server достаточно простая. Программа на MATLAB упаковывается 
с помощью Компилятора MATLAB и размещается на сервере MPS. 
Теперь к этой программе можно обратиться по сети из других приложений. Запрашиваемая 
программа будет выполняться на сервере MPS, что обеспечивает 
экономию машинных ресурсов. 

На сайте «ДМК Пресс» (www.dmkpress.com) имеются приложения с исходными 
текстами примеров программ, рассматриваемых в данной книге.  
При написании книги использовалось свободное программное обеспечение 
jdk1.8.0_25 и NetBeans 8.0.1, а также ознакомительные версии Visual Studio 2013 
и MATLAB 2014a.

глава 1. 

система компьютерной 
математики MATLAB

В данной главе мы рассмотрим начальные вопросы системы MATLAB – крупнейшей 
и старейшей системы компьютерной математики:
• общее описание системы MATLAB, инструментальные средства, типы данных 
MATLAB;
• основы работы с MATLAB: операции с массивами, решение математических 
задач, графика в MATLAB;
• программирование в MATLAB;
• создание графического интерфейса пользователя в MATLAB;
• совместная работа Microsoft Excel и MATLAB; 
• массивы символов, ячеек  и структур MATLAB.

Введение

MATLAB – это одна из старейших систем компьютерной математики, построенная 
на применении матричных операций. Название MATLAB происходит от 
слов matrix laboratory (матричная лаборатория). Матрицы широко применяются 
в сложных математических расчетах. Однако в настоящее время MATLAB далеко 
вышла за пределы специализированной матричной системы и стала одной из 
наиболее мощных универсальных систем компьютерной математики. В MATLAB 
используются такие мощные типы данных, как многомерные числовые массивы, 
массивы символов, ячеек и структур, что открывает широкие возможности применения 
системы во многих областях науки и техники. В данной главе мы кратко 
рассмотрим некоторые вопросы работы в системе MATLAB. 
Описание системы MATLAB и ее применения к решению различных задач математического 
анализа, обработки данных, решения дифференциальных уравнений 
и к графике можно найти в Help MATLAB и в любом руководстве по MATLAB, 
см. напр. [В], [ККШ], [По], [ЧЖИ], [Кр], [Д], [ГЦ], [Ан] и [См2]. Отметим также 
Internet-ресурсы [MW].  
Система MATLAB была разработана в конце 70-х гг. и широко использовалась 
на больших ЭВМ. В дальнейшем были созданы версии системы MATLAB для пер-

Глава 1. Система компьютерной математики MATLAB

сональных компьютеров с различными операционными системами и платформами. 
К расширению системы были привлечены крупнейшие научные школы мира 
в области математики, программирования и естествознания. Одной из основных 
задач системы является предоставление пользователям мощного языка программирования 
высокого уровня, ориентированного на математические расчеты и способного 
превзойти возможности традиционных языков программирования для 
реализации численных методов. 
Система MATLAB объединяет вычисление, визуализацию и программирование 
в удобной для работы окружающей среде, где задачи и решения выражаются 
в привычном математическом виде. Обычные области использования MATLAB: 
математика и вычисления, разработка алгоритмов, моделирование, анализ данных 
и визуализация, научная и техническая графика, разработка приложений. В университетских 
кругах MATLAB – это стандартный учебный инструмент для вводных 
и продвинутых курсов в математике, в прикладных исследованиях и науке. В 
промышленности, MATLAB – это инструмент высокой производительности для 
исследований, анализа и разработки приложений.
Поразительная легкость модификации системы и возможность ее адаптации 
к решению специфических задач науки и техники привели к созданию десятков 
пакетов прикладных программ (Toolboxes), намного расширивших сферы применения 
системы. Пакеты расширений представляют собой обширные библиотеки 
функций MATLAB (m-файлов), которые созданы для использования MATLAB в 
решении специальных задач. Пакеты расширения (их число более 50) включают 
такие интересные области, как обработка сигналов, системы управления, нейронные 
сети, нечеткая логика, биоинформатика, вейвлеты, моделирование и много 
других. 
Возможности системы MATLAB уникальны. Список основных функций 
MATLAB (не включая специализированных функций пакетов расширений) содержит 
более 1000 наименований. 

1.1. Общее описание системы MATLAB 

Система MATLAB состоит из пяти главных частей.
Среда разработки. Это набор инструментов и средств обслуживания, которые 
помогают использовать функции и файлы MATLAB. Многие из этих 
инструментов – графические пользовательские интерфейсы. Среда разработки 
включает рабочий стол MATLAB и командное окно, окно истории 
команд, редактор-отладчик, рабочее пространство и браузер для просмотра 
помощи.
Библиотека математических функций MATLAB. Это обширное собрание вычислительных 
алгоритмов от элементарных функций типа суммы, синуса, 
косинуса и комплексной арифметики, до более сложных функций типа 
транспонирования, обращения матриц, нахождения собственных значений 
матриц, функций Бесселя и быстрого преобразования Фурье.

Язык MATLAB. Это язык высокого уровня, основанный на работе с матричными 
массивами, с функциями управления потоками, структурами данных, 
вводом/выводом и объектно-ориентированным программированием. 
Он позволяет быстро и легко освоить создание небольших программ, 
а также допускает возможность создания полных и сложных прикладных 
программ.
Графика. MATLAB имеет обширные средства для графического отображения 
векторов и матриц, а также создания аннотаций и печати этих графиков. 
Графика MATLAB включает функции для двумерной и трехмерной визуализации 
данных, обработки изображений, анимации, и презентационной 
графики, а также включает функции, которые позволяют полностью настроить 
вид графики и создавать законченные графические интерфейсы 
пользователя на ваших приложениях MATLAB. 
MATLAB API для других языков (API – Application Program Interface, интерфейс 
прикладного программирования). Позволяет взаимодействовать с 
MATLAB и типами данных MATLAB из приложений на других языках; позволяет 
писать программы на C, C++ и Fortran для вызова их из MATLAB 
совместно с MATLAB. API включает следующие средства:
• MATLAB Engine API – вызов MATLAB из программ на C/C++ и 
Fortran;
• MATLAB COM Automation Server – вызов MATLAB из COM компонент 
и приложений;
• MAT-File API – чтение и запись данных MATLAB из программ на C/C++ 
и Fortran;
• MEX-File Creation API – создание MATLAB-функций их функций на 
C/C++ и Fortran;
• C/C++ Matrix Library API – написание программ на C/C++, которые 
работают с данными типа mxArray MATLAB;
• Fortran Matrix Library API – написание программ на Fortran, которые 
работают с данными типа mxArray MATLAB.

1.1.1. Инструментальные средства рабочего 
стола MATLAB 

Начиная с выпуска R2012b существенно изменился интерфейс MATLAB. Вместо 
обычного меню и панели инструментов появилась лента инструментов (HOME) 
на главном окне MATLAB и добавлены еще две ленты-закладки: PLOTS – для 
выбора способов отображения графиков и APPS – это галерея приложений 
MATLAB. Кроме того, существенно изменилась справочная система MATLAB.
При запуске MATLAB, появляется рабочий стол MATLAB. Он содержит инструменты 
для управления файлами, переменными и приложениями, связанными 
с MATLAB. Рабочий стол MATLAB имеет вид как на рисунках. 1.1.1 и 1.1.2.

1.1. Общее описание системы MATLAB

Глава 1. Система компьютерной математики MATLAB

Инструментальные средства рабочего стола MATLAB включают следующие 
компоненты:
• меню ленты инструментов;
• командное окно (Command Window);
• браузер рабочей области (Workspace);
• история команд (Command History);
• браузер текущего каталога (Current Folder); 
• редактор массива (Array Editor);
• редактор (MATLAB Editor); 
• профилировщик (Profiler);
• окно для изображения графиков. 

Меню ленты инструментов 
Вверху справа (рис. 1.1.2) имеется обычное меню: «сохранить», «вырезать», 
«скопировать», «вставить», «отменить» и кнопка выбора активного окна. Рядом – 
строка поиска справки. 
Основную верхнюю часть интерфейса MATLAB занимает лента инструментов 
из трех вкладок. Вкладка PLOTS предлагает выбрать удобные формы отображения 
графиков. Вкладка APPS содержит серию приложений в системе MATLAB. 
Основная вкладка HOME состоит из нескольких блоков меню: FILE, VARIABLE, 
CODE, ENVIRONMENT, RESOURCES (рис. 1.1.1 и 1.1.2). 
Первый блок FILE состоит из пяти кнопок: 
• New Script – открывает редактор для написания программы на m-языке 
MATLAB;
• New – создание нового документа MATLAB. Это может быть: скрипт, 
функция, пример, класс, системный объект, график, создание графического 
интерфейса пользователя, задание комбинации клавиш для быстрого вызова;
• 
Open – открыть имеющийся документ;
• Find Files и Compare – найти и сравнить файлы.
Второй блок VARIABLE также состоит из пяти кнопок: 
• Import Data – для импорта данных в систему MATLAB;
• Save Workspace – сохранение данных из рабочего пространства;
• New Variable – открывает специальный редактор для создания новой переменной;
• 
Open Variable – открывает специальный редактор для просмотра и редактирования 
имеющейся в рабочем пространстве переменой;
• Clear Workspace – удаление переменных их рабочего пространства.
Третий блок CODE позволяет обратиться к анализатору кода, профилировщику 
и провести чистку командного окна и истории команд.
Четвертый блок ENVIRONMENT позволяет провести пользовательскую настройку 
системы: 

• Layont – вид рабочего стола MATLAB;
• Preferences – открывает диалоговое окно для подробной настройки 
MATLAB;
• Set Path – установка путей для папок и файлов, которые предполагаются 
использовать в работе системы MATLAB;
• Parallel – некоторые возможности для параллельных вычислений.

Пятый блок RESOURCES – справки и поддержки: 
• Help – справочная система MATLAB;
• Community – открывает сайт MATLAB Central для общения по вопросам 
системы  MATLAB (http://www.mathworks.com/matlabcentral/);
• Request Support – запрос поддержки системы MATLAB;
• Add Ons – запрос на дополнительные возможности поддержки MATLAB 
(http://www.mathworks.com).

Рис. 1.1.1..Рабочий.стол.MATLAB.(левая.часть)

1.1. Общее описание системы MATLAB

Лента  
инструментов

Текущий  
каталог

Строка ввода 
функции

Командное  
окно