Scilab 技术专题简介-冯金伟博客园

简介

Scilab运行Scilab的截屏开发者INRIA, ENPC, Scilab Enterprises当前版本2023.0.0 (2023年3月10日;稳定版本) 源代码库github.com/scilab 编程语言Scilab, C语言, C++, Java, Fortran操作系统Linux、macOS、Windows类型数值分析许可协议GPLv2(原为CeCILL(英语:CeCILL))网站Scilab, Scilab EnterprisesScilab是由法国国立计算机及自动化研究院(l’Institut national de recherche en informatique et en automatique,简称INRIA)和法国国立桥梁学院(l’École nationale des ponts et chaussées,简称ENPC)开发的开放源码的科学计算自由软件。Scilab一词来源于英文“Scientific Laboratory”(科学实验室)词头的合并。目前全世界使用Scilab的人数估计有1,000,000人。Scilab也是以矩阵作为主要的数据类型,同时拥有丰富的绘图功能。Scilab能处理包括信号处理、统计分析、图像增强、数值优化、动力系统仿真等方面的问题。网络上也有不少人为它写了许多延伸库、丰富了它的功能。为推广普及Scilab,自2002年起,INRIA跟***科学院自动化研究所每年组织一次Scilab竞赛。

历史

Scilab始源于80年代在INRIA开发的计算机辅助控制系统设计软件Blaise,其最初的开发者为弗朗斯瓦·底列贝克(François Delebecque)和舍齐·史迪尔(Serge Steer)。Blaise的诞生受到了克里夫·莫勒尔(Steve Moler)当时用Fortran编写的MATLAB软件的启发。

1984年,Blaise更名为Basile,由Simulog(INRIA的第一个研发小组)负责分发。

90年代初,Simulog停止分发Basile。Basile更名为Scilab,由来自ENPC的Jean-Philippe Chancelier和来自INRIA的François Delebecque,Claude Gomez,Maurice Goursat,Ramine Nikoukhah,Serge Steer共6人组成的Scilab小组继续进行开发工作。后来INRIA决定把Scilab作为开源软件分发。1994年1月2日,Scilab的第一个释放版本,Scilab 1.1上传到一个匿名ftp站点。直到2002年底,Scilab都是由6人小组与一些外部开发者一道共同开发并发布的。从2003年开始,由新成立的Scilab协会负责Scilab软件的后续开发以及相关技术支持。

Scilab协会于2005年启动了基于Java的Scilab 5.x的开发,而之前的部分Scilab开发小组成员(包括ENPC以及部分INRIA成员)则在之前的Scilab 4.x的基础上另外发布了基于GTK+的Scilab版本:ScicosLab(英语:ScicosLab)(该版本集成了Scicos(英语:Scicos))。

Scilab协会在2008年加入Digiteo基金会,自此Scilab协会开始在Digiteo基金会的引领下对Scilab进行开发,这种情况一直持续到2012年6月。另外也是在2008年,Scilab开始基于CeCILL(英语:CeCILL)许可协议发行,CeCILL是一个与GPL兼容的开源许可协议。

为了保证Scilab的长远发展,在INRIA的支持下,Scilab事业公司于2010年6月成立。自2012年7月开始,Scilab事业公司将完全负责对Scilab后续版本的开发与发布,此外公司也提供关于Scilab的专业服务与支持。2017年,Scilab事业公司被ESI集团并购。

主要特点

大约1700个用于科学和工程计算的数学函数

2维和3维可视化数据图形

约束/无约束、连续/离散问题的优化

数据分析与建模

控制系统的分析与设计

信号处理

用于自定义开发扩展功能的API

语法

Scilab的语法很大程度上基于MATLAB语言,执行Scilab代码的最简单方式是在图形窗口中提示符-->后输入命令。此时,Scilab以交互式的数学shell方式工作。

Scilab的Hello World!为:

disp('Hello World');

显示3维曲面的函数为:

// A simple plot of z = f(x,y)t=';z=sin(t)*cos(t');plot3d(t,t',z)

工具箱

Scilab有许多为不同目的设计的工具箱,例如:

Scilab图像处理工具箱(英语:Scilab_Image_Processing)(SIP)及其变种(例如SIVP)

Scilab小波工具箱

Scilab Java 和.NET 模块

Scilab 远程访问模块

更多任务具包可在ATOMS Portal或Scilab forge上找到。

GUI界面

Scilab的GUI界面与MATLAB很类似,其主要部分是一个用于输入命令的交互式控制台;在Scilab控制台中按Tab键,Scilab会依据光标之前的文字自动补齐变量、函数或文件的名称;此外,Scilab也会保存控制台中输入的命令,通过按“”↑”,”↓””键就能前后检索已键入的命令。

Scilab语言

Scilab语言也是一种交互性的数学脚本语言,语法与MATLAB语言相近,也以矩阵作为数据的基本组织形式。Scilab还有一个可以把MATLAB源程序变换为Scilab源程序的代码翻译器。

数据类型

1.常数(constant)类型(数据前面加%表示该数据是Scilab已经定义好的)

-->a =   a =    1.5 - 2.5i    3.1415927      Inf         - 150.

2.字符串(string)类型

-->b =   b =!123        456      !!                    !!Let's use  SciLab!  !

3.有理式(rational)类型

-->x = poly(0, "x"); //定义x为多项式-->c =  c =      x       2           -----     -                2                1 + x     1                                                3    - 1         1 + x       -         -----       x           1 

4.表(list)类型(类似于C语言中的“结构”数据类型,即可以包含不同类型的元素)

-->d = list(, "abc", poly(,"x","c")) d =        d (1)     1.    2.      3.    4.          d (2)  abc           d (3)                2      1 + 2x + 3x  

编程

1.if选择语句

-->x = 1; -->if  x > 0-->    y = x - 1;-->elseif  x     y = x + 1;-->else-->    y = x;-->end -->y y =    0.

2.select选择语句

-->x = 1;-->select  x-->case  1-->    y = x + 1;-->case  -1-->    y = x - 1;-->else-->    y = x;-->end-->y y =    2.

3.for循环语句

-->x = ; -->for  k = 1:4-->    x (k) = 2 * k;-->end-->x' ans =    2.    4.    6.    8.

4.while循环语句

-->k = 1; -->x = ; -->while  k     x (k) = 2 * k;-->    k = k + 1;-->end-->x' ans =    2.    4.    6.    8.

另外,可以在while或for循环语句中使用break关键字跳出循环

5.自定义函数

-->function   = mp(x1,x2)-->    a = x1 + x2;-->    b = x1 * x2;-->endfunction--> = mp(1+%i,2) y =    2. + 2.i   x =    3. + i

工具箱

同MATLAB软件中的Simulink工具箱类似,Scilab也拥有一个用于混合动力系统建模/仿真的工具箱:Xcos(它代替了Scilab 5.2之前的Scicos(英语:Scicos))。用户可以自己编写扩展的工具模块并添加于Scilab中,或者使用别人已编写好的扩展模块。Scilab提供了一个模块管理器(ATOMS)统一对扩展模块进行搜索、安装和更新。在Scilab官方的wiki页面上对Scilab工具箱和MATLAB工具箱之间的相关性进行了详细对比。

Scilab的其它一些工具箱:图像处理(SIP(英语:Scilab Image Processing)、SIVP)、小波变换(Scilab Wavelet Toolbox)、串口通信(Serial Communication Toolbox)、图形和网络计算(Metanet)、GPU计算(sciGPGPU)、航天动力学分析(CelestLab)等等。

Scilab的许多任务具箱可以在网站ATOMS Portal(页面存档备份,存于互联网档案馆)或者Scilab forge(页面存档备份,存于互联网档案馆)上找到。