四种计算软件对比

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2024年6月25日发(作者：)

四种软件的比较（Maple，Matlab，Mathematic，MathCAD）

四种软件的比较

选用何种数学软件?如果仅仅是要求一般的计算或者是普通用户日常使用，首选的是

MathCAD，它在高等数学方面所具有的能力，足够一般客户的要求，而且它的输入界面也

特别友好。如果要求计算精度、符号计算和编程方面的话，最好同时使用Maple和

Mathematica，它们在符号处理方面各具特色，有些Maple不能处理的，Mathematica

却能处理，诸如某些积分、求极限等方面，这些都是比较特殊的。如果要求进行矩阵方面

或图形方面的处理，则选择MATLAB，它的矩阵计算和图形处理方面则是它的强项，同时

利用MATLAB的NoteBook功能，结合Word6.0/7.0的编辑功能，可以很方便地处理科

技文章。

MATLAB是一套高性能的数值计算和可视化软件，最初主要用于方便矩阵的存取，其

基本元素是无需定义维数的矩阵。经过十几年的完善和扩充，现在已发展成为线性代数课

程的标准工具，也成为其它许多领域课程的使用工具。在工业环境中，可用来解决实际的

工程和数学问题，其典型应用有：通用的数值计算，算法设计，各种学科如自动控制、数

字信号处理、统计信号处理等领域的专门问题求解。MATLAB集数值分析、矩阵运算、信

号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境。在这个环境下，对

所要求解的问题，用户只需简单地列出数学表达式、其结果便以人们十分熟悉的数值或图

形方式显示出来。

MATLAB语言易学易用，不要求用户有高深的数学和程序语言知识，不需要用户深刻

了解算法及编程技巧。MATLAB既是一种编程环境，又是一种程序设计语言。这种语言与

C、FORTRAN等语言一样，有其内定的规则，但MATLAB的规则更接近数学表示。使用

更为简便，可使用户大大节约设计时间，提高设计质量。

Mathematica是一个集成化的计算机软件系统，它的主要功能包括三个方面：符号演

算、数值计算和图形。可以完成许多符号演算的数值计算的工作，如：各种多项式的计算、

有理式的计算。它可以求多项式方程，有理式方程和超越方程的精确和近似解；做数值和

一般表达式的向量和矩阵的各种计算。还可以求解一般函数表达式的极限、导函数，求积

分，做幂级数展开，求解某些微分方程等等，也可以做任意位的精确的计算。可以方便地

作出以各种方式表示的一元和二元函数的图形，可以根据需要自由地选择画图的范围和精

确度。通过对这些图形的观察，人们可以迅速形象地把握对应函数的某些特征，。它还是很

容易扩充的系统，它的用于描述符号的表达式和对它们的计算的一套记法实际上构成了一

个功能强大的程序设计语言，用这种语言可以比较方便地定义用户需要的各种函数，如符

号计算函数、数据计算函数、作图函数或其他具有复杂功能的函数，完成用户需要的各种

工作。系统本身提供了一批用这个语言写出来的完成各种工作的程序包，在需要时可以调

入程序使用。用户自己可以用这个语言写自己的专门用途的程序或软件包来。

MathCAD是一种交互式的数值系统。用户可以通过MathCAD直接进行各种数学计

算。例如，代数运算、三角函数运算、解方程、生成各种随机数、积分运算、求导和微分

的运算、矩阵运算、解不等式、分解因式等等。除了这些较为基本的数学运算，用户还可

以应用进行各种数理统计工作并且生成图形，也可以生成其它各种曲线或图形及数学表格，

还可以进行线性回归、各种矢量运算和复数运算等等。MathCAD不仅是是一套在数学计

算和数值分析方面很全面、方便的软件，在自然科学的其它领域也具有十分广泛的应用。

用户应用MathCAD可以很轻易地解决热学、电学等物理方面的问题，也可以用来解决在

化学、机械工程以及医学、天文学的研究工作或学习中所遇到的各种问题。MathCAD为

广大学生，特别是理工科的大学生的学习提供了很大方便。MathCAD的使用操作十分简

单，不要求用户具有精深的计算机知识，对于任何具有一定数学知识的人，都可以十分容

易地学会使用。因此，MathCAD是一种大众化数学工具。

现在比较流行的数学软件主要有四个：MATLAB、Mathematica、Maple和

MathCAD，它们各有各的特色，以下资料从网上搜索获得。

MATLAB

MATLAB意为矩阵实验室（Matrix Laboratory），采用C语言编写。70年代作为

Linpack和Eispack软件包的接口程序，80年代出现3.0的DOS版本，后逐渐成为科技

计算和视图交互系统的程序语言。MATLAB可以运行于Windows 、OS/2、Macintosh、

Sun、Unix、Linux等系统平台上。

MATLAB程序主要由主程序和各种工具包组成，其中主程序包含数百个内部核心函

数，工具包则包括信号处理工具包、系统识别工具包、神经网络工具包、控制系统工具包、

μ分析和综合工具包等。

MATLAB是数值计算的先锋，它以矩阵作为基本数据单位，在线性代数、数理统计、

自动控制、数字信号处理、动态系统仿真方面已经成为首选工具，同时也是科研工作人员

和大学生、研究生进行科学研究的得力工具。MATLAB在输入方面也很方便，可以使用内

部的Editor或者其他任何字符处理器，同时它还可以与Word结合在一起，直接调用

MATLAB的大部分功能，使Word具有特殊的计算能力。

Mathematica

Mathematica是由美国物理学家Stephen Wolfram领导的Wolfram Research开发

的数学系统软件。它拥有强大的数值计算和符号计算能力，在这一方面与Maple类似，但

它的符号计算核心不是Maple，而是自己开发的。

Mathematica的基本系统主要是用C语言开发的，因而可以比较容易地移植到各种

平台上。Mathematica是一个交互式的计算系统，计算是在用户和Mathematica互相交

换、传递信息数据的过程中完成的。Mathematica系统所接受的命令都被称作表达式，系

统在接受了一个表达式之后就对它进行处理，然后再把计算结果返回。Mathematica对于

输入形式有比较严格的规定，用户必须按照系统规定的数学格式输入，系统才能正确地处

理，不过由于3.0版本引入输入面板，并且可以修改、重组输入面板，因此以前版本输入

指令时需要不断切换大小写字符的繁琐方式得到很好的改善。5.1版本可以用各种格式保存

文件和剪贴内容，包括RTF、HTML、BMP等格式。

Mathematica的符号功能是最强的，其运行构架也是最优的。它的构架由核心系统与

前端系统构成。两个系统既合作又独立，这比Matlab的构架要合理。Mathematica是专

为研究人员开发的。横向比较的话，Mathematica的符号能力比Maple强很多，Maple

基本上是为中学生与大学生之学习研发的，不适合进行物理学与技术科学的运演；而

Mathematica是最好的物理学科研的工具，Matlab是最好的技术科学数值求解的工具。

4个星的“数学”软件，在数学二字上加引号是因为他已经超越了纯粹数学的范畴，

这主要表现在他不断开发的面向于不同学科的工具包。就做数学和应用数学的能力来说

Mathematica不如Maple（并不是说其做不了，不怕麻烦编程序也能做，但是话说回来

基本的东西都编程序的话，那么和Fortran之类的语言没什么区别了）。另一个问题是

Mathematica的内核不如Maple稳定(计算速度较Maple慢，我是说纯粹的计算时间，

不是输入命令的时间，目前的Maple的Java界面比较失败，让人感觉算Maple算得慢，

其实不是这样的)。Mathematica的诱人之处是与其它数值软件相比可以做符号运算，与

Maple相比二次开发性好，工具包比Maple做的好。此外，其自带的语言是面向对象的，

很厉害，很灵活。

Maple

Maple是由Waterloo大学开发的数学系统软件，它不但具有精确的数值处理功能，

而且具有无以伦比的符号计算功能。Maple的符号计算能力还是MathCAD和MATLAB

等软件的符号处理的核心。Maple提供了2000余种数学函数，涉及范围包括：普通数学、

高等数学、线性代数、数论、离散数学、图形学。它还提供了一套内置的编程语言，用户

可以开发自己的应用程序，而且Maple自身的2000多种函数，基本上是用此语言开发的。

Maple采用字符行输入方式，输入时需要按照规定的格式输入，虽然与一般常见的数

学格式不同，但灵活方便，也很容易理解。输出则可以选择字符方式和图形方式，产生的

图形结果可以很方便地剪贴到Windows应用程序内。

5个星的数学软件，纯粹数学的巨人，如果想做数学和应用数学的能力（数值的除外）

其是最好的选择。但是此软件二次开发能力不好，仅把软件的发展目标放在数学上，不想

向其它领域发展。Maple自带的语言较容易理解，就像用英语说话一样。

MathCAD

MathCAD是美国Mathsoft公司推出的一个交互式的数学系统软件。从早期的DOS

下的1.0和Windows下的4.0版本，到今日的8.0版本，功能也从简单的数值计算，直

至引用Maple强大的符号计算能力，使得它发生了一个质的飞跃。

MathCAD可以看作是一个功能强大的计算器，没有很复杂的规则；同时它也可以和

Word、Lotus、WPS2000等字处理软件很好地配合使用，可以把它当作一个出色的全屏

幕数学公式编辑器。

MathCAD是集文本编辑、数学计算、程序编辑和仿真于一体的软件，主要特点是输

入格式与人们习惯的数学书写格式很近似，采用WYSWYG（所见即所得）界面，特别适

合一般无须进行复杂编程或要求比较特殊的计算。MathCAD 7.0还带有一个程序编辑器，

语法特别简单，对于一般比较短小，或者要求计算速度比较低时，可以用这个程序编辑器。

四种软件的比较

如果仅仅是要求一般的计算或者是普通用户日常使用，首选的是MathCAD，它在高

等数学方面所具有的能力，足够一般客户的要求，而且它的输入界面也特别友好。如果要

求计算精度、符号计算和编程方面的话，最好同时使用Maple和Mathematica，它们在

符号处理方面各具特色，有些Maple不能处理的，Mathematica却能处理，诸如某些积

分、求极限等方面，这些都是比较特殊的。如果要求进行矩阵方面或图形方面的处理，则

选择MATLAB，它的矩阵计算和图形处理方面则是它的强项，同时利用MATLAB的

NoteBook功能，结合Word的编辑功能，可以很方便地编辑科技文章。

其他开源免费数学计算软件

有很多,比如octave、scilab、rlab、freemat和maxima等等

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