Python vs. Matlab: quale per la programmazione scientifica?

Python e Matlab sono due linguaggi con un approccio molto diverso. Nella maggior parte dei casi la scelta migliore è Python, in quanto open source e più flessibile.

Python e Matlab: due linguaggi per la programmazione scientifica

Se stai pensando di imparare a programmare, ci sono svariati linguaggi da prendere in considerazione. La scelta del più adatto alle tue esigenze dipende da molti fattori diversi. Le opzioni idonee variano a seconda del tipo di progetto o dell’applicazione desiderata. Se lavori nel campo scientifico e soprattutto matematico e sei alla ricerca di una soluzione adatta, due sono le prime opzioni in cui ti imbatterai: Matlab e Python. I due linguaggi hanno alcuni tratti in comune, ma prevalgono le differenze. Ti aiutiamo a scegliere tra Python e Matlab.

I vantaggi e gli svantaggi di Matlab

Per poter confrontare i due linguaggi di programmazione è bene considerare prima gli scopi per cui sono utilizzati, che sono molto diversi. Matlab è un software e linguaggio proprietario, sviluppato da Cleve Moler dell’Università del New Mexico (UNM) e pubblicato per la prima volta nel 1984 insieme a Steve Bangert e Jack Little con l’azienda The MathWorks. In origine era rivolto soprattutto agli studenti e alle studentesse, che a tutt’oggi rientrano ancora nel target. Ma anche le aziende usano Matlab e i numerosi set di strumenti disponibili. Il nome deriva da “Matrix Laboratory”.

Matlab serve principalmente per risolvere problemi matematici e rappresentarne graficamente la soluzione. Il linguaggio è nato per gestire le librerie Fortran LINPACK e EISPACK e per permettere agli studenti e alle studentesse privi di conoscenze di programmazione di approcciarsi all’algebra lineare. Oggi Matlab è usato per simulazioni numeriche, valutazione dei dati e analisi predittiva. I set di strumenti disponibili permettono di adattare il linguaggio a determinate applicazioni. Matlab viene interpretato sul computer dell’utente. Oltre al linguaggio vero e proprio, il software contiene anche un ambiente desktop grafico. Dal 2000 al posto di LINPACK e EISPACK si usano le librerie gratuite LAPACK e BLAS.

I vantaggi di Matlab

• Facilità d’uso: in origine Matlab è stato pensato come ausilio per gli studenti e le studentesse, approccio che si nota ancora oggi. Basta poca pratica per ritrovarsi rapidamente in questo linguaggio. Permette anche di eseguire analisi estese dei dati e di rappresentarle senza disporre di particolari conoscenze di programmazione. Infine, Matlab è un pacchetto completo, che contiene anche un’interfaccia utente grafica e interattiva. Tuttavia, per usarlo in modo soddisfacente occorre conoscere la matematica a livello avanzato.
• Versatilità: nei campi per cui è stato concepito, il linguaggio è una soluzione su misura apprezzata. Grazie ai diversi set di strumenti, Matlab è un grande aiuto per la matematica, l’analisi dei dati, la biologia, l’ingegneria e la finanza, facilitando visibilmente il lavoro quotidiano.
• Velocità: Matlab si concentra sull’essenziale, risultando così molto apprezzato anche per la rapidità di elaborazione. Le analisi vengono eseguite e rappresentate velocemente, anche in presenza di grandi quantità di dati. Altrettanto spedita è la creazione del codice. Grazie all’interfaccia interattiva, gli errori vengono riconosciuti rapidamente, permettendo di eliminarli subito.
• Simulink: Simulink, un software anch’esso distribuito da The MathWorks, lavora esclusivamente con Matlab. Può simulare sistemi di loop testing, prototipazione rapida, robotica, elaborazione dei segnali e tecnica di controllo basandosi su blocchi grafici. Il programma, particolarmente efficiente, è usato da molte aziende.
• Community: Matlab è un linguaggio con una ragguardevole storia pluriennale. La sua community non è così grande come quella di altri linguaggi di programmazione. Tuttavia, molti membri sono grandi esperti che si dedicano anima e corpo a Matlab e che quindi possono offrire consigli preziosi in caso di errori, bug o altri problemi.

Gli svantaggi di Matlab

• Costi: Matlab è un software proprietario. Per le aziende l’investimento può valere assolutamente la pena, ma molti altri linguaggi sono completamente gratuiti. Soprattutto per chi è agli inizi e vuole solo imparare a programmare sarebbe quindi preferibile scegliere un’alternativa, visto che sono disponibili opzioni gratuite con caratteristiche simili. Di solito anche i diversi set di strumenti sono a pagamento. Ne consegue che solo pochi utenti privati acquistano una licenza.
• Portabilità: la licenza a pagamento comporta anche restrizioni di portabilità. In linea di principio, è possibile utilizzare Matlab su più di un computer, ma le opzioni sono limitate. Spesso, quindi, il codice può essere richiamato solo su una macchina. L’app MCR (Matlab Component Runtime) ha purtroppo alcune limitazioni.
• Funzioni e algoritmi: anche se di solito basta poca pratica per iniziare a lavorare con Matlab, avanzando si presentano alcuni ostacoli che possono trasformarsi rapidamente in problemi. Per trovare soluzioni veramente mirate occorre già identificare anticipatamente le funzioni e gli algoritmi giusti ed eventualmente acquistarli; solo dopo possono essere utilizzati. Se si salta questo passaggio, i costi possono lievitare e i ritardi aumentare sensibilmente.
• Fabbisogno di memoria: Matlab utilizza una memoria di lavoro piuttosto piccola, cosa che quando si devono elaborare grandi record di dati può diventare velocemente un problema. Aumentando considerevolmente il fabbisogno di memoria, per consentire un utilizzo regolato occorre escludere preventivamente gli intoppi.

I vantaggi e gli svantaggi di Python

Python, molto più giovane di Matlab, adotta un approccio un po’ diverso. Quando ha sviluppato Python nel 1991, Guido van Rossum ha rivolto la sua attenzione principalmente alla semplicità del codice: deve avere poche parole e caratteri e avere senso già da una rapida occhiata. Il linguaggio libero e open source è ancora fedele a questo principio. Curato e sviluppato dalla Python Software Foundation, viene modificato da molti utenti in base al loro scopo. Python lavora in modo dinamico, orientato agli oggetti, è interpretato ed è indipendente dalla piattaforma.

I vantaggi di Python

• Open source: uno dei principali vantaggi di Python è il concetto open source. In pratica, non soltanto è disponibile a titolo completamente gratuito, ma gli utenti possono anche svilupparlo in qualsiasi momento per loro stessi o per altri.
• Versatilità: il concetto open source comporta un’elevata variabilità. Python trova applicazione in svariati settori ed è anche usato da grandi società come Google, Spotify o Netflix. Anche i privati o le piccole aziende possono usufruire di questo linguaggio, usato anche per lavorare con l’IA, nello sviluppo software e per applicazioni web.
• Curva di apprendimento: l’approccio originario del linguaggio assicura progressi rapidi e un flusso di lavoro ottimale. Python è strutturato in modo molto semplice e ordinato. Anche chi è agli inizi può iniziare a scrivere il proprio codice e ad avviare progetti già dopo il primo tutorial su Python. Anche se forse è il linguaggio di programmazione più semplice tra quelli più popolari, è adatto a svariate applicazioni diverse.
• Portabilità: Python è un linguaggio di programmazione molto flessibile. Non soltanto per quanto riguarda le numerose possibilità d’impiego, ma anche per l’indipendenza dai sistemi operativi. Permette di scrivere codice su una piattaforma e di trasferirlo a un’altra senza problemi. Facilita anche considerevolmente il lavoro in team.
• Community: Python vanta una community di fan enorme, che non soltanto lo sviluppa continuamente, crea documentazione ed elimina i bug rapidamente, ma fornisce anche assistenza a chi è agli inizi, aiutandoli a compiere i primi passi.

Gli svantaggi di Python

• Velocità: proprio per via dell’approccio dinamico, con Python si possono verificare rallentamenti. Spesso quindi non è adatto per i progetti particolarmente consistenti, con record di grandi dimensioni. Le alternative offrono prestazioni nettamente migliori.
• Estensioni: per la programmazione scientifica con Python servono innanzitutto alcune estensioni. In particolare, diversi pacchetti come Numpy o Scipy e un ambiente di sviluppo integrato, che sono disponibili gratuitamente, ma devono prima essere implementati.
• Dispositivi mobili: Python non è predisposto in modo ottimale per lavorare con i dispositivi mobili. Solo pochi sviluppatori e sviluppatrici ricorrono a questo linguaggio di programmazione per creare app. Non è neanche originariamente compatibile con i sistemi operativi mobili come iOS e Android.

Python e Matlab: quali sono le differenze?

Dopo aver analizzato i due linguaggi e le loro caratteristiche, ora procediamo a un confronto diretto.

La sintassi

La differenza più evidente è la sintassi dei due linguaggi. La sintassi di base di Matlab si presenta così:

% A MATLAB program illustrate
% disp function
disp ("Questo è Matlab")

Un comando semplice in Python è il seguente:

>>> print("Questo è Python.")

Altre differenze

• Ecosistema: Python prevede un interprete e una libreria standard. Gli altri componenti devono prima essere aggiunti, così come l’ambiente di sviluppo. Anche per la programmazione scientifica sono disponibili numerose estensioni. Matlab è disponibile solo all’interno di un pacchetto che oltre al linguaggio vero e proprio contiene l’ambiente di sviluppo. Le ulteriori funzioni devono essere aggiunte con i set di strumenti.
• Sviluppo: Python è elaborato e modificato continuamente da una community. Sostanzialmente tutti gli utenti hanno la possibilità di adattare il linguaggio alle loro esigenze. Le modifiche a Matlab vengono apportate esclusivamente da The MathWorks.
• Open source: Matlab, a differenza di Python, non è open source. Può essere utilizzato soltanto dietro pagamento. A seconda della tipologia e delle dimensioni, una licenza può costare diverse migliaia di euro. Python, invece, è sempre gratuito.
• Prestazioni: Matlab è una soluzione molto veloce ed efficiente, almeno in presenza di memoria sufficiente. Da questo punto di vista Python a volte è deficitario ed è più lento quando si tratta di elaborare grandi quantità di dati.
• Curva di apprendimento: Python è nettamente più semplice di Matlab e richiede solo poche nozioni di base. Matlab è strutturato in modo molto logico e comprensibile, ma è rivolto soprattutto a coloro che hanno già solide conoscenze di matematica.

Python vs. Matlab: quale linguaggio è preferibile?

Chi vince il confronto tra Python e Matlab? Nella maggior parte dei casi la scelta dovrebbe ricadere su Python. Il linguaggio è molto più completo, facile da imparare e soprattutto gratuito. Matlab è chiaramente preferibile solo nel momento in cui si deve ricorrere ai servizi di Simulink. A oggi non esiste un’alternativa confrontabile. In linea di principio, è possibile usare i due linguaggi insieme, confrontando però prima i costi e i vantaggi.