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.