Python vs. Matlab

Python vs. Matlab sind zwei Sprachen mit sehr unterschiedlichen Herangehensweisen. Vor allem der Open-Source-Ansatz und die größere Flexibilität machen Python in den meisten Fällen zur besseren Wahl.

Python vs. Matlab: Zwei Sprachen für die wissenschaftliche Arbeit

Wenn Sie darüber nachdenken, das Programmieren zu lernen, gibt es zahlreiche Sprachen, die in Frage kommen. Welche Programmiersprache für Ihre Anforderungen am besten geeignet ist, hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab. Je nach Art des Projekts oder der gewünschten Anwendung eignen sich unterschiedliche Optionen. Wenn Sie im wissenschaftlichen und vor allem mathematischen Bereich aktiv sind und nach einer geeigneten Lösung suchen, werden Sie vor allem auf zwei Optionen stoßen: Matlab und Python. Zwar gibt es zwischen beiden Sprachen auch einige Gemeinsamkeiten, die Unterschiede überwiegen allerdings. Wir klären, wer das Duell Python vs. Matlab für sich entscheidet.

Die Vor- und Nachteile von Matlab

Um beide Programmiersprachen miteinander vergleichen zu können, lohnt sich zunächst ein Blick auf ihren Einsatzzweck. Dieser unterscheidet sich bei Python und Matlab deutlich. Matlab ist eine proprietäre Software und Sprache, die von Cleve Moler an der University of New Mexico (UNM) entwickelt und 1984 gemeinsam mit Steve Bangert und Jack Little unter dem Firmennamen The MathWorks erstmals veröffentlicht wurde. Sie richtete sich ursprünglich vor allem an Studentinnen und Studenten. Diese zählen zwar auch heute noch zur Zielgruppe, Unternehmen nutzen allerdings Matlab und seine zahlreichen verfügbaren Toolboxen ebenfalls. Der Name geht auf „Matrix Laboratory“ zurück.

Matlab dient vornehmlich der Lösung mathematischer Probleme und stellt diese Lösung grafisch dar. Ursprünglich war die Sprache für den Umgang mit den Fortran-Bibliotheken LINPACK und EISPACK gedacht und sollte Studenten und Studentinnen ohne Programmierkenntnisse den Einstieg in die lineare Algebra ermöglichen. Heute wird Matlab für numerische Simulationen, Datenauswertung und Predictive Analytics eingesetzt. Mit Hilfe von Toolboxen kann die Sprache auf bestimmte Anwendungsfälle zugeschnitten werden. Matlab wird auf dem Rechner des Nutzers oder der Nutzerin interpretiert. Neben der eigentlichen Sprache enthält die Software auch eine grafische Desktop-Umgebung. Seit 2000 werden statt LINPACK und EISPACK die freien Bibliotheken LAPACK und BLAS genutzt.

Vorteile von Matlab

• Benutzerfreundlichkeit: Matlab war ursprünglich als Hilfe für Studentinnen und Studenten gedacht. Diesen Ansatz merkt man auch heute noch. Mit ein wenig Einarbeitung findet man sich schnell in der Sprache zurecht. Selbst umfangreiche Datenanalysen lassen sich ohne große Programmierkenntnisse durchführen und auch darstellen. Schließlich ist Matlab ein Gesamtpaket, das auch eine grafische und interaktive Benutzeroberfläche enthält. Umfangreiche Mathematikkenntnisse sind dennoch Voraussetzung für eine zufriedenstellende Nutzung.
• Vielseitigkeit: In den für sie vorgesehenen Bereichen überzeugt die Sprache als maßgeschneiderte Lösung für die jeweiligen Anforderungen. Durch die unterschiedlichen Toolboxen ist Matlab in der Mathematik, der Datenanalyse, der Biologie, im Ingenieurswesen oder Finanzwesen eine große Hilfe und erleichtert die tägliche Arbeit merklich.
• Geschwindigkeit: Dank seiner Konzentration auf das Wesentliche überzeugt Matlab auch durch eine sehr schnelle Verarbeitung. Analysen werden mit hohem Tempo durchgeführt und dargestellt. Selbst große Datenmengen stellen dabei kein Problem dar. Auch die Code-Erstellung funktioniert mit Matlab sehr zügig. Durch die interaktive Oberfläche werden Fehler schnell erkannt und können umgehend behoben werden.
• Simulink: Simulink ist eine Software, die ebenfalls von The MathWorks vertrieben wird und ausschließlich mit Matlab arbeitet. Das Programm kann Systeme aus den Bereichen Loop Testing, Rapid Prototyping, Robotik, Signalverarbeitung und Steuerungstechnik simulieren. Dabei setzt Simulink auf grafische Blöcke. Das Programm gilt als besonders leistungsfähig und wird von vielen Unternehmen verwendet.
• Community: Matlab ist eine Sprache mit einer beachtlichen und langjährigen Geschichte. Die Community, die sich mit der Programmiersprache beschäftigt, mag nicht so groß sein wie die anderer Sprachen. Dafür handelt es sich aber oft um echte Expertinnen und Experten, die sich Matlab voll und ganz verschrieben haben und dementsprechend auch wertvolle Tipps bei Fehlern, Bugs oder anderen Problemen bieten können.

Nachteile von Matlab

• Kosten: Matlab ist eine proprietäre Software. Zwar können sich die Kosten gerade für Unternehmen durchaus lohnen, viele andere Sprachen sind allerdings komplett kostenlos. Vor allem Einsteiger und Einsteigerinnen, die lediglich das Programmieren lernen möchten, dürften daher eher zu einer Alternative greifen, zumal es kostenlose Optionen mit ähnlichen Schwerpunkten gibt. Auch die unterschiedlichen Toolboxen werden in der Regel einzeln berechnet. So kommt es, dass Lizenzen nur selten von privaten Nutzerinnen und Nutzern erworben werden.
• Portabilität: Der kostenpflichtige Ansatz führt auch zu Einschränkungen der Portabilität. Zwar ist es grundsätzlich möglich, Matlab auf mehr als einem Rechner zu nutzen, die Optionen sind allerdings limitiert. Ihr Code ist daher häufig nur auf einer Maschine aufrufbar. Und die MCR-App (Matlab Component Runtime) hat leider einige Einschränkungen.
• Funktionen und Algorithmen: Auch wenn der Einstieg in Matlab mit ein wenig Einarbeitung funktionieren sollte, gibt es im weiteren Verlauf einige Hürden, die sich schnell als problematisch erweisen können. Um wirklich zielgerichtet Lösungen zu finden, müssen bereits im Vorfeld die richtigen Funktionen und Algorithmen identifiziert, unter Umständen erworben und schließlich eingesetzt werden. Versäumen Sie dies, kann es erstens sehr teuer werden und zweitens zu empfindlichen Verzögerungen kommen.
• Speicherbedarf: Matlab nutzt einen eher kleinen Arbeitsspeicher, was bei der Bearbeitung umfangreicher Datensätze schnell zu einem Problem werden kann. Der Speicherbedarf steigt dann deutlich an, sodass Engpässe im Vorfeld ausgeschlossen werden müssen, um eine geregelte Nutzung zu ermöglichen.

Die Vor- und Nachteile von Python

Python ist ein ganzes Stück jünger als Matlab und verfolgt insgesamt einen etwas anderen Ansatz. Als Guido van Rossum Python 1991 entwickelte, lag sein Hauptaugenmerk auf der Einfachheit des Codes. Dieser sollte mit wenigen Worten und Zeichen auskommen und bereits bei einem flüchtigen Blick Sinn ergeben. Diesem Grundsatz ist die freie und quelloffene Sprache bis heute treu geblieben. Mittlerweile wird sie von der Python Software Foundation betreut und weiterentwickelt, zahlreiche Nutzerinnen und Nutzer modifizieren sie allerdings ebenfalls für ihre Zwecke. Python arbeitet dynamisch, objektorientiert, wird interpretiert und ist plattformunabhängig.

Vorteile von Python

• Open Source: Einer der größten Vorteile von Python ist der Open-Source-Gedanke. Das bedeutet, dass die Sprache nicht nur vollkommen kostenlos erhältlich ist, sondern dass Nutzerinnen und Nutzer sie auch jederzeit für sich und andere weiterentwickeln können.
• Vielseitigkeit: Das führt zu einer hohen Variabilität. Python findet in zahlreichen Bereichen Verwendung und wird auch von großen Unternehmen wie Google, Spotify oder Netflix genutzt. Privatpersonen oder kleinere Firmen können ebenfalls von der Sprache profitieren, die auch für die Arbeit mit KI, in der Software-Entwicklung und für Webanwendungen verwendet wird.
• Lernkurve: Für schnelle Erfolge und einen optimalen Workflow sorgt der ursprüngliche Ansatz der Sprache. Python ist sehr simpel und übersichtlich aufgebaut. Selbst Anfänger und Anfängerinnen können bereits nach dem ersten Python-Tutorial eigenen Code schreiben und so Projekte umsetzen. Python gilt als die vielleicht einfachste bekannte Programmiersprache und ist trotzdem für zahlreiche verschiedene Anwendungen geeignet.
• Portabilität: Python ist eine sehr flexible Programmiersprache. Das betrifft nicht nur die zahlreichen Verwendungsmöglichkeiten, sondern auch die Unabhängigkeit von jeglichen Betriebssystemen. Es ist problemlos möglich, Code auf einer Plattform zu schreiben und diesen für eine andere zu übernehmen. Auch die gemeinsame Arbeit im Team wird dadurch deutlich verbessert.
• Community: Python besitzt eine riesige Fangemeinde. Die Community entwickelt Python nicht nur stetig weiter, erstellt Dokumentationen und behebt Bugs bereits nach kurzer Zeit. Sie steht auch Neulingen hilfreich zur Seite und erleichtert so den Einstieg noch mehr.

Nachteile von Python

• Geschwindigkeit: Gerade durch den dynamischen Ansatz kann es bei Python zu Tempodefiziten kommen. Für besonders umfangreiche Projekte mit großen Datensätzen ist die Sprache daher häufig nicht geeignet. Alternativen zeigen eine deutlich bessere Performance.
• Erweiterungen: Für die wissenschaftliche Arbeit mit Python benötigen Sie zunächst einige Erweiterungen. Das betrifft verschiedene Pakete wie Numpy oder Scipy und eine integrierte Entwicklungsumgebung. Diese sind zwar kostenlos erhältlich, müssen aber zunächst implementiert werden.
• Mobile Geräte: Für die Arbeit mit mobilen Devices ist Python nicht optimal aufgestellt. Nur wenige Entwicklerinnen und Entwickler setzen bei der Arbeit an Apps auf die Programmiersprache. Es gibt auch keine ursprüngliche Kompatibilität mit mobilen Betriebssystemen wie iOS und Android.

Python vs. Matlab: Welche Unterschiede gibt es?

Nun, da wir beide Sprachen und ihre Eigenheiten angesehen haben, vergleichen wir Python und Matlab direkt miteinander.

Die jeweilige Syntax

Der offensichtlichste Unterschied ist die Syntax der beiden Sprachen. So sieht die grundsätzliche Syntax von Matlab aus:

% A MATLAB program illustrate
% disp function
disp ("Dies ist Matlab")

Eine einfache Ausgabe in Python sieht so aus:

>>> print("Dies ist Python.")

Weitere Unterschiede

• Ökosystem: Python verfügt über einen Interpreter und eine Standardbibliothek. Weitere Komponenten müssen zunächst hinzugefügt werden. Dies betrifft auch die Entwicklungsumgebung. Es gibt auch für die wissenschaftliche Arbeit zahlreiche Erweiterungen. Matlab ist nur im Paket erhältlich, das neben der eigentlichen Sprache die Entwicklungsumgebung beinhaltet. Weitere Funktionen müssen in Form von Toolboxen hinzugebucht werden.
• Weiterentwicklung: Python wird von einer Community stetig bearbeitet und modifiziert. Grundsätzlich haben alle Nutzerinnen und Nutzer die Möglichkeit, die Sprache für ihre Bedürfnisse anzupassen. Änderungen an Matlab werden ausschließlich von The MathWorks vorgenommen.
• Open Source: Der Grund dafür ist, dass Matlab im Gegensatz zu Python nicht Open Source ist. Die Nutzung der Sprache ist nur gegen Bezahlung möglich, und eine Lizenz kann je nach Umfang mehrere tausend Euro kosten. Python ist hingegen immer kostenlos.
• Performance: Matlab ist eine sehr schnelle und leistungsfähige Lösung – zumindest, wenn genügend Speicherplatz vorhanden ist. Python hat hier mitunter Defizite und ist bei der Verarbeitung großer Datenmengen langsamer.
• Lernkurve: Python ist deutlich simpler als Matlab und setzt nur wenige Vorkenntnisse voraus. Zwar ist auch Matlab sehr logisch und verständlich aufgebaut, richtet sich aber vor allem an Menschen mit intensiven Kenntnissen der Mathematik.

Python vs. Matlab: Welche Sprache ist empfehlenswert?

Wer also entscheidet den Vergleich Python vs. Matlab für sich? In den meisten Fällen dürfte die Wahl auf Python fallen. Die Sprache ist sehr viel umfangreicher, einfacher zu lernen und vor allem kostenlos. Nur wenn die Dienste von Simulink gefordert sind, hat Matlab klare Vorteile. Eine vergleichbar gute Alternative findet sich bisher nicht. Grundsätzlich gibt es die Möglichkeit, beide Sprachen zusammen zu nutzen. Kosten und Nutzen sollten dann allerdings vorher genau gegenübergestellt werden.