GNU Octave — свободная программная система для математических вычислений , использующая совместимый с MATLAB язык высокого уровня .

Предоставляет интерактивный командный интерфейс для решения линейных и нелинейных математических задач, а также проведения других численных экспериментов. Кроме того, Octave можно использовать для пакетной обработки. Язык Octave оперирует арифметикой вещественных и комплексных скаляров, векторов и матриц, имеет расширения для решения линейных алгебраических задач, нахождения корней систем нелинейных алгебраических уравнений, работы с полиномами, решения различных дифференциальных уравнений, интегрирования систем дифференциальных и дифференциально-алгебраических уравнений первого порядка, интегрирования функций на конечных и бесконечных интервалах. Этот список можно легко расширить, используя язык Octave (или используя динамически загружаемые модули, созданные на Си , C++ , Фортране и других).

Система написана на C++ с использованием стандартной библиотеки шаблонов . Для запуска сценариев используется встроенный интерпретатор. Для создания и отображения графиков можно использовать на выбор gnuplot , встроенный модуль на основе FLTK , или .

Название дано в честь профессора химического машиностроения Октава Левеншпиля .

Язык Octave

Система оснащена собственным интерпретируемым языком с Matlab-подобным синтаксисом, при этом поддерживает большинство основных функций стандартной библиотеки Си, а также основные команды и системные вызовы Unix. С другой стороны, он не поддерживает передачу аргументов по ссылке (особенность дизайна).

Некоторые возможности

Интерфейс командной строки построен с использованием библиотеки GNU Readline , что даёт доступ к таким обычным возможностям последней, как автодополнение по клавише Tab ↹ , история команд и инкрементальный поиск по ней ( Ctrl + R , Ctrl + S ), возможность переопределения клавиш, и так далее. Графический интерфейс до версии 3.8.0 был представлен дополнениями (графики он мог выводить и без них).

Octave Forge — менеджер пакетов-расширений для системы Octave.

Выражения Octave можно вычислять из программ на C++. Для этого в C++ подключается специальная библиотека octave/oct.h. К примеру, фрагмент кода для вычисления rand([9000,1]) :

#include <octave/oct.h>
…
ColumnVector NumRands(2);
NumRands(0) = 9000;
NumRands(1) = 1;
octave_value_list f_arg, f_ret;
f_arg(0) = octave_value(NumRands);
f_ret = feval("rand",f_arg,1);
Matrix unis(f_ret(0).matrix_value());

Параллельные вычисления

В системе имеются средства для организации распределённых вычислений с использованием библиотек bcMPI, MPI Toolbox for Octave (MPITB), octave-parallel_mpi и parallel (ранее octave-parallel), предназначенные для кластерных систем, и модуль parcellfun библиотеки general для обеспечения параллельных вычислений в масштабе «одной машины» (на многоядерных и массово-параллельных системах). Первые три библиотеки обеспечивают интерфейс к наличной инсталляции библиотеки MPI и, насколько возможно, транслируют в Octave (bcMPI — и в MATLAB) синтаксис подмножества вызовов MPI. Соответственно в этих случаях вычисления распределены лишь настолько, насколько это подготовлено программистом, и обеспечиваются в пределах возможностей системной инсталляции MPI. Библиотека parallel, напротив, не требует наличия среды типа MPI или PVM , а обеспечивает распределённость с помощью внутренних средств пакета Octave.

Совместимость с MATLAB

Octave был написан с учётом совместимости с MATLAB и реализует многие его возможности, в том числе:

• матрицы в качестве основных типов данных;
• встроенная поддержка комплексных чисел;
• мощные встроенные математические функции и большие библиотеки функций;
• расширяемость, благодаря возможности создания пользовательских функций.

Но есть и некоторые отличия:

• комментарии могут начинаться как с символа #, так и с символа % ;
• поддерживаются C++-подобные операторы ++ , -- , += , *= , /= ;
• элементы могут быть адресованы без создания новой переменной, например [1:10](3) ;
• данные строкового типа могут быть заданы как символом """, так и символом «'».

В конце 1990-х годов (2-я серия выпусков) производительность Octave существенно уступала по производительности MATLAB ; однако к концу 2000-х годов (3-я серия выпусков) производительности этих пакетов «почти сравнялись», а остающуюся разницу относят наличию в составе MATLAB JIT -компилятора, которого нет в Octave .

Литература

• GNU Octave Manual Version 3 / J.W. Eaton, D. Bateman, S. Hauberg. Network Theory Limited, 2008. 568 p.
• Е. Р. Алексеев, О. В. Чеснокова «Введение в Octave для инженеров и математиков» М. : ALT Linux, 2012. — 368 с.: ил.
• Eddelbüttel, D. Bank of Montreal, Toronto, Canada. Econometrics with Octave / D. Eddelbüttel [Electronic resource]. — Mode of access : . - Date of access : 15.03.2010.
• Octave and Python: High-Level Scripting Languages Productivity and Performance Evaluation / J.C. Chaves [et. al.] [Electronic resource]. — Mode of access : . - Date of access : 15.03.2010.

Ссылки

• (англ.)
• (рус.) , 2010 г.

Примечания