GNU Octave

GNU Octave：MATLAB互換の数値解析プラットフォーム

GNU Octaveは、数値解析を主な目的とした高水準プログラミング[[言語]]です。MATLABとの互換性を重視しており、MATLABの代替として利用できます。オープンソースソフトウェアであり、GNU General Public Licenseの下で自由に利用、配布、改変が可能です。

開発の経緯

Octaveの開発は1988年頃に始まり、当初は化学反応器設計の授業のために作成されました。1992年からはジョン・イートン (John W. Eaton) が開発を引き継ぎ、1994年にバージョン1.0がリリースされました。名前の由来は、イートンの指導教官であったオクターブ・レヴェンシュピール教授（反応工学）にちなんでいます。

当初は個人的な利用を目的としていましたが、現在では学術研究や産業分野でも広く利用されています。例えば、ピッツバーグ・スーパーコンピューティング・センターでは、大規模並列計算による社会保障番号の脆弱性検証に用いられました。

特徴

MATLAB互換性: MATLABと互換性の高いインタプリタを実装しており、多くのMATLABプログラムを修正なしで実行できます。
GUI環境: バージョン3.8.0からGUIが搭載され、より直感的な操作が可能になりました。
C++とSTL: C++とSTLを用いて開発されており、高度な数値計算処理を実現しています。
拡張性: C/C++で作成したプログラムをOct-fileとして呼び出すことができ、機能を拡張できます。
OpenGLグラフィックス: Octave 4.0からは、OpenGL graphics with Qt widgetsを用いてグラフィック表示を行います。
高速な行列計算: BLASを呼び出すことで、高速かつ信頼性の高い行列計算が可能です。
* OpenMP対応: Octave 4.0からOpenMPがデフォルトで有効になり、並列処理による高速化が期待できます。

対話形式での利用

Octaveは対話形式でコマンドを入力し、数値計算を実行できます。タブ補完機能やヒストリ機能も搭載されており、効率的な作業をサポートします。

プログラミング[[言語]]としての利用

対話形式で用いるコマンドをスクリプト化することで、プログラミング[[言語]]として利用できます。C[[言語]]のような構造化言語であり、C[[言語]]の標準ライブラリに含まれる多くの関数が実装されています。また、UNIXのシステムコールも利用可能です。Octaveの文法はMATLABと非常によく似ており、両方で実行可能なスクリプトを作成できます。

データ構造

Octaveでは、スカラー、行列、文字列など、様々なデータ型を持つ構造体を定義できます。

octave
x.a = 1; x.b = [1, 2; 3, 4]; x.c = "string";

条件判定

条件判定には、短絡評価を行う`&&`および`||`演算子と、短絡評価を行わない`&`および`|`演算子が使用できます。

インクリメント/デクリメント演算子

C[[言語]]と同様の`++`および`--`演算子、`+=`および`-=`演算子が使用可能です。

例外処理

Octaveは、LISPの`unwind_protect`を実装しており、例外処理を記述できます。また、MATLABとの互換性のために`try`と`catch`を使った例外処理も利用可能です。

可変長引数と返り値

関数は可変個の引数を受け取ることができ、`varargin`を使用します。また、`varargout`を使うことで、返り値の数を実行時に決定できます。

C++との統合

C++プログラムからOctaveの関数を呼び出すことが可能です。

MATLABとの互換性

OctaveはMATLABとの互換性を重視しており、多くのMATLABプログラムは修正なしで動作します。主な相違点としては、コメント行の指定方法、C[[言語]]の演算子の使用、配列要素の参照方法、文字列の定義方法などが挙げられます。

まとめ

GNU Octaveは、MATLABと互換性のある強力な数値解析プラットフォームです。オープンソースであり、無償で利用できるため、研究開発、教育、産業など、様々な分野で活用されています。

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