A.1.2 Матрицы и массивы в файлах Oct

Octave поддерживает ряд различных классов массивов и матриц, большинство из которых основаны на классе Array. Исключение составляют типы разреженных матриц, обсуждаемые отдельно ниже. Существует три основных типа матриц:

Matrix

Класс матриц двойной точности, определенный в dMatrix.h

ComplexMatrix

Класс матриц комплексных чисел, определенный в CMatrix.h

BoolMatrix

Класс матриц булевых значений, определенный в boolMatrix.h

Это основные двумерные типы матриц Octave. Кроме того, существуют несколько типов многомерных массивов, включая

NDArray

Класс массивов двойной точности, определенный в dNDArray.h

ComplexNDarray

Класс массивов комплексных чисел, определенный в CNDArray.h

boolNDArray

Класс массивов булевых значений, определенный в boolNDArray.h

int8NDArray

int16NDArray

int32NDArray

int64NDArray

Классы массивов со знаками 8, 16, 32 и 64 бит, определенные в int8NDArray.h, int16NDArray.h и т. д.

uint8NDArray

uint16NDArray

uint32NDArray

uint64NDArray

Классы массивов без знака 8, 16, 32 и 64 бит, определенные в uint8NDArray.h, uint16NDArray.h и т. д.

Существует несколько основных способов создания матриц или многомерных массивов. Используя класс Matrix в качестве примера, можно

• Создать пустую матрицу или массив с помощью пустого конструктора. Например:

  Matrix a;

  Это можно использовать для всех типов матриц и массивов.

• Определить размерности матрицы или массива с помощью dim_vector, который имеет те же характеристики, что и вектор, возвращаемый из size. Например:

  dim_vector dv (2, 3);  // 2 rows, 3 columns
  Matrix a (dv);

  Это можно использовать для всех типов матриц и массивов.

• Определить количество строк и столбцов в матрице. Например:

  Matrix a (2, 2)

  Этот конструктор можно использовать только с типами матриц.

Все эти типы имеют ряд основных методов и операторов. Многие похожи на функции, существующие в интерпретаторе. Выбор полезных методов включает

Метод: T& operator () (octave_idx_type)

Метод: T& elem (octave_idx_type)

Оператор () или метод elem позволяют считывать или устанавливать значения матрицы или массива. Эти методы принимают один аргумент типа octave_idx_type, который представляет собой индекс в матрице или массиве. Кроме того, тип матрицы позволяет использовать двухаргументные версии оператора () и метода elem, предоставляя строковый и столбцовый индекс значения для получения или установки.

Обратите внимание, что эти функции выполняют значительную проверку ошибок, и поэтому в некоторых случаях пользователь может предпочесть напрямую получить доступ к данным массива или матрицы с помощью метода fortran_vec , описанного ниже.

Метод: octave_idx_type numel (void) const

Общее количество элементов в матрице или массиве.

Метод: size_t byte_size (void) const

Количество байтов, используемых для хранения матрицы или массива.

Метод: dim_vector dims (void) const

Размерности матрицы или массива в значениях типа dim_vector.

Метод: int ndims (void) const

Количество измерений матрицы или массива. Матрицы всегда 2-мерные, но массивы могут быть N-мерными.

Метод: void resize (const dim_vector&)

Метод: void resize (nrows, ncols)

Метод, принимающий аргумент типа dim_vector, или, в случае матрицы, два аргумента типа octave_idx_type, определяющие количество строк и столбцов в матрице.

Метод: T* fortran_vec (void)

Этот метод возвращает указатель на основанные данные матрицы или массива, чтобы их можно было манипулировать непосредственно, либо в Octave, либо внешней библиотекой.

Операторы, такие как +, -, или *, могут использоваться с большинством типов матриц и массивов. Кроме того, есть ряд методов, интересных только для матриц, таких как transpose, hermitian, solve, и т. д.

Типичный способ извлечения матрицы или массива из входных аргументов функции DEFUN_DLD выглядит следующим образом

#include <octave/oct.h>

DEFUN_DLD (addtwomatrices, args, , "Add A to B")
{
  if (args.length () != 2)
    print_usage ();

  NDArray A = args(0).array_value ();
  NDArray B = args(1).array_value ();

  return octave_value (A + B);
}

Чтобы избежать ошибок сегментации, приводящих к завершению работы Octave, эта функция явно проверяет, достаточно ли доступно аргументов, прежде чем обращаться к этим аргументам. Затем она получает два многомерных массива типа NDArray и складывает их. Обратите внимание, что метод array_value вызывается без использования метода is_matrix_type. Если при попытке извлечь значение произойдет ошибка, Octave выведет сообщение и бросит исключение. Причина предпочтения этой структуры кодирования заключается в том, что аргументы могут быть типом, который не является NDArray, но для которого было бы логично преобразовать их в один. Метод array_value позволяет выполнить это преобразование прозрачно, когда это возможно. Если вам нужно перехватывать такие ошибки и выполнять какие-либо действия по очистке или другие операции, вы можете перехватить исключение octave_execution_error.

A + B, действуя на двух объектах NDArray, возвращает NDArray, который преобразуется в octave_value при возврате из функции. Пример использования этой демонстрационной функции:

addtwomatrices (ones (2, 2), eye (2, 2))
      ⇒  2  1
          1  2

Ниже приведен список основных типов Matrix и Array, методы их извлечения из octave_value, и соответствующий заголовочный файл.