A.1.2 Матрицы и массивы в Oct-файлах

Octave поддерживает несколько различных классов массивов и матриц, большинство из которых основаны на классе Array. Исключение составляют разреженные матрицы, рассматриваемые отдельно ниже. Существуют три основных типа матриц:

Matrix

Класс матриц с двойной точностью, определённый в dMatrix.h

ComplexMatrix

Класс комплексных матриц, определённый в CMatrix.h

BoolMatrix

Класс логических матриц, определённый в boolMatrix.h

Это основные двумерные типы матриц Octave. Кроме того, существуют различные типы многомерных массивов, в том числе

NDArray

Класс массивов с двойной точностью, определённый в dNDArray.h

ComplexNDarray

Класс комплексных массивов, определённый в CNDArray.h

boolNDArray

Класс логических массивов, определённый в boolNDArray.h

int8NDArray

int16NDArray

int32NDArray

int64NDArray

Классы знаковых массивов разрядностью 8, 16, 32 и 64 бита, определённые в int8NDArray.h, int16NDArray.h и т. д.

uint8NDArray

uint16NDArray

uint32NDArray

uint64NDArray

Классы беззнаковых массивов разрядностью 8, 16, 32 и 64 бита, определённые в uint8NDArray.h, uint16NDArray.h и т. д.

Существует несколько основных способов создания матриц или многомерных массивов. На примере класса Matrix можно

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

  Matrix a;

  Этот способ можно использовать для всех типов матриц и массивов.

• Задать размеры матрицы или массива с помощью dim_vector, обладающего теми же характеристиками, что и вектор, возвращаемый size. Например:

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

  Этот способ можно использовать для всех типов матриц и массивов.

• Задать количество строк и столбцов матрицы. Например:

  Matrix a (2, 2)

  Этот конструктор можно использовать только для типов матриц.

Все эти типы имеют ряд общих базовых методов и операторов. Многие из них похожи на функции, существующие в интерпретаторе. К полезным методам относятся

Метод: T& operator () (octave_idx_type)

Метод: T& elem (octave_idx_type)

Оператор () или метод elem позволяют читать или задавать значения матрицы или массива. Эти методы принимают один аргумент типа octave_idx_type, который задаёт индекс в матрице или массиве. Кроме того, тип матрицы поддерживает варианты оператора () и метода elem с двумя аргументами, задающими индексы строки и столбца значения, которое нужно получить или задать.

Обратите внимание, что эти функции выполняют существенные проверки ошибок, поэтому в некоторых случаях пользователю может быть удобнее обращаться к данным массива или матрицы напрямую через метод fortran_vec, описанный ниже.

Метод: octave_idx_type numel () const

Общее количество элементов в матрице или массиве.

Метод: size_t byte_size () const

Количество байтов, используемых для хранения матрицы или массива.

Метод: dim_vector dims () const

Размерности матрицы или массива в виде значения типа dim_vector.

Метод: int ndims () const

Количество измерений матрицы или массива. Матрицы всегда двумерны, а массивы могут иметь N измерений.

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, задающих количество строк и столбцов матрицы.

Метод: T * fortran_vec ()

Этот метод возвращает указатель на базовые данные матрицы или массива, чтобы их можно было изменять напрямую — в Octave или с помощью внешней библиотеки.

Для большинства типов матриц и массивов можно использовать такие операторы, как +, - или *. Кроме того, существует ряд методов, представляющих интерес только для матриц, например transpose, hermitian, solve и т. д.

Обычно матрицу или массив извлекают из входных аргументов функции DEFUN_DLD 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 предотвратить аварийное завершение Octave из-за ошибок сегментации, эта функция явно проверяет наличие достаточного количества аргументов перед обращением к ним. 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 возникает ошибка, Octave выведет сообщение и выбросит исключение. Такой способ кодирования предпочтителен, поскольку аргументы могут иметь тип, отличный от NDArray, но их можно преобразовать в этот тип. Метод array_value позволяет при возможности выполнить это преобразование прозрачно. Если необходимо перехватывать такие ошибки и выполнять очистку или другие действия, можно перехватить исключение octave_execution_error.

A + B при работе с двумя объектами NDArray возвращает объект NDArray, который при возврате из функции приводится к типу octave_value. Пример использования этой демонстрационной функции:

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

Ниже приведён список основных типов Matrix и Array, методов извлечения этих типов из octave_value и соответствующих заголовочных файлов.