Просмотр кода страницы GNU Octave/Короткое знакомство с GNU Octave

Это руководство рассказывает о том, как установить, запустить и использовать ''GNU Octave'', а также о том, как сообщать об ошибках.

''GNU Octave'' — высокоуровневый язык программирования, предназначенный прежде всего для численных расчётов. Он предоставляет удобный интерфейс командной строки для численного решения линейных и нелинейных задач, а также для выполнения других численных экспериментов.

Кроме того, ''GNU Octave'' — свободно распространяемое программное обеспечение. Вы можете распространять и изменять его в соответствии с ''GNU General Public License'', опубликованной ''Free Software Foundation''.

Этот документ соответствует версии 2.9.12+.

= Запуск Octave =

На большинстве систем ''Octave'' можно запустить, набрав в командной строке команду «octave»: 
<syntaxhighlight lang=matlab>
octave
</syntaxhighlight>
Octave отобразит начальное сообщение, затем приглашение командной строки сообщит о готовности программы к вводу. Сразу после этого вы можете приступить к вводу команд. Приглашание выглядит следующим образом:

<syntaxhighlight lang=matlab>
octave:1>
</syntaxhighlight>

Если у вас возникли проблемы, вы можете просто прервать ''Octave'' нажав '''«Ctrl-C»''' (далее для краткости пишется '''«C-c»''').
{{Info|Обозначение '''«C-c»''' говорит о том, что удерживая клавишу '''«Ctrl»''' нужно нажать клавишу '''«c»'''.}}

Чтобы выйти из ''Octave'', наберите «quit» или «exit» в командной строке:

<syntaxhighlight lang=matlab>
octave:1> quit
</syntaxhighlight>

или

<syntaxhighlight lang=matlab>
octave:1> exit
</syntaxhighlight>

В системах, которые поддерживают контроль над заданиями, можно приостановить ''Octave'', послав ему сигнал ''SIGTSTP'', обычно для этого нужно нажать '''«C-z»'''.

= Простейшие примеры =
Следующие главы описывают все возможности ''Octave'' в подробностях, но прежде чем начать их изучение, может оказаться полезным рассмотрение нескольких примеров с демонстрацией некоторых возможностей ''Octave''.

Если вы новичок в Octave, я бы рекомендовал вам начать обучение с рассмотрения этих примеров. Строки, содержащие пометки типа '''«octave:13>»''' — строки ввода, которые должны заканчиваться нажатием клавиши «'''Enter'''». После нажатия этой клавиши ''Octave'' либо выдаст ответ либо построит график.

== Создание матрицы ==
Чтобы создать новую матрицу и сохранит её в переменной, введите команду:
<syntaxhighlight lang=matlab>
octave:1> A = [ 1, 1, 2; 3, 5, 8; 13, 21, 34 ]
</syntaxhighlight>

''Octave'' выведет на экран матрицу с аккуратно выровненными колонками. Если команду закончить «;», то ''Octave'' не будет выводить результат команды. Например, команда:
<syntaxhighlight lang=matlab> 
octave:2> B = rand (3, 2);
</syntaxhighlight>
создаст матрицу с 3 строками и 2 столбцами, элементы которой примут случайные значения в промежутке между нулём и единицей.

Чтобы отобразить значение любой переменной, просто напишите имя переменной. Например, чтобы отобразить значения, хранящиеся в матрице B, наберите команду:
<syntaxhighlight lang=matlab>
octave:3> B
</syntaxhighlight>

== Арифметические операции с матрицами ==

Octave использует удобную форму записи операторов для представления арифметических операций над матрицами. Например, чтобы умножить матрицу '''A''' на число, наберите команду:
<syntaxhighlight lang=matlab>
octave:4> 2 * A
</syntaxhighlight>

Чтобы перемножить две матрицы '''A''' и '''B''', наберите команду:
<syntaxhighlight lang=matlab>
octave:5> A * B
</syntaxhighlight>

Для того, чтобы выполнить матричное произведение матрицы '''A''' на транспонированную матрицу '''A''' (A * transpose(A)), наберите команду:
<syntaxhighlight lang=matlab>
octave:6> A * A'
</syntaxhighlight>

== Решение линейных уравнений ==

Для решения системы линейных уравнений <math>~A*X=B</math>, используйте оператор левого деления «\»:
<syntaxhighlight lang=matlab>
octave:7> A \ B
</syntaxhighlight>

Если матрица коэффициентов вырождена, программа выведет сообщение о предупреждении и вычислит решение минимальной нормы.

== Интегрирование дифференциальных уравнений ==

''Octave'' имеет встроенные функции для решения нелинейных дифференциальных уравнений вида <math>~\frac {dx}{dt} = f(x,t)</math> и начальными условиями <math>~x(t_0)=x_0</math>.

Чтобы ''Octave'' смогла проинтегрировать уравнения такого вида, вы должны сперва определить функцию <math>~f(x,t)</math>. Это несложно сделать. Тело функции можно ввести прямо в командную строку. Например, следующие команды определяют правые части двух нелинейных дифференциальных уравнений. Заметьте, что пока вы вводите функцию, ''Octave'' изменяет вид приглашения командной строки, чтобы напомнить вам о том, что в данный момент происходит ввод функции.

<syntaxhighlight lang=matlab>
octave:8> function xdot = f (x, t)
>
>  r = 0.25;
>  k = 1.4;
>  a = 1.5;
>  b = 0.16;
>  c = 0.9;
>  d = 0.8;
>
>  xdot(1) = r*x(1)*(1 - x(1)/k) - a*x(1)*x(2)/(1 + b*x(1));
>  xdot(2) = c*a*x(1)*x(2)/(1 + b*x(1)) - d*x(2);
>
>  endfunction
</syntaxhighlight>

Задаём начальные условия:
<syntaxhighlight lang=matlab>
x0 = [1; 2];
</syntaxhighlight>

Задаём вектор аргументов <math>~t</math> (первый элемент вектора аргументов соответствует начальным условиям, записанным выше):
<syntaxhighlight lang=matlab>
t = linspace (0, 50, 200)';
</syntaxhighlight>

Теперь вводим простую команду для интегрирования дифференциальных уравнений:
<syntaxhighlight lang=matlab>
x = lsode ("f", x0, t);
</syntaxhighlight>

== Графический вывод ==

[[Файл:GNU Octave example for wikibooks.svg|thumb|График, сохранённый в векторном формате [[w:SVG|SVG]]]]

Чтобы вывести на экран графическое представление решения предыдущего примера, воспользуйтесь командой:
<syntaxhighlight lang=matlab>
plot (t, x)
</syntaxhighlight>

Если вы пользуетесь графическим интерфейсом, ''Octave'' автоматически создаст отдельное окно для графика.

Чтобы сохранить график, построенный на экране, воспользуйтесь командой '''«print»'''. Например:
<syntaxhighlight lang=matlab>
print -deps foo.eps
</syntaxhighlight>

создаст файл с именем '''''foo.eps''''' в формате [[w:Encapsulated PostScript|EPS]], содержащий построенный график. Команда:
<syntaxhighlight lang=matlab>
help print
</syntaxhighlight>

выдаст дополнительную информацию о параметрах команды '''«print»''', а также о файлах различных форматов, в которых можно сохранять полученные графики.

== Редактирование в командной строке ==
Используя командную строку ''Octave'', вы можете вызвать, исправить и повторить предыдущие команды с помощью ''Emacs''-подобных или ''vi''-подобных команд редактирования. По умолчанию используются клавиатурные привязки к командам в стиле ''Emacs''. Например, чтобы вызвать предыдущую команду, нажмите '''«C-p»'''. Нажатие '''«C-n»''' позволит перемещаться по истории введённых команд в прямом направлении. Нажатие клавиш '''«C-f»''' и '''«C-b»''' перемещает курсор ввода командной строки вправо и влево соответственно, и т. д.

Полное описание возможностей команд редактирования даётся в разделе «Редактирование командной строки».

== Справка и документация ==
''Octave'' имеет обширную справочную информацию, доступ к которой можно получить из командной строки ''Octave''.

Для получения справочной информации, вы должны знать имя команды, о которой требуется получить справку. Имя функции может быть не всегда очевидным, хороший способ — набрать для начала команду '''«help»'''. Она покажет все операторы, зарезервированные слова, функции, встроенные переменные и функции файлов. Другой способ — выполнить поиск с помощью функции '''«lookfor»'''. Эта функция описывается в разделе «Получение помощи».

После того, как вам станет известно имя функции, о которой вы хотите получить справку, введите его в качестве аргумента команды '''«help»'''. Например:

<syntaxhighlight lang=matlab>
help plot
</syntaxhighlight>

отобразит справку для функции '''«plot»'''.

Для вывода на экран информации, которая не может полностью на нём поместиться, Octave использует пейджеры на подобие ''less'' и ''more''. Нажатие '''«Enter»''' выводит следующую строку, '''«Пробел»''' — следующую страницу. Клавиша '''«q»''' закрывает пейджер.

= Соглашения =
Этот раздел объясняет типографические соглашения, используемые в этом руководстве. Возможно вы захотите пропустить этот раздел и вернуться к нему позже.

== Шрифты ==
{| class="wikitable"
|-
! Что обозначается
! Как обозначается
|-
| Пример кода Octave
| <syntaxhighlight lang=matlab>svd (a)</syntaxhighlight>
|-
| Имена, представляющие аргументы и <br> метасинтаксические переменные
| ''первый-номер''
|-
| Команды командной строки оболочки
| <syntaxhighlight lang=bash>`octave --no-init-file'</syntaxhighlight>
|-
| Команды командной строки Octave
| <syntaxhighlight lang=matlab>foo --bar --baz</syntaxhighlight>
|-
| Клавиши клавиатуры
| '''«Любая клавиша»'''
|}

== Запись вычислений ==
В примерах, рассмотренных в данном руководстве, результаты выражений, которые вы вычисляете отмечаются символами „=>“. Например:

<syntaxhighlight lang=matlab>
sqrt (2)
     => 1.4142
</syntaxhighlight>

Эту запись можно интерпретировать как: «Корень из двух равен 1.4142».

В некоторых случаях, матричные значения, возвращаемые выражениями, отображаются следующим образом:

<syntaxhighlight lang=matlab>
[1, 2; 3, 4] == [1, 3; 2, 4]
     => [ 1, 0; 0, 1 ]
</syntaxhighlight>

А в других случаях, чтобы наглядно показать результат, так:

<syntaxhighlight lang=matlab>
eye (3)
     =>  1  0  0
         0  1  0
         0  0  1
</syntaxhighlight>

Иногда, чтобы помочь описать одно выражение, показывается другое выражение, которое возвращает идентичный результат. Точное соответствие выражений отображается с помощью символа '=='. Например:

<syntaxhighlight lang=matlab>
rot90 ([1, 2; 3, 4], -1)
==
rot90 ([1, 2; 3, 4], 3)
==
rot90 ([1, 2; 3, 4], 7)
</syntaxhighlight>

== Форматированный вывод ==
Большинство приведенных здесь примеров отображают результат своей работы на дисплее сразу после их выполнения. Выводимое на дисплей значение отображено после знака `-|'. Значение возвращенное в результате выполнения выражения, приведенного ниже, приведено после знака `=>'.

Пример:

<syntaxhighlight lang=matlab>
printf ("foo %s\n", "bar")</syntaxhighlight>
     -| foo bar
     => 1

== Сообщения об ошибках ==
Примеры сообщений об ошибках. Как правило сообщение об ошибке отображаются в терминале. Сообщения об ошибках выводятся на следующую строку, обозначается обычно красным цветом:

<syntaxhighlight lang=matlab>
struct_elements ([1, 2; 3, 4])
error: struct_elements: wrong type argument `matrix'
</syntaxhighlight>

== Format of Descriptions ==

[[Категория:GNU Octave |Краткое введение в GNU Octave]]