Octave程序設計（簡體書）

Octave為GNU項目下的開源軟件，旨在解決線性和非線性的數值計算問題。本書由淺入深，全面講解Octave的功能及編程方法，幫助讀者盡快掌握Octave的應用技巧。

本書共14章，層次分明，將複雜的軟件體系分解為運算符、數據類型、數據格式等方面，分類進行詳細講解，並提供大量實用程序示例，讓讀者不僅可以在學習過程中減小阻礙，在實際的科學研究中也方便查找。最後一章講解Octave高級應用，內容覆蓋全面。

本書針對零基礎的讀者，有Octave或者MATLAB經驗的程序設計人員也可以學到很多Octave獨有的特性。

於紅博，曾在某世界500強公司擔任測試開發工程師，參與內部框架的維護和開發。主要涉及科學計算、圖像處理、自動化系統設計、模式識別、神經網絡等分支的算法設計和程序設計領域。在業余時間愛好編寫、審閱及完善開源軟件，對於開源軟件的發展做出了一定的貢獻。

前言

隨著開源軟件的不斷發展，科學計算領域已經掀起了去付費化的浪潮，而Octave作為開源科學計算軟件的佼佼者，也被國內頂尖學府和研究院所所青睞。Octave作為一款久經考驗的軟件，其在發展過程中也吸收了眾多來自其他語言的先進特性，使得任何有編程經驗的人在接觸到Octave時都會有自己熟悉的那一部分特性。

作者依據多種編程語言的編程經驗和在科學計算領域的積累，對Octave的上千個封裝函數加以精挑細選，博采其他編程語言的經典概念，配合Octave編程的基礎知識進行分類總結，力求讀者可以由淺入深地理解Octave的奧妙。對於一些不常用而難以理解的部分，如正則表達式，作者只能忍痛割愛，不把它們收錄在本書當中。

為了讓在科學計算領域之內的讀者能夠快速入門，本書提供了和多種學科相關的實用例子，可以讓不懂編程的讀者也能“拿來就用”，在處理實際問題時可以將本書用作工具書，隨時翻閱，隨時適用。

為了讓在編程領域之內的讀者能夠快速上手，本書在講解Octave編程的基礎知識時額外增加“增、刪、改、查”相關的內容，起到“一通百通”的效果，輕鬆代入自己已有的編程經驗，從而輕鬆學會Octave的基礎知識。

為了讓初學者能夠快速入門，本書在章節及內容編排上採用合理的順序，令讀者循序漸進，從零開始學習。本書從Octave的初級應用到Octave的高級應用都有內容上的覆蓋，又給出不同領域內的實用例子，真正做到實用、易用、好用。

第1章和第2章講解了Octave的概述內容和與安裝相關的知識。Octave擁有悠久的歷史和多種安裝方式。讀者也可以根據自己的需求確定自己的安裝方式。

第3章講解了運算符與輸入輸出。由於Octave是一款面向科學計算的編程工具，所以Octave支持更多的運算符號(如左除號等)，這對沒有進入過科學計算領域的程序員而言可以說是一個不小的挑戰。對於輸入輸出而言，Octave也擁有二十余種輸入輸出方式，以便用戶在合適的場合中調用合適的輸入輸出函數。本書將運算符和輸入輸出知識合並為一章，可見作者對於運算符的重視程度非常高。

第4章講解了與數據類型相關的知識，第5章講解了與數據格式相關的知識。數據格式這一章為方便程序員學習Octave，特地以增、刪、改、查的思維將Octave的數據處理函數歸類排序，程序員可以配合不同種類的數據類型快速學會Octave的基本數據處理。

第6章講解了與Octave簡單運算相關的知識。本章先講解了矩陣自動擴展特性。矩陣自動擴展特性是Octave為方便矩陣運算設計的一個特性，使用起來非常方便，所以讀者在進行數字運算時建議盡量使用矩陣格式。本章還講解了簡單運算。在進行簡單運算時，只需使用運算符號，或者簡單調用一個函數便可以完成運算，無須數據處理及多餘的程序設計。

第7章講解了與腳本相關的知識，讀者可以學會如何編寫腳本。本章先從命名規則開始講解，然後講解腳本的組成結構，至此讀者已經可以構造出來一個腳本了。最後，本章還講解了消除歧義的方式和腳本運算流程，確保讀者設計出來的腳本可以正確運行。

第8章講解了與函數相關的知識。本章先從命名規則開始講解，再講解函數的定義方式，然後講解參數列表，確保讀者可以設計一個可用的函數。本章在此之後還包含函數的設計方法，真正教會讀者如何設計函數邏輯。本章還講解了幾種特殊類型的函數，最後講解了函數的重載方法。

第9章講解了與句柄相關的知識。本章先從句柄的含義開始講解，又講解了句柄的用途、句柄的特性和常用用法。

第10章講解了矩陣操作方法。在實際應用中，矩陣相比於其他數據包裝格式擁有更廣泛的用途，因此矩陣也包括一些額外的用法，例如生成實例矩陣、生成特殊矩陣等，這些用法是元胞等數據格式所不具備的。在科學計算領域還有一個稀疏矩陣的概念，對矩陣的存儲空間進行壓縮，只存儲非0元素而不存儲0元素。對於稀疏矩陣的用法，本章也有詳細講解。

第11章講解了與GUI控件相關的知識。本章先講解各種控件的用法，再講解適用於GUI控件的工具函數。

第12章講解了與繪圖相關的知識。本章先講解各種繪圖函數的用法，再講解適用於繪圖函數的工具函數。此外，在繪圖的過程中，還有繪製子圖、重繪等特殊需求，這些需求在本章中也有對應的講解內容。

第13章是Octave的高級應用。雖然本章的內容難度較高，但其中也講解了一些較為常用的用法。

本書專門為讀者分出了兩章，第14章是Octave實用例子，第15章是“商道之我是飯店經理”，用於向讀者提供實際的用例。這兩章的側重點不同，在第14章中，從字母大小寫轉換開始講解，由淺入深地講解了多種Octave的實際用例。這些用法涵蓋的學科範圍豐富，包含數學學科、計算機學科、自動化學科、藝術學科，對於每個學科的用例也有著真實、可運行的代碼與之配合。在第15章中，用一個小故事作為承載，講解一個面向物件的實例。實例從接口類開始，講到業務類的實現方法。本章在此過程中循序漸進，講解了如何通過業務設計實際的數據結構，接著講解了工具類從基類到派生類的演化，然後講解了GUI和業務配合的實際設計方案，最後講解了適配器設計模式在業務當中的應用。雖然本章對綜合代碼能力要求較高，但由於本章配合了一個小故事，因此讀者在學習本章知識的時候不會感到乏味，甚至會感覺本章引人入勝。

限於本人的水平和經驗，書中難免存在疏漏，懇請專家及讀者批評指正。

於紅博

2021年8月於上海

本書源代碼下載