GNU Octave

Octaveの開発は1988年頃に始まり、当初は化学反応器設計に関する授業用ソフトウエアとして作られた。その後、1992年からジョン・イートン (John W. Eaton) によって本格的な開発が始まった。アルファ版のリリースは1993年1月4日に、正式版 (ver. 1.0) は翌年の1994年2月17日にリリースされた。以降、2007年12月21日にバージョン3.0が、2015年5月29日にはバージョン4.0がリリースされた。

Octaveという名称はイートンの指導教官であった元オレゴン州立大学教授のオクターブ・レヴェンシュピール（Octave Levenspiel、反応工学）に由来する^[9]。

当初は個人的な利用を目的としていたが、現在では学術分野や産業分野でも利用されている。例えば、米国ピッツバーグ・スーパーコンピューティング・センター (Pittsburgh supercomputing center) では、社会保障番号を推測する攻撃手法の脆弱性評価に用いられた^[10]。

ユーザインタフェースは長らくCUIのみであったが、3.8.0からはGUIが導入された^[11]。

• MATLAB 互換のインタプリタを実装しており、GUIの開発環境もそろっている。
• C++とSTLを用いる。
• C/C++言語の自作プログラムをコンパイルし、Oct-fileとよばれる形式で呼び出せる。
• Octave 4.0からグラフィックはOpenGL graphics with Qt widgetsを用いる。それ以前はgnuplot。
• 行列計算でBLASを呼び出しているため高速かつ信頼性が高い。
• Octave 4.0からOpenMPがデフォルトで有効になっており、システムにこれが実装されている場合、計算の高速化が期待できる。

Octaveは対話形式で各種コマンドを入力する事で数値計算する。入力途中にタブを入力すると関数名、変数名、ファイル名等を補完する機能（Bashのタブ補完 (en) と同様の）がある。また、それまでに入力されたコマンドラインが保存されており、必要に応じて修正し再実行できるヒストリ機能もある。

対話形式で用いられるコマンドをスクリプト化しプログラミング言語のように扱う事ができる。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る。またUNIXのシステムコールもいくつか利用できる^[12]。しかし関数呼び出しで引き数の参照渡しはサポートされていない^[13]。

スクリプトでは多数の行列演算子が利用できる。また多種多様なデータ構造を利用できる他、3.2以降のバージョンではオブジェクト指向が付加された。

Octaveの文法はMATLABと非常によく似ており、少し注意してプログラミングすることでOctaveとMATLABの両方で実行できるスクリプトを書くことができる^[14]。

OctaveはGNU General Public Licenseによって公開されているため、その改変、複製、利用は自由である^[9]。Octaveは多くのUNIXやUnix系プラットフォーム、macOS、Windows で実行できる^[15]。

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

   1   2
   3   4

octave:4> x.c
ans = string
octave:5> x
x =
{
  a =  1
  b =

     1   2
     3   4

  c = string
}

unwind_protect
   body
unwind_protect_cleanup
   cleanup
end_unwind_protect

try
   body
catch
   exception_handling
end

function s = plus (varargin)
   if (nargin==0)
      s = 0;
   else
      s = varargin{1} + plus (varargin{2:nargin});
   end
end

function varargout = multiassign (data)
   for k=1:nargout
      varargout{k} = data(:,k);
   end
end

#include <octave/oct.h>
...
ColumnVector NumRands(2);
NumRands(0) = 10;
NumRands(1) = 1;
octave_value_list f_arg, f_ret;
f_arg(0) = octave_value(NumRands);
f_ret = feval("rand",f_arg,1);
Matrix unis(f_ret(0).matrix_value());

OctaveはMATLABとの互換性を重要視しており、多くのMATLAB用プログラムは修正なし、もしくは最小限の修正でOctave上でも動作する。

両者の主な共通点は以下の通りである：

1. 行列を基本なデータ形式として扱う
2. 複素数に対応している
3. 強力な組み込み関数とライブラリを備える
4. ユーザ定義関数によって機能を拡張できる

両者の相違点は公式サイトのFAQにまとめられており^[17]、一例として以下のような特徴がある：

1. % のほか # もコメントとして扱われる
2. ++、--、+=、*=、/= などのC言語風の演算子が使用できる
3. [1:10](3) のように、一時的な配列に対して直接要素を参照できる
4. ' のほか " を用いて文字列を定義できる

• 数値解析ソフトウェア
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  • FreeMat
  • MATLAB
  • Scilab