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GNU Scientific Library

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GNU Scientific Library
最新さいしん版ばん
2.7 / 2021年ねん6月がつ1日にち (3年ねん前まえ) (2021-06-01)
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対応たいおう言語げんご C言語げんご
種別しゅべつ ライブラリ
ライセンス GNU General Public License
公式こうしきサイト www.gnu.org/software/gsl/
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GNU Scientific Library (GSL) は、C言語げんごで記述きじゅつされた科学かがく技術ぎじゅつ計算けいさん関数かんすうのライブラリである。オープンソースであり、GNU General Public Licenseのもとで配布はいふされている。

このプロジェクトは1996年ねんにロスアラモス国立こくりつ研究所けんきゅうじょのDr. M. GalassiとDr. J. Theilerの着想ちゃくそうに始はじまり、計算けいさん物理ぶつりの専門せんもん家集かしゅう団だん（Dr G. Jungman、Dr B. Gough、Dr J. Davies、R. Priedhorsky、Dr M. Booth、Dr F. Rossi、Dr D. Eddelbuettelら）を中心ちゅうしんに作成さくせいされた。

線形せんけい計算けいさんについてはBLASをサポートしており、CBLAS インターフェイスを実装じっそうしている。

Linuxをはじめ、Unix系けいOSを中心ちゅうしんにサポートしている。Microsoft Visual Studio用ようのバイナリもある。

参考さんこう論文ろんぶんのレファレンス、文献ぶんけん等とうも充実じゅうじつしている (リファレンス・マニュアルには日本語にほんご訳やくがある)。リファレンス・マニュアルにはサンプル・コードも多数たすう収録しゅうろくされている。PSPP、Perl Data Language (en)、O2scl[1]などのフリーウェア・プロジェクトでも利用りようされている。

複素数ふくそすう型がたやベクトル／行列ぎょうれつ型がたなどは ANSI C で規定きていされている構造こうぞう体たいで実装じっそうされており、C++ のクラスではない。そのためたとえば、複素数ふくそすうオブジェクト同士どうしの加算かさんが + 演算えんざん子こで行おこなえるようになっている訳わけではなく、加算かさんのための関数かんすう (この場合ばあい gsl_complex_add) を、二ふたつの複素数ふくそすうオブジェクトを引数ひきすうとして呼よばねばならない。なお複素数ふくそすう型がたについて、gsl-2.7 以降いこうで C11に対応たいおうするCコンパイラを用もちい、 ヘッダファイルを適切てきせつにインクルードすれば、gsl_complex 型がたを C11標準ひょうじゅんの複素数ふくそすう型がたと同様どうように扱あつかえるようになった[2]。

拡張かくちょう倍精度ばいせいど以上いじょうの精度せいどにおける計算けいさんは、変数へんすうの内部ないぶ表現ひょうげんが言語げんご仕様しようで標準ひょうじゅん化かされておらず、さらに環境かんきょうに依存いぞんして精度せいどが大おおきく変化へんかするために対応たいおうしていない。

開発かいはつ

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GSL の開発かいはつチームは、GSL が GNUプロジェクトのパッケージであることを明示めいじしており、GSL のコードはすべて誰だれもが自由じゆうに、どんな用途ようとにでも使つかえることを保証ほしょうしている。そのために、プロプライエタリなコードや (たとえば 書籍しょせき Numerical Recipes ISBN 4874085601 などの) GNU の定義ていぎするフリーソフトウェアに該当がいとうしないコードとは対立たいりつした開発かいはつ姿勢しせいをとっている。

2011年ねん現在げんざい、年としに1〜2回かいのメンテナンスリリースによるバグ修正しゅうせい対応たいおうが基本きほんになっている。一方いっぽうでブロックやスライスといったデータ構造こうぞうの有用ゆうよう性せいや C++ 対応たいおうの是非ぜひについての議論ぎろんも ML 上じょうで行おこなわれており、もし議論ぎろんが収束しゅうそくして開発かいはつ陣じんでの合意ごういが形成けいせいされれば将来しょうらいのバージョンで反映はんえいされる可能かのう性せいがあるが、具体ぐたい的てきなスケジュールを考慮こうりょするような段階だんかいではない。

C++ サポート

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GSL は C 言語げんごライブラリであるため、C++のクラスから利用りようできる。しかしメンバー関数かんすうへのポインタは、その型かたが関数かんすうへのポインタとは異ことなる[3]ため、利用りようできない。関数かんすうへのポインタは、静的せいてきに定義ていぎされた関数かんすう (C言語げんごにおける一般いっぱん的てきな関数かんすう定義ていぎによるもの) に対たいして利用りようする必要ひつようがある。

C++から GSL を利用りようするためのラッパーも複数ふくすうあるが、いずれも不完全ふかんぜんであり、どの開発かいはつもあまり活発かっぱつではないか、停止ていししている。GSL のヘルプ・メイリング・リストの議論ぎろん[4]では、ラッパーを使つかわなくても普通ふつうに関数かんすうを呼よぶのに支障ししょうはない、ベクトル用ようにラッパーを作つくって使つかっている、線形せんけい代数だいすうが目的もくてきならEigen[5]がある、などの情報じょうほうが寄よせられている。

なお、Microsoft Visual Studio 2008用ようにまとめられたパッケージが公開こうかいされている[6]。

他たの言語げんごとのバインディング

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FORTRAN から GSL の各かく関数かんすうを利用りようするためのインターフェイスが開発かいはつ中ちゅうであり、βべーた版ばんがリリースされている[7]。またラッパーを自作じさくしたい場合ばあいの情報じょうほうも公開こうかいされている[8]。

GNU Octave から GSL の特殊とくしゅ関数かんすうを利用りようできるパッケージがリリースされている[9]。

GSL のホームページ[10] に紹介しょうかいされているもののうち、現在げんざいも開発かいはつが続つづいている主おもな言語げんごバインディングを以下いかに挙あげる。

プログラム例れい

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ベッセル関数かんすうの値ねを計算けいさんする C プログラムの例れいを以下いかに示しめす[11]。 

#include <stdio.h>
#include <gsl/gsl_sf_bessel.h>

int main(void)
{
  double x = 5.0;
  double y = gsl_sf_bessel_J0(x);
  printf("J0(%g) = %.18e\n", x, y);
  return 0;
}

GNU Make を使つかって上うえのプログラムをコンパイルし、GSL とリンクしようとする場合ばあい、そのコマンドは Makefile ファイル中ちゅうでは以下いかのようになる。 

gcc $(gsl-config --cflags) example.c $(gsl-config --libs)

上うえのコマンドで生成せいせいされた実行じっこうファイルを実行じっこうすると、以下いかのように出力しゅつりょくする。計算けいさん値ちの精度せいどは倍精度ばいせいど実数じっすうである。 

J0(5) = -1.775967713143382920e-01

提供ていきょうする機能きのう

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関連かんれん項目こうもく

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ポータル FLOSS

脚注きゃくちゅう

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[脚注きゃくちゅうの使つかい方かた]
  1. ^ “Object-oriented Scientific Computing Library — o2scl 0.926 documentation”. neutronstars.utk.edu. 2021年ねん12月18日にち閲覧えつらん。
  2. ^ “Complex Numbers — GSL 2.7 documentation”. www.gnu.org. 2021年ねん12月18日にち閲覧えつらん。
  3. ^ pointer to member function (英語えいご)
  4. ^ C++ラッパーの有無うむに関かんする質問しつもんと返答へんとう (英語えいご)
  5. ^ Eigen ホームページ (英語えいご)
  6. ^ GSL Visual Studio 移植いしょく版ばん
  7. ^ http://www.lrz-muenchen.de/services/software/mathematik/gsl/fortran/index.html FGSL: A Fortran interface to the GNU Scientific Library (英語えいご)]FGSL 原著げんちょ論文ろんぶん (英語えいご)
  8. ^ Fortranでgsl (日本語にほんご)
  9. ^ GNU Octave の `gsl' パッケージ
  10. ^ GSL のホームページ (英語えいご)
  11. ^ オンライン・マニュアル中ちゅうのサンプル・プログラム

関連かんれん書籍しょせき

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  • Mark Galassi, Jim Davies, James Theiler, Brian Gough, Gerard Jungman, Michael Booth, Fabrice Rossi (2001). Gnu Scientific Library Reference Manual, (English), Network Theory Ltd. ISBN 978-0-9541617-0-5 .

外部がいぶリンク

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