最近研究大數據，用到了NetCDF文件的解析，於是搜索了網絡上的相關資源，記錄一下。
一、概述
NetCDF全稱爲network Common Data Format，中文譯法爲“網絡通用數據格式”，它是由美國大學大氣研究協會的Unidata項目科學家針對科學數據的特點開發的，是一種面向數組型並適於網絡共享的數據描述和編碼標準。
NetCDF和zip、jpeg、bmp文件格式類似，都是一種文件格式的標準。NetCDF文件開始時目的是用於存儲氣象科學中的數據，現在已經成爲許多數據採集軟件生成文件的格式。利用NetCDF可以對網絡數據進行高效地存儲、管理、獲取和分發等操作。由於其靈活性，能夠傳輸海量的面向陣列（array-oriented）數據，目前廣泛應用於大氣科學、水文、海洋學、環境模擬、地球物理等諸多領域。
從數學上來說，netcdf存儲的數據就是一個多自變量的單值函數。用公式來說就是f(x,y,z,...)=value，函數的自變量x,y,z等在netcdf中叫做維(dimension)或座標軸(axis)，函數值value在netcdf中叫做變量(Variables)。而自變量和函數值在物理學上的一些性質，比如計量單位(量綱)、物理學名稱等等在netcdf中就叫屬性(Attributes)。
二、相關網站
NetCDF官方網站：https://www.unidata.ucar.edu/software/netcdf/
github地址：https://github.com/Unidata/netcdf-c
NetCDF指導文檔：https://www.unidata.ucar.edu/software/netcdf/docs/index.html
三、文件格式
NetCDF文件後綴爲.nc，文件中的數據結構包含維(dimensions)、變量(variables)和屬性(attributes)三種描述類型，每種類型都會被分配一個名字和一個ID。
NetCDF name{
Dimensions：… //定義維數
Variables：… //定義變量
Attributes：… //屬性
Data：…//數據
}
1. 變量（Variables）
變量對應着真實的物理數據。比如我們家裏的電錶，每個時刻顯示的讀數表示用戶的到該時刻的耗電量。這個讀數值就可以用netcdf裏的變量來表示。它是一個以時間爲自變量（或者說自變量個數爲一維）的單值函數。再比如在氣象學中要作出一個氣壓圖，就是“東經xx度，北緯yy度的點的大氣壓值爲多少帕”，這是一個二維單值函數，兩維分別是經度和緯度。函數值爲大氣壓。
從上面的例子可以看出，netcdf中的變量就是一個N維數組，數組的維數就是實際問題中的自變量個數，數組的值就是觀測得到的物理值。變量（數組值）在netcdf中的存儲類型有六種，ascii字符(char) ,字節(byte), 短整型(short), 整型(int), 浮點(float), 雙精度(double). 顯然這些類型和C語言中的類型一致。
2. 維（Dimensions）
一個維對應着函數中的某個自變量，或者說函數圖象中的一個座標軸，在線性代數中就是一個N維向量的一個分量（這也是維這個名稱的由來）。在netcdf中，一個維具有一個名字和範圍（或者說長度，也就是數學上所說的定義域，可以是離散的點集合或者連續的區間）。在netcdf中,維的長度基本都是有限的，最多只能有一個具有無限長度的維。
3. 屬性（Attributes）
屬性對變量值和維的具體物理含義的註釋或者說解釋。因爲變量和維在netcdf中都只是無量綱的數字，要想讓人們明白這些數字的具體含義，就得靠屬性這個對象了。
在netcdf中，屬性由一個屬性名和一個屬性值（一般爲字符串）組成。比如，在某個cdl文件(cdl文件的具體格式在下一節中講述)中有這樣的代碼段：
temperature:units = "celsius" ;
前面的temperature是一個已經定義好的變量（Variable），即溫度，冒號後面的units就是屬性名，表示物理單位，=後面的就是units這個屬性的值，爲“celsius” ，即攝氏度，整個一行代碼的意思就是溫度這個物理量的單位爲celsius，很好理解。
4. 數據（data）
NetCDF支持的數據類型是char，byte，short，int。float或者real，double。NetCDF接口對數據的訪問是直接訪問的。
四、舉個例子
netcdf文件如下：
netcdf simple_xy {
dimensions:
x = 6 ;
y = 12 ;
variables:
int data(x, y) ;
data:
data =
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11,
12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35,
36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47,
48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59,
60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71 ;
}
這個結構包括三個部分
1、維的定義，以dimensions:關鍵字開頭
dimensions:
x = 6 ;
y = 12 ;
定義了兩個軸（或者說兩維），名字分別爲x和y,x軸的長度（準確的說是座標點的個數）爲6， y軸的長度爲12。
2、變量的定義:以variables:開頭
variables:
int data(x, y);
定義了一個以x軸和y軸爲自變量的函數data，數學公式就是f(x,y)=da 注意維出現的順序是有序的，它決定data段中的具體賦3、數據的定義，以data:開頭
data:
data =
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11,
12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35,
36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47,
48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59,
60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71 ;
這個段數據用數學的函數公式f(x,y)=data來看，
就是 x=0,y=0時，data = 0;
x=0,y=1時，data = 1;
x=5,y=11是，data=71;
