卓越的數值計算庫gsl（GNU Scientific Library）的使用初步
1.gsl簡介
gsl（GNU Scientific Library）是專門爲應用數學和科學技術領域的數值計算提供支持的軟件庫。gsl使用C語言編寫，同時也爲其他語言做了相應的封裝。gsl在GNU通用公共許可下是免費的。該函數庫提供了廣泛的數學算法的實現函數，包括隨機數生成器，特殊函數和最小二乘擬合等等。目前該函數庫提供有超過1000個函數，這些函數包含的範圍有：複數計算、多項式求根、特殊函數、向量和矩陣運算、排列、組合、排序、線性代數、特徵值和特徵向量、快速傅里葉變換(FFT)、數值積分、隨機數生成、隨機數分佈、統計、蒙特卡洛積分、模擬退火、常微分方程組、插值、數值微分、方程求根、最小二乘擬合、小波變換等。更詳細的介紹請參考維基百科http://en.wikipedia.org/wiki/GNU_Scientific_Library。
2.gsl在windows系統VC6.0中的使用
a.gsl下載與安裝
gsl如此強大，但是設計初衷不是爲windows下的用戶使用的（感興趣的讀者請了解GNU的歷史，百度百科http://baike.baidu.com/view/36272.htm），不過有了牛人的移植工作，我們可以在windows平臺下使用。目前該軟件的版本是1.8。爲了方便大家使用，我將該軟件放在我的百度雲網盤中，供大家免費下載，地址是http://pan.baidu.com/share/link?shareid=1626921739&uk=1074032371，文件名是gsl1.8.rar。解壓縮后里麪包含兩個文件gsl-1.8.exe和gsl-1.8-src.exe。跟普通的可執行程序一樣，雙擊即可安裝。
b.如何產生兩個lib文件
在VC中使用時，必須要產生兩個lib文件：libgsl.lib和libgslcblas.lib。但是我們到該軟件的安裝路徑C:\Program Files\GnuWin32\lib（默認安裝位置在C盤）下，並沒有找到這兩個文件，但是有同名但後綴不同的文件。這裏需要自己動手使用後綴.def的文件將這兩個.lib文件做出來。方法是（在win7下）：Win7中開始菜單左下角的“搜索程序和文件”欄中輸入cmd。彈出cmd命令窗口，輸入命令:
cd C:\Program Files\GnuWin32\lib
將當前目錄設置爲.def所在的目錄。之後輸入兩條命令：
lib /machine:i386 /def:libgsl.def
lib /machine:i386 /def:libgslcblas.def
如果運氣好的話，在該目錄下，就能找到這兩個.lib文件。我在嘗試時，試了很多遍，都沒有成功。後來發現，因爲該文件夾的屬性是“只讀”，而且無法更改屬性，即使更改了點擊確定後就又變成“只讀”了。想了想，既然不能改變該文件夾的屬性，我就把裏面的所有文件（共6個）拷貝到D盤根目錄下，因爲D盤根目錄不是“只讀”的。
然後在cmd命令窗口輸入指令：
cd \d d:\
注意這裏更改目錄時中間多了\d，是改變根目錄所需的。如果不加的話，根目錄不會切換到D盤。輸入指令之後，再輸入剛纔輸入的兩條語句：
lib /machine:i386 /def:libgsl.def
lib /machine:i386 /def:libgslcblas.def
發現D盤根目錄下產生了四個文件分別是libgsl.lib、libgsl.exp、libgslcblas.lib、libgslcblas.exp。把這四個文件拷貝回C:\Program Files\GnuWin32\lib下。鬆了口氣，終於產生這兩個lib文件了。快要大功告成了！
c.剩下的配置工作
剩下的配置比較簡單。在VC6.0中，點擊Tools->Options菜單項，彈出Options對話框，在Directories選項卡下Show directories for:(下拉列表）中設置三項：首先，選擇Executable files，在下面添加C:\PROGRAM FILES\GNUWIN32\BIN。第二項是選擇Include files，在下面添加C:\PROGRAM FILES\GNUWIN32\INCLUDE。第三項是選擇Library files，在下面添加C:\PROGRAM FILES\GNUWIN32\LIB。這三項添加的方法都是一樣的：在已添加的所有文件下面空白處雙擊，在編輯框的右端出現“...”按鈕，點擊該按鈕，彈出Choose directory對話框，在該對話框中逐級選擇你安裝gsl的目錄即可。
3.創建測試程序
新建控制檯程序，新建.cpp文件。在.cpp文件中輸入附錄中的代碼（可以直接拷貝）。示例程序是構造兩個3維的向量，然後輸出這兩個向量，之後將兩個向量求和，並將求和結果輸出。點擊保存後。編譯鏈接，發現有5條錯誤：error LNK2001: unresolved external symbol _gsl_vector_...等。這是因爲沒有加入lib文件。點擊Project->Settings，在Project Settings對話框Link選項卡下Object\library modules: 的編輯框的最後加入 libgsl.lib libgslcblas.lib 兩個lib文件，注意在新加入的文件與原有文件的lib名字之間以及兩個新加入的文件的lib名字之間加入空格。點擊編譯鏈接，成功。點擊運行，出現缺少(...).dll動態鏈接庫，將C:\Program Files\GnuWin32\bin目錄下與兩個lib文件對應的.dll文件拷貝到測試程序的Debug目錄下，運行，得到附錄中的運行結果。
4.想學習更多使用gsl
在gsl的安裝文件中，我的是在C:\Program Files\GnuWin32\doc\gsl\1.8\gsl-1.8中，有該數值計算函數庫的幫助文檔，名字是gsl-ref，有pdf和html版本的，建議看pdf版本的，內容清晰且能正常顯示文檔中的特殊數學符號。文檔中有幾乎所有函數的原型聲明及其用途，還有一些函數的使用示例。
5.附錄
a.示例程序源代碼
#include <iostream>
#include <gsl/gsl_vector.h>
using std::cout;
void printVector(gsl_vector* v)
//輸出向量的元素
{
cout << "(";
for (int i = 0; i <
v->size; ++i)
{
cout
<< gsl_vector_get (v, i);
if (i <
v->size - 1)
{
cout
<< ", ";
}
}
cout <<
")\n";
}
int main() //gsl_vector測試例程
{
//創建3個元素的向量v1和v2
const int VCT_SIZE = 3;
gsl_vector* v1 =
gsl_vector_alloc(VCT_SIZE);
gsl_vector* v2 = gsl_vector_alloc(VCT_SIZE);
//向v1和v2寫入數據
for (int i = 0; i < VCT_SIZE;
++i)
{
gsl_vector_set(v1, i, i);
gsl_vector_set(v2, i,
VCT_SIZE-i);
}
//輸出v1和v2
cout << "v1 =
";
printVector(v1);
cout << "v2 =
";
printVector(v2);
//v1和v2相加，和放在v1中，即v1 = v1 + v2
gsl_vector_add(v1, v2);
//輸出向量之和
cout << "v1 + v2 =
";
printVector(v1);
return 0;
}
b.示例程序運行結果
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