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the 7th letter of the Roman alphabet (同)g

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2015/04/21 23:38:43」(JST)

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GNU Scientific Library (GSL) は、ANSI Cで記述された科学技術計算関数のライブラリである。オープンソースであり、GNU General Public Licenseのもとで配布されている。このプロジェクトは1996年にロスアラモス国立研究所のDr. M. GalassiとDr. J. Theilerの着想に始まり、計算物理の専門家集団（Dr G. Jungman、Dr B. Gough、Dr J. Davies、R. Priedhorsky、Dr M. Booth、Dr F. Rossi、Dr D. Eddelbuettelら）を中心に作成された。

線形計算についてはBLASをサポートしており、CBLAS インターフェイスを実装している。

Linuxをはじめ、Unix系OSを中心にサポートしている。Microsoft Visual Studio用のバイナリもある。

コーディングに使われた参考論文のレファレンス、文献等も充実している (リファレンス・マニュアルには日本語訳がある)。リファレンス・マニュアルにはサンプル・コードも多数収録されている。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されている。

複素数型やベクトル／行列型などは ANSI C で規定されている構造体で実装されており、C++ のクラスではない。そのためたとえば、複素数オブジェクト同士の加算が + 演算子で行えるようになっている訳ではなく、加算のための関数 (この場合 gsl_complex_add) を、二つの複素数オブジェクトを引数として呼ばねばならない。

拡張倍精度以上の精度における計算は、変数の内部表現が言語仕様で標準化されておらず、さらに環境に依存して精度が大きく変化するために対応していない。

開発

GSL の開発チームは、GSL が GNU プロダクトであることを明示しており、GSL のコードはすべて誰もが自由に、どんな用途にでも使えることを保証している。そのために、プロプライエタリなコードや (たとえばニュメリカル・レシピ (en) などの) GNU の定義するプリーソフトウェアに該当しないコードとは対立した開発姿勢をとっている。

2011年現在、年に１〜２回のメンテナンス・リリースによるバグ修正対応が基本になっている。一方でブロックやスライスといったデータ構造の有用性や C++ 対応の是非についての議論も ML 上で行われており、もし議論が収束して開発陣での合意が形成されれば、バージョン 2.0 で反映される可能性があるが、具体的なスケジュールを考慮するような段階ではない。

C++ サポート

GSL は C 言語ライブラリであるため、C++のクラスから利用できる。しかしメンバー関数へのポインタは、その型が関数へのポインタとは異なる^[2]ため、利用できない。関数へのポインタは、静的に定義された関数 (C言語における一般的な関数定義によるもの) に対して利用する必要がある。

C++から GSL を利用するためのラッパーも複数あるが、いずれも不完全であり、どの開発もあまり活発ではないか、停止している。GSL のヘルプ・メイリング・リストの議論^[3]では、ラッパーを使わなくても普通に関数を呼ぶのに支障はない、ベクトル用にラッパーを作って使っている、線形代数が目的ならEigen^[4]がある、などの情報が寄せられている。

なお、Microsoft Visual Studio 2008用にまとめられたパッケージが公開されている^[5]。

他の言語とのバインディング

FORTRAN から GSL の各関数を利用するためのインターフェイスが開発中であり、β版がリリースされている^[6]。またラッパーを自作したい場合の情報も公開されている^[7]。

GNU Octave から GSL の特殊関数を利用できるパッケージがリリースされている^[8]。

GSL のホームページ^[9] に紹介されているもののうち、現在も開発が続いている主な言語バインディングを以下に挙げる。

Perl
Perl Data Language
Common LISP
Python
Ruby
GNU R
OCaml

プログラム例

ベッセル関数の値を計算する C プログラムの例を以下に示す^[10]。

#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 を使って上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、そのコマンドは Makefile ファイル中では以下のようになる。

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

上のコマンドで生成された実行ファイルを実行すると、以下のように出力する。計算値の精度は倍精度実数である。

J0(5) = -1.775967713143382920e-01

提供する機能

複素数（Complex Numbers）
多項式の求根（Roots of Polynomials）
特殊関数（Special Functions）
ベクトル・行列（Vectors and Matrices）
置換（Permutations）
組み合わせ（Combinations）
多重集合（Multisets）
整列（Sorting)
BLASサポート（BLAS Support）
線形代数（Linear Algebra）
固有値問題（Eigensystems）
高速フーリエ変換（Fast Fourier Transforms）
数値積分（Quadrature）
乱数（Random Numbers）
準乱数列（Quasi-Random Sequences）
乱数分布（Random Distributions）
統計計算（Statistics）
ヒストグラム（Histograms）
N-Tuples
モンテカルロ積分（Monte Carlo Integration）
焼きなまし法（Simulated Annealing）
微分方程式（Differential Equations）
補間（Interpolation）
数値微分（Numerical Differentiation）
チェビシェフ近似（Chebyshev Approximation）
数列収束の加速（Series Acceleration）
離散ハンケル変換（Discrete Hankel Transforms）
一元および多次元の方程式の求根（Root-Finding）
一次元及び多次元空間での非線形最小化問題（Minimization）
最小二乗フィッティング（Least-Squares Fitting）
物理定数（Physical Constants）
IEEE浮動小数点の操作（IEEE Floating-Point）
離散ウェーブレット変換（Discrete Wavelet Transforms）

脚注

[ヘルプ]

^ [1]
^ pointer to member function (英語)
^ C++ラッパーの有無に関する質問と返答 (英語)
^ Eigen ホームページ (英語)
^ GSL Visual Studio 移植版
^ http://www.lrz-muenchen.de/services/software/mathematik/gsl/fortran/index.html FGSL: A Fortran interface to the GNU Scientific Library (英語)]FGSL 原著論文 (英語)
^ Fortranでgsl (日本語)
^ GNU Octave の `gsl' パッケージ
^ GSL のホームページ (英語)
^ オンライン・マニュアル中のサンプル・プログラム

外部リンク

GSL - GNU Scientific Library GNU Project - Free Software Foundation (FSF) (英語)
オンライン・マニュアル (英語)
GSL リファレンス・マニュアル (日本語訳、PDF、LaTeX ソース)
gsl-discuss 開発者用メイリング・リスト

wiki en

[Wiki en表示]

English Journal

Effect of Se treatment on glucosinolate metabolism and health-promoting compounds in the broccoli sprouts of three cultivars.

Tian M1, Xu X1, Liu Y1, Xie L1, Pan S2.
Food chemistry.Food Chem.2016 Jan 1;190:374-80. doi: 10.1016/j.foodchem.2015.05.098. Epub 2015 May 22.
Broccoli sprouts are natural functional foods for cancer prevention because of their high glucosinolate (GSL) content and high selenium (Se) accumulation capacity. The regulation mechanism of Se on GSL metabolism in broccoli sprouts was explored. In particular, the effects of Se treatment (100μmol/
PMID 26212985

Calculating salt loads to Great Salt Lake and the associated uncertainties for water year 2013; updating a 48year old standard.

Shope CL1, Angeroth CE2.
The Science of the total environment.Sci Total Environ.2015 Dec 1;536:391-405. doi: 10.1016/j.scitotenv.2015.07.015. Epub 2015 Jul 28.
Effective management of surface waters requires a robust understanding of spatiotemporal constituent loadings from upstream sources and the uncertainty associated with these estimates. We compared the total dissolved solids loading into the Great Salt Lake (GSL) for water year 2013 with estimates of
PMID 26231769

Novel glucosinolate composition lacking 4-methylthio-3-butenyl glucosinolate in Japanese white radish (Raphanus sativus L.).

Ishida M1, Kakizaki T2, Morimitsu Y3, Ohara T2, Hatakeyama K2, Yoshiaki H2, Kohori J2, Nishio T4.
TAG. Theoretical and applied genetics. Theoretische und angewandte Genetik.Theor Appl Genet.2015 Oct;128(10):2037-46. doi: 10.1007/s00122-015-2564-3. Epub 2015 Jul 8.
KEY MESSAGE: Genetic analysis and gene mapping of the 4-methylthio-3-butenyl glucosinolate-less trait of white radish were performed and a white radish cultivar with new glucosinolate composition was developed. A spontaneous mutant having significantly low 4-methylthio-3-butenyl glucosinolate (4MTB-
PMID 26152572

Japanese Journal

アブラナ科野菜の加熱によるグルコシノレート含有量の変化

日本調理科学会誌 49(1), 7-18, 2016
NAID 130005133221

Toward a Vocabulary Standard for EFL Textbooks

青山学院女子短期大学紀要 = Journal of Aoyama Gakuin Women's Junior College 69, 33-48, 2015-12
NAID 120005690404

切除不能膵がんの治療戦略 GSL療法という新たな治療法も臨床試験中治療選択肢が増え、切除不能膵がんは個々に応じた治療の時代へ (肝胆膵がん特集)

がんサポート 13(12), 52-55, 2015-10
NAID 40020597625

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関連記事	「G」「GS」「GSLs」

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GNU Scientific Library
最新版	GSL-1.16 / 2013年7月19日
対応言語	C言語
種別	ライブラリ
ライセンス	GNU General Public License
公式サイト	http://www.gnu.org/software/gsl/
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