一些开源软件介绍（3）

myleader

日常工作中，如果是算法复杂的软件，我习惯先用MATLAB编写，验证算法。如果需要分发，则需要编译，不过这个编译的问题太多了，很多时候我还是觉得用可编译语言重写一遍比较方便。

C#是微软力推的新一代编程语言，具有类似Java的优势，语法和C/C++差不多，学习难度低，上手快。如果是对计算速度不敏感的软件，规模又不大，我比较喜欢用C#，毕竟方便多了，加上一些其他的软件包（下文会有介绍），用起来非常简单方便。

而如果是对运行速度敏感的软件，我会选择C++，反正市面上也有很多现成的C++软件包，已经比几年前好多了。

这次给大家介绍一下C#用的一个软件包math.net，这个软件的名字后面有一个点net后缀，但是这不是它的站点，它的官方站点是
http://www.mathdotnet.com

如果有朋友以前用C#做过科学运算，应该听说过这个软件包，在C#领域开源的科学软件包不多，估计应该是用C#做科学运算的人比较少，math.net算是做得很好的一个。

目前这个软件的最新稳定版本是2008.8.16.470.Iridium，这个软件喜欢用金属元素的名称作为代号

这个软件包的功能包括
1）基本的多项式分析。其中二项式系数的功能非常贴心
2）常用的线性代数功能。blas的功能已经全了，外加LU、QR、Cholesky分解
3）插值和拟合
4）概率与统计。主要是自带了很多种分布规律的随机数生成器，很有特色，一般的随机数生成器要么是平均随机，要么是正态分布，有多种规律的我只见过这一个。
5）简单的傅里叶变换
6）支持复数
7）常用的数学、物理学常数，不过似乎化学常数没有包含
8）三角函数。超过了.net环境自带的三角函数

当然其实都不是特别强大，和lapack、fftw、R之类的还有很大差距，不过非常贴心，常用的东西都有了，调用也简单，基本上如果你不是做特别高深的研究，已经做够用了。话说回来了，用C#做科学运算的，基本上也没有用来做高端任务的

在C#科学运算领域，还有一个比较知名的dnAnalytics，这个项目和math.net有很多功能是一样的，有一个明显区别的地方是dnAnalytics支持蒙特卡罗方法。最近他们合并了，合并后最新的测试版是2011年4月17日发布的beta2，据说将来会支持MKL后端。

安装使用的方法也很简单，毕竟是C#的东东，自带了dll文件，直接把dll添加到你的C#项目里就可以了。如果你觉得新版的.net framework速度更快或者新版的Visual Studio能编译的更好，软件包自带了csproj文件，用Visual Studio改一下项目配置参数直接build就可以了，生成dll文件后直接使用。

我向大家推荐这个软件包有这么几个原因：
1）因为采用.net环境作为后端，所以你不用担心分发后缺少运行时支持的问题，而且借助mono还可以跨平台，而且凡是用.net的语言都可以调用，如果你喜欢VB.net，或者最新的F#，都可以用这个软件包。更有微软提供的大量类库可供使用，资源丰富。
2）语法非常的优雅，如果你正在学习C#编程，其内部代码是非常好的学习材料
3）有现代软件工程的思想。和lapack不同，math.net并非纯粹的学术研究成果，学术的东西往往会为了追求效率搞一些玄而又玄的东西，代码晦涩难懂，而math.net的代码结构、单元测试、代码风格等等非常适合进一步的扩充。其中的软件工程思想也是非常值得我们学习的。
4）易于使用，C#比C++简单多了，如果不是特别大的项目——代码量小于1万行——直接用C#来做就好了，而且math.net得接口非常的亲切
5）LGPL许可证。只要你动态链接它的dll文件，不修改它自身的代码，是不需要公开你自己的代码的；即便你自己修改了它的代码，只要公开修改的部分就可以了。许可比较宽松

最近一段时间感觉这个软件的开发进度有些慢，已经很久不更新了，也不知道怎么回事，莫非是整合的工作量太大？其实还是希望它能继续发展的。

myleader

很多时候我们做数据处理都要配一些图形呈现的功能，这样才能比较直观，比较简单的办法是：计算结果用文本保存，然后导入excell中绘制曲线图。如果你希望自己编写的程序中自带一些图形呈现的功能，往往需要使用第三方控件，因为自己编写图形呈现的函数实在是太麻烦了。如果是像三维应力云图之类的应用，我建议大家还是别自己编写了，还是导入到专业的软件处理比较好。

在C#平台，微软推出过一个mschart的控件
http://www.microsoft.com/downloads/zh-cn/details.aspx?familyid=130f7986-bf49-4fe5-9ca8-910ae6ea442c&displaylang=zh-cn
这个控件功能很丰富，基本上excell能做到的它都能做到，表现力很强。不过这个控件没有源代码，而且不支持mono，所以不能跨平台。

这里给大家介绍一款C#的开源控件zedgraph
http://sourceforge.net/projects/zedgraph/

相比较微软的mschart而言，zedgraph表现力要稍逊一些，使用起来要简单一些，可谓各有千秋。不过以我的经验而言，通常math.net配合zedgraph做的东西都能达到excell的效果，让“老板满意”，这就足够了。

这个软件支持以下几种图形呈现：
1）散点图
2）折线图、曲线图
3）柱状图，及其三维阴影。其实三维阴影也是二维实现的
4）饼状图，及其三维阴影。其实三维阴影也是二维实现的
5）以上多种图形的叠加
6）多种格式的坐标轴、坐标网格、标题
7）在图形上操作，支持回调函数

其底层使用的是GDI渲染，不如OpenGL快，对于大型的实时负载——比如股票操作软件——还是有些吃力

它的安装方法很简单，如果你是用Visual Studio，那么只要把下载来的dll加入你的项目就可以了，如果你是用mono，那么你需要下载源代码编译，编译方法也很简单，源代码自带了csproj文件，只要用MonoDevelop编译一下就可以得到dll了，当然你也可以用Visual Studio编译，只不过编译的时候要选择“跨平台”，这样会损失一些速度。

我推荐大家这个软件主要是这么几个原因：

1）简单易用。C#本来就比C++简单，这个控件又更简单。

2）开源跨平台。微软的解决方案其实也不错，可惜就是不能跨平台。而且它的源代码写得非常整洁，思路也很棒，作为C#的学习资料其实很不错。

我的系列文章中其实不是每个软件包都要夸一下它的源代码的，比如eigen我就没夸过，为了追求速度，那个软件包里面的代码写的晦涩难懂。优美和速度看你自己的取舍了，如果你只是用的话，那当然速度和稳定性第一，至于内部的实现，可以完全不用去管；如果你是要学习的话，通常还是学习优美的代码比较好；如果你是那种专门发明轮子的，那你可以尝试着去啃一下那些晦涩难懂的代码。

3）LGPL许可证。你如果动态链接它的dll，是不需要公开你的源代码的，如果你对它做了修改，只要公开你修改的部分就可以了，不必把你写的整个软件全部公开。

4）老板满意。这个才是主要原因。其实图形呈现当然没有求解计算重要，这个软件包的技术含量、使用难度和上文所说的math.net差得很远，不过因为老板满意才是我们追求的目标所以作为math.net的好搭档，我还是向大家推荐这个东东，它们两个搭配使用可以极大地降低你的工作难度

其实统计图表、图形呈现的功能在一般的报告中是不需要多强大的，excell的绘图功能自office xp时代以来看起来多了很多花边，实际上也没什么根本性的变化，如果再看看MATLAB的图形呈现功能基本上从7.0开始就没怎么动了。类似的mschart和zedgraph也已经很久没动过了，machart是.net3.5时代的，zedgraph则是2008年底进行了最后一次更新，不过这个软件仍然保持着每周将近200次的下载量，在sourceforge上，这个下载量可以排在前5%，其竞争者nplot已经被远远的甩在后面了。

说实在的这个软件包功能只能算是够用，其最大的卖点在于开源。我的工作中对图形呈现的要求不高，zedgraph已经足够我使用了，如果你需要更强大的功能，可以选择购买商业控件；或者对zedgraph进行更进一步的开发，当然其实很多用户都干过一点，不过没有公开，违反了许可协议，大家鄙视一下吧。

myleader

了解过行情之后，发现很多人对于这些现有的资源都毫无了解，经常做一些重复性的工作，比如写一个C#的拟合求解器什么的。我觉得只要推广到位了，研究人员了解了这个东西，而不是每天闭门造车的话，真的可以节省很多工作，包括我的样例代码。只要Google一下，一抓一大把，我也可以少敲点键盘。

其实本来介绍这个软件，应该配上一些样例代码，其实这两个软件包的使用方法早就有很多教程了，其源代码也自带了说明文档，照着做就可以上手了。其实我也鼓励大家自己多去搜索有用的资源，而不是饭来张口。

为此我经常感慨，可能国内的研究风气还是不够开放吧，思路也不够活。

最近本来是想写一个openfoam的编译流程的，毕竟我是搞流体的，而且openfoam最近刚刚发布了2.0不过人在公司，英国，没有自己的Linux工作站，所以就算可以把维基上的文章翻译过来，也没有办法保证正确（如果我没有亲身实践过，我是不会写介绍文章的），只好等回国之后了。

说起来还真是唏嘘感慨，04年openfoam刚刚出现的时候我就开始关注这个东西，后来06年才终于有了自己的Linux工作站，研究了一年多，还在维基上更新了x64的编译方法，再后来工作原因放弃了，国内真的没有人用啊。没想到2010年这个软件在国内又风生水起，西工大的苏博士从英国回来，做了大量的推广工作，真得感谢他。我又去维基上看了一眼，我当年的文章已经被彻底换掉了，想想自己也已经很多年不碰这个东西了，也算是对不起。等年底吧，我回国了，换一台Linux工作站，再把维基上的文章翻译给大家。

随便发点牢骚

bian222

openfoam有ubuntu和open suse的包，不过一般建集群什么的都是用的redhat类的系统。我感兴趣的是怎么搭集群，搞流体计算还是要并行才行。另外，我看法国电力的code_saturne也不错的，有空准备学习一下。

pasuka

了解过行情之后，发现很多人对于这些现有的资源都毫无了解，经常做一些重复性的工作，比如写一个C#的拟合求 ...
myleader 发表于 2011-7-31 17:57

个人觉得C#最大的优势在于.Net，只要.Net支持的功能，都可以信手拈来

Bluesands

好东西啊，收藏！
不知道这些控件怎么在c#中调用

paulke2011

楼主真是强大啊

417332551

楼主  c#的高级应用方面，关于调用ansys。hyperworks等等  教程书籍太少了

请问一下，如何在c#里面写一段程序，实现如下功能：

按钮  实现功能如下：
点击c#里面的按钮buttom，自动启动hyperworks软件，然后optistruct自动调用FEM文件求解迭代。

yiqguan

很好的话题