NCL数组

数组是NCL中贯穿始终的概念，也是NCL代码高效工作的基础。一些从Fortran转过来的学习 者可能需要暂时放下循环思维，重新理解NCL的数组思维对于提高编写的代码质量是至关重 要的。

定义数组

大体上，有三种方式可以创建NCL数组，分别的数组的直接定义、new语句（注意不是函数） 和其他数组创建函数。

直接定义

数组创建以数组定义符 (/ 和 /) 封闭所有元素，元素之间以逗号 , 进行分隔。多维数组创建通过嵌套数组定义符即可。数组元素既可以包含标 量值，也可以包括其他数组。数组可以被建立为任何的基本类型以及图形对象。当前文 件数组（包含文件变量的数组）并不被支持。数组中以逗号分隔的每一个元素必须和其 它元素有相同的大小。另外，如果数组元素彼此类型不同时，类型转换规则将被应用， 将数组元素转换为同一类型，如果类型转换失败，NCL将抛出异常。

下面是几个直接定义数组范例:

(/1, 2, 3, 4, 5/)  ; 创建一维整型数组
(/ (/1, 2, 3/)^2, (/4, 5, 6/)^3, (/7, 8, 9/)^4/) ; 创建3*3的二维整型数组
(/ a - b, b + c,  c/d /)  ; 以变量创建数组

需要注意的一点是，如果将变量置于数组定义符 (/ 和 /) 内，只有变量的值会被引用，而与变量相关的元数据（后面会细述），包括属性、维和 坐标都将丢失。

new语句

相比于直接定义，在某些情况下，比如我想创建一个高维数组，并且将所有的值初始化 为0，那么可能就要用到new语句了。new语句使用起来有点像Fortran的带大小的数组变 量声明，但是new语句被执行后就会开辟内存空间。另一方面，new语句与C语言中的new 语句功能则更加相似。

new语句包含的参数：

  1. 维数大小，可以是数组或标量
  2. 类型，任意数据类型，可用引号括起类型关键词，但常直接使用关键词
  3. 缺测值，可选参数，无缺测也可使用 No_FillValue ，省略时使用类型默认

几个范例:

a = new( (/ 5, 6, 7 /), float)  ; 创建一个5*6*7大小的三维浮点型数组
b = new( (/ 5, 6, 7 /), short, -999)  ; 设置默认缺测为-999
c = new( (/ 5, 6, 7 /), integer, "No_FillValue")  ; 设定没有缺测值

实用技巧

在我们定义一个数组的大小和类型的时候，我们常常会参考到其他变量。比如我想 创建与某个变量同样维数、大小的数组，怎么操作呢？其实搭配一些函数，如 dimsizes 或者 typeof , new 语句将会好用的多。

m = new( (/5,6,7/), integer, -999)
n = new(dimsizes(m), string)  ; 搭配dimsizes函数可以定义同样大小的数组
p = new(10, typeof(n))  ; 使用typeof函数就可以定义与n同样类型的数组变量
q = new(10, typeof(n), m@_FillValue)  ; 使用第三个参数则可定义同样缺测值的数组变量
x = n  ; 可能直接用另一个变量赋值是最有效的方式

注解

需要认真声明一点，尽管使用起来很像，但new并不是一个函数，而是NCL语句，这意味在new语句中可以直接使用NCL关键词，比如graphic、string， 而不需要使用引号。

其他数组创建函数

有许多其他方式也可以创建数组，下面简单介绍几种常用的。

计算中常常面临的一种情况是创建等差序列，NCL中包含两个函数可以用来处理这种情况， 分别是 ispan 和 fspan 。

ispan 创建根据初值、终值和步长来创建等差整数序列， ispan(start, finish, stride) ， 例:

x = ispan(1, 10, 1)  ; 即 (/1, 2, 3, 4 ,5, 6, 7, 8, 9, 10/)
y = ispan(10, 1, 1)  ; 即 (/10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1/)

注解

降序的步长并不是负数哦。

fspan 通过初值、终值和序列元素总的个数创建浮点数等差序列， fspan(start, finish, npts) ， 例:

x = fspan(0, 359.5, 720)  ; 即 (/0, 0.5, 1, 1.5, 2, ..., 358, 368.5, 359, 359.5/)
y = fspan(359.5, 0, 720)  ; 即 (/359.5, 359, 368.5, 358, ..., 2, 1.5, 1, 0.5, 0/)

数组索引和切片

数组索引和切片是最基本的提取数组元素的操作，方式也多种多样。

索引指的是提取数组中某个特定位置的值
切片指的是提取数组中一个连续或不连续片段

索引

语法 a(index0, index1)

  • 使用一对圆括号 () 将索引括起来
  • 序号从 0 开始，这点与C语言是一致的，而与Fortran不同
  • 根据不同维数的数组，索引可以是一个或多个逗号隔开的 整数

例:

a = (/1, 2, 3, 4, 5/)
b = (/(/1,2,3,4,5/), (/4,5,6,7,8/), (/7,8,9,10,11/)/)
print(a(3))  ; 提取a数组序号为3的（第4个）元素，即为4
print(b(0, 1)) ; 提取b数组序号为第0行、第1列的元素， 即为2
print(b(1, 3)) ; 提取b数组序号为第1行、第3列的元素， 即为7
../_images/index1.gif ../_images/index2.gif

普通切片

相比于索引某个值，切片的操作在实际的使用中更加频繁，使用上也非常灵活。

语法 a(start: end: stride, start: end: stride)

  • 与索引一样，使用一对圆括号 () 来切片
  • 与索引一样，多维数组不同维切片间以逗号 , 分隔
  • 切片包含三个要点，初始 start 和结束 end 索引以及步长 stride
  • 步长为1时可以省略步长及冒号，即 a(start: end, start: end)
  • 三个要点都要非必需的，你可以省略一个或多个，比如 a(:3, 2::2)
  • 这种方式的切片只适用于等间隔的维切片，比如你无法切片出第1、3、4行这种不连续的情况

例:

; 定义3*5数组a,此处用到续行符 \ 反斜线
a = (/(/0, 1, 2, 3, 4, 5/), \
      (/10, 11, 12, 13, 14, 15/), \
      (/20, 21, 22, 23, 24, 25/), \
      (/30, 31, 32, 33, 34, 35/), \
      (/40, 41, 42, 43, 44, 45/), \
      (/50, 51, 52, 53, 54, 55/)/)
print(a(0, 3:5))
print(a(4:, 4:))
print(a(:, 2))
print(a(2::2, ::2))
../_images/demo_slice.gif

整数数组切片

普通切片只能用于等步长的情况，对于一些不等间隔的行或列的提取操作无法完成。这种情 况下就需要使用到整数数组切片，这将提取出指定行或列的分片。

; 接上例数组a
b = a(:, (/0, 1, 4/))  ;提取第1列，第2列和第5列
write_matrix(b, "6I3", False)  ; 打印b到屏幕
../_images/integer_slice.gif

常用数组操作

转置

转置的概念更像是于矩阵而言。对二维数组而言，转置操作将数据的行和列互换位置，也就 是沿对角线翻转，一个m行n列的数组转置后就变为n行m列。ncl中数组转置有两种方法，一种 是使用内置函数 transpose ，另一种是使用ncl变量的维序重排操作。事实上，函 数 transpose 就是对维序重排操作的函数封装罢了。

扩展

数组的扩展操作包括常见向一维数组增加元素，向二维数组增加行或列，或者更高维度的数 组扩展，扩展数组到指定变量维数，一维数组扩展到多维等等。 用于数组扩展的函数主要有

array_append_record table_attach_rows table_attach_columns conform ndtooned

变形

reshape

压平

ndtooned

蒙版

mask

条件操作

where

../_images/donate2.png

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