프로그래밍 언어 Mini-HOWTO

원저자 : Risto Varanka

원 본 : LDP - Programming Languages HOWTO

번역자 : 주용석 ysjoo@lgeds.lg.co.kr (LG-EDS 공공 1 사업부)

번역일 : 2000년 02월 07일

Index

1. Introduction

2. Programming Languages

3. GUI Toolkits

4. 결론

　

1. Introduction

Linux는 어떤 유저라도 그것의 개발작업에 참여할 수 있다는 점에서 매우 매력적인 운영 체제 이다. 그러나 언어적인 다양성(The variety of available Program Languages)의 문제는 초기 Linux 개발자들에게 혼동을 주었다. 이 문서는 오늘날의 개발에 있어서 가장 일반적인 옵션들을 listing하였고, 그것들에 대한 핵심적인 사실을 서술한다. 나의 목표는 프로그램 언 어를 review하는 것도 아니고 그 중에 최고를 골라내는 것도 또한 아니다. 각각의 프로그래 밍 언어들은 이용자에게 있어서, 그들이 어떤 일을 하며, 그들의 성향이 어떠한가에 따라 적합화 될 수 있는 하나의 툴이다. 당신이 당신의 귀를 항상 열어놓고, 주위에 자문을 구한 다면, 당신은 보다 많은 정보를 쉽게 얻을 수 있다. 이 글의 Link 섹션은 당신에게 당신 자 신의 연구를 위한 어떤 지침들(some pointers)을 제공할 것이다.

이 문서는 최근에 LDP에 최근에 올라온 것으로 많은 사람들에게 feedback을 받을 기회가 거의 없었다. 그러나 이 글이 Linux상에서 프로그래밍을 하는 것에 관심이 있는 사람에게 유용할 것이라고 입증 될 것을 믿고, 그러한 희망 속에서 배포되었다.

1.1 Copy Right Copyright (c) 2000 Risto Varanka.

1.2 기타

이 문서 역시 다른 LDP문서와 마찬가지로 License에 관한 범위와 Disclaimer와 같은 내용들을 지니고 있으나, 다른 문서들과 동일하게 적용되고 있다.

2. Programming Languages

2.1 Concepts in the Table

Language 일반적으로 일컬어지는 '프로그램 언어'

Beginner 프로그래밍 경험이 거의 없는 사람들에게 쉽게 익숙해질 수 있는지에 대한 여부. "yes"라고 표기된 언어는 초보자에게도 쉽게 습득될 수 있는 언어이다.

Performance '당신이 당신의 응용프로그램을 사용목적으로 만들었을 때, 얼마나 빠르게 이 프로그램이 실행되어지는가'에 대한 척도가 된다. 프로그래밍 언어의 특성보다는 자신의 프로그래밍 알 고리즘 기술에 보다 더 좌우된다. 경험적으로, C, C++, Fortran들은 다른 프로그래밍 언어에 비하여 - 때때로 위의 언어들은 원하는 바를 이루는 것이 어려울지 모르지만 - 우수한 성 능(속도, 메모리) 때문에 이용될 필요성이 제기된다. (언어에 대한 benchmarking을 위한 하 나의 아이디어는 각종의 프로그래밍 언어로 정렬 알고리즘을 구현할 때, 그것들의 속도를 비교해 봄으로써 테스트 해볼 수 있다.) OOP - Object Oriented Programming vs. other paradigms OOP는 많은 대중적인 인기를 얻는 중요한 프로그래밍 패러 다임의 하나이다. 객체지향언 어에 있어서, 자료구조와 알고리즘은 '클래스'라고 불리는 하나의 단위로 통합된다. OOP는 종종 순차적인 프로그램과 대조된다.(자료구조와 알고리즘을 사용하여 대조) OOP라는 방식 은 프로그래밍 언어에 엄격하게 의존되는 것은 아니다. C와 같이 OOP로 간주되지 않는 언 어로도 당신은 OOP로 프로그래밍 할 수 있다. 그리고 OOP로 여겨지는 프로그래밍 언어 로도 순차적 스타일로 프로그래밍 할 수 있는 것이다. 나는 특별한 특성들이나 OOP를 쉽 게 구현할 수 있도록 하는 부가적인 특성을 갖는 OOP언어를 OOP언어로써 listing했다. 기능적인 언어(예를 들자면, Lisp)들은 약간 다른 부류이다 ? 이들 사이에, 기능적 프로그래 밍은 OOP의 superset이다. 그러나 Logic 프로그래밍(Prolog)은 또한 서술적 프로그래밍 (declarative programming)이라고도 불리지만, 이것은 유사한 의미에서 프로그래밍의 다른 유 형과 연관된 것은 아니다.

RAD, Rapid Application Development 당신은 언어를 사용하는데 있어서, 언어자체보다 Tool에 더욱 의존적이다. Linux를 위한 GUI 개발 Tool에 대한 HOWTO가 있으나, 이것은 너무 오래된 것들이다. 당신은 좋은 Graphical Tool을 가지고 RAD를 수행할 수 있다. 뿐만 아니라, 때때로 RAD는 코드 재사용 에 기반을 두므로, Free software들이 좋은 시작지점을 제공할 수 있을 것이다.

Examples 프로그램 언어가 가장 자주 사용되는 영역을 언급한다. 다른 좋은 것(그리고 나쁜 것)은 존재하는 것을 사용한다. 그러나 그것들은 덜 정형적이다.

Comments 수용력이나 Dialects와 같은, 언어상 추가적인 정보

　

2.2 Major Languages

　

PERL

Beginner : Yes - OOP : Yes

Examples : Scripting, 시스템 관리, WWW

Comments : 매우 인기 있는 텍스트 및 스트링 제어 툴. 강력한 기능

　

Python

Beginner : Yes - OOP : Yes

Examples : WWW에 이용되거나 Scripting에 이용. Application 개발가능

Comments :

　

TCL

Beginner : Yes - OOP : No

Examples : 시스템 관리와 Scripting. Application 개발가능

Comments:

　

PHP

Beginner : Yes - OOP : Yes

Examples : WWW(WWW server와 연동 되므로 주로 WWW에서만 이용)

Comments : 매우 인기 있는 웹 - 데이터 베이스 연동 언어

　

Java

Beginner : Yes - OOP : Yes

Examples : Cross platform application(플랫 폼 독립적인 실행), WWW(applet)

Comments :

　

Lisp

Beginner : Yes - OOP : Functional

Examples : Emacs modes(for elisp)

Comments : Variants Elisp, Clisp and scheme

　

Fortran

Beginner : No - OOP : No

Examples : 수학적 응용 프로그램

Comments : f77, f90, f95와 같은 여러 버전이 제공

　

C

Beginner : No - OOP : No

Examples: 시스템 프로그래밍 및 각종 응용 프로그램 개발

Comments : 매우 널리 이용되고 있음

　

C++

Beginner : No - OOP : Yes

Examples : 응용 프로그램 개발.

Comments :

　

2.3 Shell Programming

쉘은 역시 가장 중요한 프로그래밍 환경이다. 나는 아직 완전하게 쉘을 이해하지 못했으므 로 그것들을 여기서 다루지 않았다. 원래 Linux 상에서 작업하는 사람을 위해 가장 중요한 것들이 쉘에 관련된 지식이다. 또한 시스템 관리자를 위해서는 이것이 더욱더 필요하다. 쉘 프로그램과 Scripting 언어 사이의 유사점이 있다 - 그것들은 동일한 목포를 이룰 수 있 으며, 그리고 목표를 이루고자 할 때, 당신은 고유 쉘이나 Scripting 언어를 선택할 수 있는 옵션을 가지고 있다. 요즘 가장 인기가 좋은 쉘은 bash, csh, tcsh, ksh, 그리고 zsh이다. 당 신은 쉘들에 대한 정보를 'man'이라는 명령어를 통해 얻을 수 있다.

(역주) 쉘은 유닉스 커널(운영체제)과 유저사이에 명령어를 해석해주는 해석기라고 생각하면 됩니 다. 쉘은 유닉스의 탄생과 더불어 꾸준하게 발전해왔습니다. 처음에는 sh라는 Bourne 쉘을 사용하였으며, BSD유닉스의 탄생과 더불어 Berkeley C shell ? csh가 탄생되었습니다. 그 후 사람들은 Korn 쉘이라는 쉘로써 이 두 쉘을 통합하려는 움직임을 시도했었습니다. 하지만 최근 들어 Bourne Again SHell인 bash와 tcsh이 등장함에 따라 다시 양분화 되고 있습니다. Bourne Again SHell은 이름에서도 보이듯이 Bourne쉘의 특성을 유지한 채 다른 여러 기능 을 보완한 쉘이고 tcsh는 csh의 특징을 유지한 채 다른 기능을 보완한 쉘입니다. 그러니 굳이 sh와 csh를 고집할 필요는 없다고 봅니다. 쉘 스크립터를 통해 여러분은 간단한 프로 그래밍을 할 수 있지만, 사실상 이것은 여러 가지 유닉스의 명령어들의 도움이 없이는 쉽지 않습니다. 쉘은 자체적으로 가지고 있는 명령어들이 많지 않습니다. 다만 컨트롤 제어 및 기타 루프 등을 제공 하고 있긴 합니다.

현재 가장 널리 쓰이는 쉘이 바로 bash인 것 같습니다. 모든 쉘들에는 장단 점들이 있지 만 ksh가 스크립팅 기능이 가장 강력하고요, bash와 tcsh는 프로그래밍 보단 주로 사용자 편의를 위해 많은 기능을 제공 하고 있습니다. 과거 csh에서 볼 수 없었던 command editing기능, 그리고 다양해진 job control 과 강력해진 history기능들이 바로 그것입니다.

제가 아는 것이 짧은 관계로 대충 쉘에 대해선 이정도만 덧붙히려고 합니다. 더 많은 정보 를 원하시면 ysjoo@lgeds.lg.co.kr로 메일 주시기 바랍니다. 참고로 저는 Bourne Again SHell 을 사용하고 있습니다. ;-)

　

2.4 Other Languages Other languages of note

: AWK, SED, Smalltalk, Eiffel, ADA, Prolog, assembler, Object C, Pascal, Logo

2.5 Other Links

A general info site : http://www.tunes.org/Review/Languages.html

TCL : http://www.scriptics.org

PERL : http://www.perl.org

Python : http://www.python.org

PHP : http://www.php.net

Java : http://www.javasoft.com

clisp : http://clisp.cons.org/~haible/packages-clisp.html

3. GUI ToolKits

3.1 Concepts in the Table

Library 툴 키트의 약자 또는 일반적인 이름을 의미한다.

Beginner 새로운 프로그래머 에게 툴 키트가 배우기 적당한지에 관한 여부

License 다른 GUI툴 키트를 위한 다른 License는 실제적으로 중요성을 가지고 있다. GTK+와 TK License는 당신이 open source와 closed source application 개발에 있어서, 특별한 license 의 대가 없이 제공된다. 그러나 Motif는 모든 개발에 있어서 license에 대한 지불을 요구 하고 있으며, Qt의 경우 closed source형태로 개발되는 일에만 지불을 요구하고 있다.

Language 툴 키트와 함께 가장 자주 이용되는 프로그래밍 언어

Bindings 툴 키트와 함께 사용될 수 있는 다른 프로그래밍 언어

Examples 툴 키트와 프로그래밍 언어로 만들어 질 수 있는 응용 프로그램

Comments 언어와 툴 키트에 관한 추가적인 사항 및 정보

3.2 Major GUI ToolKits

　

TK

Beginner: Yes - License: Free

Language: TCL Bindings: PERL, Python, C, C++, others

Examples: X window Programming, TKDesk, Make xconfig

　

GTK+

Beginner: No - License : Free(LGPL)

Language: C Bindings: PERL, C++, Python, many others

Examples: GNOME, Gimp

　

QT

Beginner: No - License: Free for open source

Language: C++ Bindings: Python, PERL, C, others?

Examples: KDE

　

Motif

Beginner: No - License: Non-free

Language: C, C++ Bindings: Python, others?

Examples: Netscape, WordPerfect

　

3.3 Links

TK : http://www.scriptics.com

GTK+ : http://www.gtk.org

QT : http://www.troll.no

Motif : http://www.metrolink.com

　

4. 결론

원래 이 글에는 결론 부분이 없었습니다. 그러나 위의 설명만으로는 너무나 간략하게 모든 것이 설명된 것 같았고, 더구나 원 저자 또한 이 글이 변경되는 것에 대한 License가 덧붙혀 진 부분에 대한 언급만을 요구 했으므로, 결론을 덧붙혀 보고자 합니다.

먼저 프로그램 언어의 선택 문제입니다. 사실상 프로그래밍 언어의 선택은 완전한 개발자의 문제라고 생각됩니다. 사실상 프로그램의 완성도는 그 프로그램이 얼마나 사용자의 구미에 맞게 작성되었으며, 얼마나 효율적인 알고리즘을 사용했으며, 얼마나 많은 조사와 검증을 거 쳤느냐에 따라 달라지는 것이라고 생각합니다. 하지만 같은 길을 걸어가더라도 지름 길이 있 듯이, 어떤 프로젝트에도 적절한 프로그래밍 수단이 따른다고 생각됩니다. X windows환경에 서 단순히 X-libraries와 C만을 가지고 프로그래밍하는 것은 사실 너무나 많은 부담을 프로 그래머에게 떠넘기는 일입니다. 간단한 응용 프로그램을 위해 그런 어려운 툴 키트를 가지고 프로그램 하는 것 보다는 GTK나 Motif와 같은 편리한 툴 키트를 이용하는 것은 매우 효율 적인 방법이라고 저는 믿습니다. 비록 응용프로그램의 정교성 및 효율성, 수행 속도 측면에 선 다소 뒤질 지 모르지만, 상호 trade-off가 있는 것이겠죠.

이런 프로그램 언어의 선택은 여러 프로그래머의 역할 인 것이죠.

이제 제 경험을 토대로 제가 사용 하였던 프로그램 언어에 대해 설명을 하고 이 글을 마무 리 짓겠습니다.

자바라는 언어는 1995년도에 처음 Sun사에서 선보인 언어 입니다. 사실상 가장 충실한 OOP의 구조를 지니고 있다고 볼 수 있습니다.(완전히 제 개인적인 견해 입니다.) 많은 프로 그램을 짜본 것은 아니지만, 자바의 클래스 개념은 가장 완벽한 것이라고 볼 수 있을 것 같 습니다. 물론 개인적인 차이는 분명히 존재 하겠죠. 하지만 플랫 폼에 독립적이고 비교적 배 우기 쉬우며, Web Based Programming이라는 차원에서는 단연 우위를 자랑한다고 볼 수 있 습니다.

C는 설명할 필요가 없는 언어입니다. 간결한 문법과 강력한 포인터라는 점은 이 C언어의 가장 큰 장점이자 또한 언어 자체에 대한 이해를 어렵게 하는 약점이라고 볼 수 있습니다. 하지만 대부분의 시스템 프로그래밍들이 바로 이 C언어를 기반으로 이루어지고 있고, 아직 까지 많은 운영체제의 개발이 이 언어에 의존하고 있습니다. 정교한 제어와, 빠른 속도, 그리 고 작은 바이너리 사이징은 매우 뛰어난 C언어의 장점입니다. 하지만 OOP를 위한 어떠한 수단도 제공하지 않고 있다는 점에서 구시대적인 프로그래밍 언어라고 간주 되고 있습니다. 이러한 점을 보완하기 위해 새로이 Objective - C라는 컴파일러가 새로 탄생하였습니다. 많 은 컴파일러가 존재 하나 대부분 ANSI - C 표준을 따르고 있습니다. 또한 Linux 시스템 프로 그래밍 표준을 위해 POSIX가 제공되고 있습니다.

C++는 현재 OOP 라는 패러 다임을 구현하는 데 있어서 가장 널리 사용되고 있는 프로그 래밍 언어라고 생각합니다. 또한 Microsoft사의 제품 군들이 모두 MFC라는 강력한 클래스 라이브러리를 제공 하고 있기 때문에 매우 인기 있는 언어입니다. C만큼이나 많은 컴파일러 가 제공되고 있습니다. Linux환경에서는 GNU g++가 가장 일반적인 컴파일러로 이용되고 있 습니다.

저도 스크립트 언어에 대해서는 많은 지식을 갖고 있지 않지만, 흔히 간단한 스크립트를 작 성하기 위해선 shell script와 PERL스크립트를 이용합니다. PERL은 또한 shell스크립트 보 다 훨씬 많은 built-in 명령어를 가지고 있으며, 텍스트 제어에 매우 강력한 기능을 제공합니 다. 또한 풍부한 라이브러리들은 PERL을 스크립트 언어 수준을 뛰어넘을 수 있게 도와줍니 다. 그리고 위 들 스크립트 언어들은 CGI 프로그래밍에서 자주 이용되고 있습니다.

웹 개발환경에서는 새로 등장한 스크립트 언어가 바로 PHP입니다. 강력한 텍스트 제어 기능 뿐만 아니라 웹 서버가 직접 parsing 해서 처리한다는 점이 이 PHP의 장점이기도 합니 다. (속도 측면에서 좀 유리한 것 같더군요) 그리고 CGI 및 동적 웹 환경을 위해 제공되는 많은 라이브러리와, 데이터베이스 별로 제공되는 Interface Set은 매우 강력한 힘을 발휘 할 수 있습니다. 하지만 개인적인 판단으로 보안적인 차원에 문제가 있을 수도 있다고 생각됩니 다.

이밖에도 저는 지금까지 프로그래밍을 해오면서 몇 가지 언어를 더 사용해 보긴 했지만 여기서 언급할 수준이 아니라고 생각합니다. 다른 의문 사항이 있다면, ysjoo@lgeds.lg.co.kr로 메일을 주시면 아는 범위 내에서 성실하게 답변해 드리겠습니다.

파이썬(Python)은 Guido van Rossum 씨가 개발한 언어로서 인터프리트 방식의 스크립트 언어와 객체 지향 언어, 두 가지 성격을 절묘하게 결합시킨 언어이다.

파이썬은 강력한 기능과 함께 명확한 문법을 가지고 있다. 모듈, 클래스, 예외 처리, 고차원의 동적 자료형, 동적인 자료형 결정 기능을 가지고 있다. 많은 시스템 호출과 라이브러리 그리고 윈도우 시스템(X11, Motif, Tk, Mac, MFC)에 대한 인터페이스를 가지고 있다.

C, C++를 사용하여 새로운 모듈을 쉽게 만들어 낼 수 있다. 파이썬은 프로그래밍 가능한 인터페이스를 필요로 하는 애플리케이션에 확장 언어로 사용할 수 있다. 이런 식으로 파이썬의 기능은 계속적으로 확장되고 있다.

처음부터 끝까지 객체 지향적으로 설계되어 있기 때문에 체계적인 프로그래밍이 가능하며, 특유의 들여쓰기 문법을 통해 소스 코드 관리를 획기적으로 개선했다는 평가를 받고 있다.

파이썬 모습 보기

다음과 같이 파이썬 해석기를 실행한다.

$ python
Python 1.5.2 (#1, Jan 17 2000, 11:36:08) ...
Copyright 1991-1995 Stichting Mathematisch Centrum, Amsterdam
>>>
그러면 >>> 라는 파이썬 프롬프트가 대기한다. 명령을 입력하면 그 즉시 해석하여 결과를 보여 준다.

>>> SPAM = 1
>>> SPAM = "Linux Programming"
>>> SPAM
'Linux Programming'
펄과 비교해 보는 것도 좋다. ($spam = 1;) 펄처럼 $, @, %와 같은 접두어를 사용하지 않으며, 주목할 만한 것은 문장을 종결짓는 세미콜론(;)도 없다!

대화형 모드에서 그냥 SPAM 이라는 변수명만 입력하면 변수값을 다음 행에 출력한다. 이렇게 어떤 명령이든 그 즉시 결과를 확인하면 작업할 수 있다.

>>> ABC
Traceback (innermost last):
File "", line 1, in ?
NameError: ABC
존재하지 않는, 초기화되지 않은 변수를 사용하면 NameError를 발생시킨다. 펄과는 다른 행동 방식이다.

다음 예는 파이썬의 객체 지향적 속성을 잘 보여준다.

a = open('/etc/passwd', 'r')

lines = a.readlines()

for i in lines:
print i

a.close()
open 함수를 사용하여 파일을 열어 a 라는 변수에 파일 객체를 저장한다. 그러면 변수 a 는 파일 객체가 갖는 여러 가지 메써드를 이용할 수 있다. 그 중 하나가 readlines() 이다. readlines()는 파일을 한 행씩 읽어서 리스트 변수에 저장한다. close() 메써드는 연관된 파일을 닫는다.

자연스럽게 자료형에 대한 이야기로 진행해 본다.

파이썬 자료형

파이썬의 자료형은 다음과 같다.

숫자
문자열
리스트(list)
사전(Dictionary)
리스트는 배열을 떠 올리면 된다. 사전은 마치 펄의 해쉬와 같다.

숫자 자료형
파이썬은 수학자가 원하는 기능 중 하나인 복소수도 지원한다.

>>> a = 1.0 + 2.0j
>>> a.real
1.0
>>> a.imag
2.0
파이썬에 있어 모든 자료형은 객체이다! a.real, a.imag 는 각각 a 라는 객체의 real, imag 멤버를 참조한다.

문자열 자료형
문자열 처리가 매우 쉽다.

>>> word = 'Help' + 'A'
>>> word
'HelpA'
>>> word * 5
'HelpAHelpAHelpAHelpAHelpA'
+ 연산자와 * 연산자는 문자열의 경우, 숫자와 다른 방식으로 작동한다. 이것을 전문적인 OO 용어로는 연산자 오버로딩(overloading)이라 부른다. + 연산자는 문자열 두 개를 연결하여 만든 새로운 문자열을 반환한다. * 연산자는 문자열을 반복한 새로운 문자열을 만들어 반환한다. 여러분이 원했던 직관적인 행동일 것이다.

독특한 슬라이스(slice) 표기법
슬라이스는 잘라낸 조각이라는 표현이다.

>>> word = 'linux'
>>> word[0]
'l'
>>> word[0:2]
'li'
>>> word[2:4]
'nu'
>>> word[2:5]
'nux'
>>> word[-1]
'x'
>>> len(word)
5
word 변수는 linux라는 문자열 값을 갖고 있는 문자열 객체이다. word[i:j]는 i <= n < j 범위의 문자로 이루어진 문자열을 반환한다. 문자열을 배열이라고 보고, C 언어처럼 첨자는 0 부터 시작한다.

리스트(list) 자료형
리스트는 여러 개의 항목으로 이루어진 배열이다.

>>> a = [ 'alzza', 'linux', 4, 9 ]
>>> a[0]
'alzza'
>>> a[0:2] + [ 'is', 'bad' ]
['alzza', 'linux', 'is', 'bad']
>>>
역시 슬라이스를 사용하여 원하는 범위의 원소만 가지고 새로운 리스트를 만들 수 있다. + 연산자를 사용하여 여러 개의 리스트를 연결한 리스트를 만들 수 있다.

>>> b = [ 'alzza', 'linux', 'is', 'bad' ]
>>> b[3] = 'cool'
>>> b
['alzza', 'linux', 'is', 'cool']
리스트는 변경 가능한 자료형이다. 이를 가변, mutable 하다고 표현한다.

한편 문자열은 배열 인덱스가 가능하긴 하지만, 중간에 값을 바꿀 수는 없다. 이를 불변, immutable하다고 표현한다. 문자열 값을 바꾸려고 하면 TypeError를 발생시킨다.

>>> str = 'alzza'
>>> str[0] = 'A'
Traceback (innermost last):
File "", line 1, in ?
TypeError: object doesn't support item assignment
단일 대입이 아닌 슬라이스 대입과 같은 진보한 형태도 지원한다.

>>> d = [ 0, 1, 2 ]
>>> d[1:3] = [ 2, 1 ]
>>> d
[0, 2, 1]
숙련된 파이썬 프로그래머는 한 번에 여러 개의 항목을 설정할 수 있도록 해 주는 슬라이스 대입을 능숙하게 사용할 수 있어야 한다.

리스트는 객체이다. 그리고 관련된 여러 가지 메써드를 가지고 있다.

>>> d.pop()
1
>>> d
[0, 2]
>>> d.append('a')
>>> d
[0, 2, 'a']
pop 메써드는 스택(stack)처럼 마지막 항목을 뽑아내 준다. append 메써드는 리스트의 끝에 항목을 추가한다.

>>> e = [ 1, 5, 3, 11, 9 ]
>>> e.sort()
>>> e
[1, 3, 5, 9, 11]
>>> e.reverse()
>>> e
[11, 9, 5, 3, 1]
정렬이 필요하면 sort 메써드를 사용한다. reverse 메써드는 원소의 순서를 완전히 반대로 바꾼다.

del 변수 삭제 명령
del 문을 사용하여 리스트의 일부 또는 변수 자체를 삭제할 수 있다. del f[0:2] 처럼 슬라이스 삭제도 가능하다.

>>> f = [ 0, 1, 2 ]
>>> del f[0:2]
>>> f
[2]
>>> del f
>>> f
Traceback (innermost last):
File "", line 1, in ?
NameError: f

터플(tuple) 자료형
터플은 값을 콤마(,)로 구분하여 나열한 값이다.

>>> t = 0, 1, 2
>>> t
(0, 1, 2)
>>> t = ( 3, 4, 5 )
>>> t
(3, 4, 5)
>>> t = ()
>>> t = (1, )
빈 터플은 (), 한 개의 원소를 가진 터플은 (1, ) 와 같이 표현한다. 콤마에 주의하라.

>>> t = ( 1, 2, 3 )
>>> x, y, z = t
한 번에 x, y, z 변수에 값을 설정하는 모습을 눈여겨 보자.

터플은 불변, immutable 자료형이다!

사전(Dictionary) 자료형
사전 찾는 일을 생각해 보라. 어떤 키가 되는 영어 단어를 찾으면 그에 관련된 의미 설명을 읽을 수 있다. 리스트가 그냥 순차적인 자료형이라면, 사전은 키/값의 한 쌍으로 이루어진 비순차적인 자료형이다.

>>> tel = { 'yong': 1234, 'anna': 5678 }
>>> tel['yong']
1234
>>> tel.keys()
['anna', 'yong']
>>> tel.values()
[5678, 1234]
>>> tel['hyun'] = 9012
>>> tel
{'anna': 5678, 'yong': 1234, 'hyun': 9012}
사전 변수는 { '키': 값, '키': 값, ... }의 형태로 초기화한다. 빈 사전은 {} 이다. tel['hyun'] = 9012 와 같이 아직 존재하지 않는 키를 참조하면서 값을 대입하면 새로운 사전 항목이 생겨난다.

사전의 메써드로는 키만 리스트로 나열해 주는 keys(), 값만 리스트로 나열해 주는 values(), 그리고 어떤 키가 있는지 없는지 알아 볼 수 있는 has_key()가 있다.

dir 문 : 객체 속성, 메써드 보기
각 객체가 어떤 속성과 메써드를 가지고 있는지 알려면 좋은 매뉴얼을 구해서 학습하면 될 것이다. 그러나 책을 펼치지 않아도 간략하게 확인할 수 있는 방법이 있다. 바로 dir 문이다.

>>> list = []
>>> dir(list) # 리스트 객체
['append', 'count', 'extend', 'index', 'insert', 'pop', 'remove', 'reverse',
'sort']
>>> dic = {}
>>> dir(dic) # 사전 객체
['clear', 'copy', 'get', 'has_key', 'items', 'keys', 'update', 'values']
dir 문은 인수가 갖고 있는 객체 속성과 메써드를 리스트로 보여 준다.

파이썬 제어구조

어떤 언어든 배우는 순서는 비슷하다. 언어가 자료를 저장하고 빼내는 자료형을 배운 후에는 제어구조를 익혀야 한다.

if 문
가장 기본적인 제어 구조는 if 이다.

>>> if x < 0:
... print 'Negative'
... else:
... print 'Non-negative'
if와 else 구문 뒤에 콜론(:)이 오는 것을 주의깊게 보자.

>>> if x < 0:
... print 'Negative'
... elif x == 0:
... print 'Zero'
... else:
... print 'Positive'

for 문
파이썬의 for 문은 C 언어의 for 문과는 달리 리스트, 문자열 항목을 차례로 진행시켜 가면 명령을 수행한다.

>>> a = [ 1, 2, 3 ]
... for x in a:
... print x
...

for 문과 함께 사용하는 편리한 함수로는 range()가 있다.

>>> range(10)
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> range(5, 10)
[5, 6, 7, 8, 9]
>>> range(0, 10, 3)
[0, 3, 6, 9]
range(10)의 결과는 0 부터 9 (10 이 아닌) 10 개의 원소로 이루어진 리스트임을 분명히 이해하자. range(i, j)는 i <= n < j 인 숫자로 이루어진 정수 리스트를 반환한다. 3 개의 인수를 사용하여, 증가폭을 설정할 수 있다.

>>> s = 'linux'
>>> for x in range(len(s)):
... print x, s[x]
...
0 l
1 i
2 n
3 u
4 x

break, continue, else 구문
C 언어에서와 마찬가지로 break는 가장 안쪽의 for 또는 while 루프를 빠져 나온다. continue은 루프의 다음 반복 지점으로 이동한다.

for, while 문이 else 문을 가지는 경우가 있다. for, while 문이 break에 의해 중단되지 않고 정상적으로 종료하면 else 구문 내용을 마지막으로 실행한다.

pass 구문
문법 상 어떤 문장이 필요하긴 한데, 아무 일도 하지 않고 싶을 때 pass 문을 사용한다.

다음은 무한 루프의 예이다. ^C 인터럽트 키를 눌러 중지시킨다.

>>> while 1:
... pass
...^C
Traceback (innermost last):
File "", line 1, in ?
KeyboardInterrupt

파이썬 함수 정의

함수를 정의할 때에는 def 문을 사용한다. def 문 바로 다음에 나오는 "문자열"을 문서 문자열이라고 부른다. 함수에 대한 설명을 적는다. 모든 함수 정의에 문서 문자열을 두는 것이 좋다.

>>> def fib(n):
... "Print a Fibonacci series up to n"
... a, b = 0, 1
... while b < n:
... print b,
... a, b = b, a+b
...
>>> fib

>>> f = fib
>>> f(100)
1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89
함수도 객체이다! 객체를 다른 변수에 입력할 수 있다. 위에서 fib 객체를 f 변수에 대입하고 f 를 통해 함수 내용을 호출하고 있다.

자세히 보면, 위 함수는 아무 것도 반환(return)하지 않고 있다. return 문을 사용하지 않으면 None 값을 반환한다.

>>> def fib2(n):
... "Return a list containing the Fibonacci series up to n"
... result = []
... a, b = 0, 1
... while b < n:
... result.append(b)
... a, b = b, a+b
... return result
...
위 함수는 리스트를 하나 만들어 그 안에 피보나찌 시리즈 값을 추가한 뒤, 리스트를 반환한다.

기본적인 함수 문법 외에도, 인수 기본값, 키워드 인수 등 유용한 기능이 많다. 이러한 기능은 차츰 익혀 나가기 바란다.

파이썬 모듈(Module)

파이썬의 객체 지향성은 모듈과 클래스를 통해 이루어진다. 가장 단순하게는 모듈부터 시작한다.

fib2 함수 정의문을 fibo.py 라는 파일에 저장해 놓자. 이렇게 파일에 어떤 파이썬 문장을 저장해 두면, 그 파일 자체가 모듈이 된다. 그리고 나서 파이썬 해석기를 실행하자.

>>> import fibo
>>>
>>> fibo.fib2(100)
모듈은 하나의 이름영역(Namespace)이 되어 변수나 함수 이름의 충돌을 막아 준다. fib2 라는 함수를 호출하려면 fibo.fib2 와 같은 이름으로 호출해야 한다.

여러분이 위치하고 있는 이름영역은 __main__ 이다.

>>> from fibo import fib2
>>>
>>> fib2(100)
from ... import ... 형식을 사용하면 현재의 이름영역에 fib2 함수를 수입해 온다. 이 때부터는 fibo.fib2 와 같이 참조하지 않고 직접 fib2 를 참조한다.

>>> from fibo import *
>>>
>>> fib2(100)
어떤 모듈로부터 모든 요소를 수입할 때에는 와일드 카드(*) 문자를 사용한다.

조금이라도 뭔가 유용한 일을 하는 파이썬 스크립트라면 몇 가지 import 문장을 포함하고 있을 것이다.

에러와 예외 처리

리스트의 인덱스가 범위를 벗어나면 IndexError가 발생한다. 0 으로 나누면 ZeroDivisionError 예외가 발생한다.

>>> a = [ 100, 101 ]
>>> a[2]
Traceback (innermost last):
File "", line 1, in ?
IndexError: list index out of range
>>> 1 / 0
Traceback (innermost last):
File "", line 1, in ?
ZeroDivisionError: integer division or modulo
파이썬은 이러한 예외 상황에 대하여 try: ... except: ... 문을 제공하고 있다.

>>> numbers = [0.3333, 2.5, 0, 10]
>>> for x in numbers:
... print x,
... try:
... print 1.0 / x
... except ZeroDivisionError:
... print '*** has no inverse ***'
...
0.3333 3.00030003
2.5 0.4
0 *** has no inverse ***
10 0.1
위 예에서는 numbers 리스트의 역수를 구하다 0 으로 나누는 일이 발생하면 except 절을 실행하고 실행을 지속한다. try ... except 를 사용하지 않았다면 3 번째 항목에서 0 으로 나누다 실행을 중지했을 것이다.

>>> for arg in sys.argv[1:]:
... try:
... f = open(arg, 'r')
... except IOError:
... print 'cannot open', arg
... else:
... print arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines'
... f.close()
open 하다 에러가 발생하면 IOError이 발생한다. else 절은 try 절에서 에러가 발생하지 않았을 때 실행된다.

파이썬의 진수, 클래스!

진정한 객체 지향은 모듈을 넘어 클래스에서 실현될 수 있다.

클래스 정의

>>> class ClassName:
...
...
... ...
...
class 문을 사용하여 클래스를 만든다. 가장 간단한 클래스는 다음과 같다.

>>> class MyClass:
... pass
>>> a = MyClass()
>>> a
<__main__.MyClass instance at 80e8ff0>
>>>
>>> b = MyClass()
>>>
>>> a.z = 0
>>> b.z = 0
클래스는 서로 다른 이름영역을 만들어 준다. 같은 변수 z 라 할 지라도 객체 a 의 변수 z 와 객체 b 의 변수 z 는 서로 다른 이름영역에 존재한다.

변수 영역이 중요!
모듈과 클래스는 모두 이름영역이다. 어떤 언어든 변수 이름 간의 충돌을 막기 위해 이름영역 구분 문제가 중요하게 떠오른다.

속성과 메써드

>>> class MyClass:
... "A simple example class"
... i = 12345
... def f(x):
... return 'hello world'
>>>
>>> x = MyClass()
>>>
>>> x.i
12345
>>>
>>> x.f

>>>
>>> x.f()
hello
i 는 속성이고 f 는 메써드이다. 객체 속성 만들기 앞서 본 MyClass 클래스의 i 속성을 클래스 속성이라고 부른다. 클래스 속성은 모두에게 공통된 속성이다. 그에 비해 객체 속성은 각 각체가 다른 객체와 상관이 각자 소유하고 있는 속성이다. >>> class Bag:
... def __init__(self):
... self.data = []
... def add(self, x):
... self.data.append(x)
>>>
>>> x = Bag()
>>> y = Bag()
>>>
클래스 메써드를 정의하는데 있어, __init__ 와 같은 특별한 의미를 갖는 약속된 함수가 있다. __init__ 함수는 객체를 만들 때 한 번 실행되는 함수이다. >>> x.add(1)
>>> x.data
[1]
>>> y.add('a')
>>> y.data
['a']
>>>
파이썬 클래스에는 강제 사항이 없다 C++ 언어에서는 private, public 등의 접근 제어 수준이 있지만, 파이썬에서는 그러한 제한 사항을 두지 않고, 프로그래머의 재량에 맡긴다. 클래스 상속 파이썬은 클래스 상속을 지원하는 완전한 객체 지향 언어이다. >>> class MyClass:
... def f(x):
... print 'Hello'
...
>>> class YourClass (MyClass):
... def g(x):
... print 'Halo'
...
>>> y = YourClass()
>>>
>>> y.g()
Halo
>>> y.f()
Hello
>>>
위에서 YourClass는 MyClass를 상속한다. y.f()를 호출했을 때 YourClass에 f 메써드가 없지만 부모 클래스인 MyClass에 있으므로 그 f 메써드를 사용한다. 파이썬과 그래픽 사용자 인터페이스 파이썬 언어를 가지고 X 윈도우 그래픽 프로그래밍을 할 수 있도록 해 주는 모듈은 다음과 같다. Tkinter PyGTK/PyGNOME PyQt Tkinter는 Tk 툴킷에 대한 파이썬 바인딩이다. 얼마 전만 해도 Tkinter가 유일한 인터페이스였지만 이제는 리눅스 플랫폼의 양대 툴킷인 GTK와 Qt 모두에 대하여 파이썬 바인딩이 존재한다. C 또는 C++ 언어로 짜는 것보다 훨씬 빠르게 그리고 즐기면서 GUI 프로그래밍을 할 수 있다. 참고 서적 이 분야도 역시 오렐리 책이 석권하고 있다. Learning Python (초보 서적) Programming Python (심도깊은 서적) Programming Python on Win32 (윈도우즈 플랫폼에서 프로그래밍하기) 참고 자료 파이썬 공식 사이트 알짜맨 개인 홈 페이지 이강성 교수님의 파이썬 광장 --------------------------------------------------------------------------------

What is LUA?

LUA is a scripting language, its power lies in the fact that it can be embedded in your C++ programs. Scripts give you the possibility to change the behaviour of your C++ programs without any need to recompile your program. A real world example would be game programming: you only have to change the script(s) and you can create a whole new game using the same engine.

LUA is fully customizable, you can create your own script functions and expose them to a 3th party. Or you can create scripts, encrypt them and then decrypt them at run-time so that only a number of limited people can script for your program. Allowing the end-user to modify your program, gives your program a point ahead to the competition.

Using LUA in your program does require some thinking ahead... You have to choose what kind of functions you allow in the scripts. For example: a function savegame would be logic and usefull and so could be a function deletesavegame but making a function such as deletefile public can be dangerous.

The LUA version discussed is 5.0.2. Don't forget that this d0cument is only a quick introduction and that it is not a complete tutorial about LUA.

How to embed LAU into C++?

Another way to formulate this question : "How can I use LUA in my Visual C++ Project?". The answer is actually pretty easy, you download it from lua.org and you follow the instructions below. Know that there are several ways to add LUA to your project and I only explain one of them.

NOTE: I'm assuming that you know the basics about how to use your compiler, the instructions outlined below are ment for Microsoft Visual C++ 6.

Installation :

1. dowload LUA here (links to official website)
2. Extract the files to a folder, for example "c:\Program Files\LUA SDK"

Configuration :

1. In your Microsoft Visual C++ IDE Go to Tools->Options.
2. Select Directories and add the LUA include-directory.
   

Add LUA to your project (non-MFC) :

1. Create a new folder in your project's workspace and call it LUA.
   
2. Add the files.
   
3. Select and insert all the files in the LUA src-directory (from lapi.c to lzio.h).
   

Add LUA to your project (MFC) :

1. Create a new folder in your project's workspace and call it LUA.
   
2. Add the files.
   
3. Select and insert all the files in the LUA src-directory (from lapi.c to lzio.h).
   
4. MFC uses precompiled headers, LUA doesn't, so let's disable them. Select the LUA folder in your workspace and press the right mouse button, then select Settings from the menu.
   
5. Select "All Configurations".
   
6. Then open the LUA folder and select all the .c-files (make sure your selection doesn't include a folder or a .h file!). On the right side a C++-tab will appear. In that C++-tab select the "Precompiled Headers"-catagory. And select "Not using precompiled headers". Press the OK-button to finish.
   

About ANSI C and C++

LUA is pure ANSI C code, this means that if you build the code with a C++ compiler it will complain with "error LNK2001: unresolved external symbol" messages. Two easy ways exist to resolve this problem without modifying the original source files :

1. Tell the compiler that the function definitions are C style by enclosing the include directive with the extern keyword :
   extern "C"{ #include <lua.h>}
2. You can also define LUA_API before including lua.h :
   #define LUA_API extern "C"#include <lua.h>

I recommend that you use the first method.

The LUA State

In order to use LUA you have to initialize it and when you're done with it you have to deinitialize LUA. This is done by respectivily opening and closing an LUA state.

// Open the LUA statelua_State *L = lua_open();// Use LUA...;// Close the LUA statelua_close(L);

You can have multiple LUA states in your program which are all indepedent of each other.

The LUA Stack

LUA is stack-based. The communication between the script and the C/C++ application happens between a stack maintained by LUA. Note that each LUA state has its own stack. A clean programmer will ensure that the stack is zero at the end of his program. You can verify this by calling the lua_gettop function, the result must be zero, it's a good candidate for the _ASSERT macro (defined in crtdbg.h).

// Open the LUA statelua_State *L = lua_open();// Use LUA...;// Verify the stack// (don't forget to include crtdbg.h)_ASSERT(lua_gettop(L) == 0);// Close the LUA statelua_close(L);

LUA defines lua_pushXXX (where XXX can be "string", "number", "boolean", ...) but it doesn't define the lua_popXXX versions. Here's an example how to define them by yourself :

inline LUA_API lua_Number lua_popnumber(lua_State *L){ register lua_Number tmp = lua_tonumber(L, lua_gettop(L)); lua_pop(L, 1); return tmp;}inline LUA_API const char *lua_popstring(lua_State *L){ register const char *tmp = lua_tostring(L, lua_gettop(L)); lua_pop(L, 1); return tmp;}

When popping the values they are converted automaticly when possible :

// Push -1 as a numberlua_pushnumber(L, -1);// And pop it again as a string (s --> "-1")const char *s = lua_popstring(L);

If the conversion is impossible then NULL/0 will be returned. For example we can't convert a boolean to a string :

// Push 1 (true)lua_pushboolean(L, 1);// And pop it again as a string (s --> NULL)const char *s = lua_popstring(L);

There are many other stack manipulation functions and there are also functions to verify the value type on the stack. I suggest that you check out the LUA manual that comes with the distribution.

Executing an LUA script

Executing an LUA script isn't that straight-forward at first but at the end it turns out the be very simple. I'm explaining you the full implementation of how to execute a script by creating your own "reader". LUA comes with its own library that contains ready-to-use functions but I prefer you to explain the complete version so you can understand better how LUA works.

In order to execute LUA scripts you have to load them first and call them afterwarts, this is done by respectivily calling the lua_load and the lua_call or lua_pcall function.

The lua_load function takes four parameters :

LUA_API int lua_load (lua_State *L, lua_Chunkreader reader, void *data, const char *chunkname);

The first one is the pointer to the LUA state, the second one is a pointer to a user-defined reader function, the third pointer is a user-defined value that the reader function will receive, and the fourth one is a name we decide ourselves for debugging purposes. As you can see from this call, there is no argument accepting a script. We have to define this ourselves using the data argument. Let's take a look at this structure (taken from the LUA library), we will define :

typedef struct luaMemFile{ const char *text; size_t size;} luaMemFile;

The text variable will be our script line(s) and the size variable will tell us if we have finished reading or not (see later). A value of zero will mean : we are no longer reading. We now define a simple callback function :

const char *readMemFile(lua_State *, void *ud, size_t *size){ // Convert the ud pointer (UserData) to a pointer of our structure luaMemFile *luaMF = (luaMemFile *) ud; // Are we done? if(luaMF->size == 0) return NULL; // Read everything at once // And set size to zero to tell the next call we're done *size = luaMF->size; luaMF->size = 0; // Return a pointer to the readed text return luaMF->text;}

Once the script has been loaded, a simple call to lua_pcall will suffice. I prefer lua_pcall above lua_call because the later one will terminate the program if there was an error.

The lua_call takes three parameters and the lua_pcall function takes four parameters :

LUA_API void lua_call (lua_State *L, int nargs, int nresults);
LUA_API int lua_pcall (lua_State *L, int nargs, int nresults, int errfunc);

The first parameter is the pointer to the LUA state, the second parameter is the number of arguments on the stack that the command takes (and when executing a loaded script this can remain 0). The third parameter is the number of result parameters the command will return on the stack. If nresult equals LUA_MULTRET then the number of parameters that will be pushed on the stack is controlled by the called function! Yes indeed, an LUA function can return more than one parameter, for example :

return "i", "return", 5, "strings", "and", 2, "numbers"

The fourth parameter (errfunc) is only valid for the lua_pcall function and is used for controlling the error-handling. Please read the LUA manual for more information about this parameter.

A note about the nresults argument: if we take the example return statement above, then we see that 7 values would be returned. If we execute this script with nresult==LUA_MULTRET then 7 values would be returned, if we would call the function with nresult==3 then only the 3 first values would be returned ("i", "return" and 5).

This is the test script we will execute :

const char *testscript = { "function double(n)\n" " return n * 2\n" "end\n" "\n" "return double(1)\n"}; function double(n) return n * 2endreturn double(1)

A quick but nasty way of executing would be this :

//luaMemFile luaMF;// Load the command and try to execute it...luaMF.text = testscript;luaMF.size = strlen(luaMF.text);lua_load(L, readMemFile, &luaMF, "test script");lua_pcall(L, 0, 0, 0);

You may ask why is this a bad method? Well, there is no error checking, if the script contains error or an execution error occur than the stack will be messed-up, LUA functions push their error values on the stack so you need to check the result of both lua_load and lua_pcall and act accordingly!

This is the implementation that I prefer :

//luaMemFile luaMF;// Load the command and try to execute it...luaMF.text = testscript;luaMF.size = strlen(luaMF.text);if(lua_load(L, readMemFile, &luaMF, "test script") == 0){ // Execute the loaded command... // The function takes 0 parameters and will return 1 result if(lua_pcall(L, 0, 1, 0) == 0) { // There was no error // Let's get the result from the stack lua_Number result = lua_tonumber(L, lua_gettop(L)); } // Clean-up the stack lua_pop(L, 1);}else{ // There was a lua_load error... // Pop the error value from the stack lua_pop(L, 1);}

Calling C functions from LUA

In order to make this topic more accessible, a whole new page has been assigned to it, please follow this link : Calling C functions from LUA or How to expose C function to LUA scripts.

Download

You can download the above test project here (compressed ZIP files) :

The source code of LUA Demo 1
The executable version of LUA Demo 1

NOTE: All the required files are included in the source code file in order to compile succesfully

Contact

If you have questions or remarks about this article or its contents, then feel free to contact me at <fibergeek @ codegurus.be>. Don't forget to remove the white spaces or the e-mail won't arrive.

출처 : Tong - Developer님의 ▒ LUA통

CONREC A Contouring Subroutine Written by Paul Bourke July 1987 Source code By the author (Paul Bourke) C, Basic, FORTRAN-77 (the original) Java version: Render.java and Conrec.java by Bradley White Adapted to C++ by Nicholas Yue. Ada version by Gautier de Montmollin. Visual Basic by James Craig Delphi translation courtesy of Alexander Weidauer Visual Basic version by Michelle Smith cpp.c version by Bjorn Harpe. Introduction This article introduces a straightforward method of contouring some surface represented as a regular triangular mesh. Contouring aids in visualizing three dimensional surfaces on a two dimensional medium (on paper or in this case a computer graphics screen). Two most common applications are displaying topological features of an area on a map or the air pressure on a weather map. In all cases some parameter is plotted as a function of two variables, the longitude and latitude or x and y axis. One problem with computer contouring is the process is usually CPU intensive and the algorithms often use advanced mathematical techniques making them susceptible to error. CONREC To do contouring in software you need to describe the data surface and the contour levels you want to have drawn. The software given this information must call the algorithm that calculates the line segments that make up a contour curve and then plot these line segments on whatever graphics device is available. CONREC satisfies the above description, it is relatively simple to implement, very reliable, and does not require sophisticated programming techniques or a high level of mathematics to understand how it works. The input parameters to the CONREC subroutine are as follows : The number of horizontal and vertical data points designated iub and jub. The number of contouring levels, nc. A one dimensional array z(0:nc-1) that saves as a list of the contour levels in increasing order. (The order of course can be relaxed if the program will sort the levels) A two dimensional array d(0:iub,0:jub) that contains the description of the data array to be contoured. Each element of the array is a sample of the surface being studied at a point (x,y) Two, one dimensional arrays x(0:iub) and y(0:jub) which contain the horizontal and vertical coordinates of each sample point. This allows for a rectangular grid of samples. Figure 1 Illustrates some of the above input parameters. The contouring subroutine CONREC does not assume anything about the device that will be used to plot the contours. It instead expects a user written subroutine called VECOUT. CONREC calls VECOUT with the horizontal and vertical coordinates of the start and end coordinates of a line segment along with the contour level for that line segment. In the simplest case this is very similar the the usual LINE (x1,y1)-(x2,y2) command in BASIC. See the source code listing below. Algorithm As already mentioned the samples of the three dimensional surface are stored in a two dimensional real array. This rectangular grid is considered four points at a time, namely the rectangle d(i,j), d(i+1,j), d(i,j+1), and d(i+1,j+1). The centre of each rectangle is assigned a value corresponding to the average values of each of the four vertices. Each rectangle is in turn divided into four triangular regions by cutting along the diagonals. Each of these triangular planes may be bisected by horizontal contour plane. The intersection of these two planes is a straight line segment, part of the the contour curve at that contour height. Depending on the value of a contour level with respect to the height at the vertices of a triangle, certain types of contour lines are drawn. The 10 possible cases which may occur are summarised below a) All the vertices lie below the contour level. b) Two vertices lie below and one on the contour level. c) Two vertices lie below and one above the contour level. d) One vertex lies below and two on the contour level. e) One vertex lies below, one on and one above the contour level. f) One vertex lies below and two above the contour level. g) Three vertices lie on the contour level. h) Two vertices lie on and one above the contour level. i) One vertex lies on and two above the contour level. j) All the vertices lie above the contour level. In cases a, b, i and j the two planes do not intersect, ie: no line need be drawn. For cases d and h the two planes intersect along an edge of the triangle and therefore line is drawn between the two vertices that lie on the contour level. Case e requires that a line be drawn from the vertex on the contour level to a point on the opposite edge. This point is determined by the intersection of the contour level with the straight line between the other two vertices. Cases c and f are the most common situations where the line is drawn from one edge to another edge of the triangle. The last possibility or case g above has no really satisfactory solution and fortunately will occur rarely with real arithmetic. Figure 2 Summarises the possible line orientations. Example As a simple example consider one triangle with vertices labelled m1,m2 and m3 with heights 0, 2 and 3 respectively Figure 3 To calculate where a contour line at a height of 1 should be drawn, it can be seen that this is case f described earlier. Level 1 intersects line segment m1-m2 half the way along and it intersects line segment m1-m3 one third of the way along. A line segment is drawn between these two points. Each rectangular mesh cell is treated this way. Subroutine In summary, CONREC takes each rectangle of adjacent data points and splits it into 4 triangles after choosing the height at the centre of the rectangle. For each of the triangles the line segment resulting from the intersection with each contour plane. A routine is then called with the starting and stopping coordinates of the line segment. Figure 4 An attempt is made at optimization by checking first to see if there are any contour levels within the present rectangle and second that there are some contour levels within the present triangle. The indices i and j are used to step through each rectangle in turn, k refers to each contour level and m to the four triangles in each rectangle. Figure 5 Some of the notation used for identifying the rectangles and triangles in the subroutine. Note that for large arrays the whole data array need not be stored in memory . Since the algorithm is a local one only requiring 4 points at a time, the data for each rectangle could be read from disk as required. Example 1 Contour map and the following function Example 2 Contour map and the following function Example 3 This is a more "real life" example where a C version of CONREC has been used to contour a piece of landscape, the result is given below. Images from the BYTE magazine version Note On occasion users have reported gaps in their contour lines, this should of course never happen. There is however a pathological case that all local contouring algorithms suffer from (local meaning that they only use information in the immediate vicinity to determine the contour lines). The problem arises when all four vertices of a grid cell have the same value as the contour level under consideration. There are a number of strategies that can be employed to overcome this special event, the correct way is to consider a larger region in order to join up the contours on either side of the problem cell. CONREC doesn't do this and just leaves the cell without any contour lines thus resulting in a gap. This special case essentially never happens for real values data, it is most commonly associated with integer height datasets. The simplest solution is to offset the contour levels being drawn by a very small amount.

This is a short note describing a method for contouring a facet based model, that is, drawing line segments along the intersection of the facets with the contouring plane(s). It is not assumed that the contour plane is parallel to the x-y plane, indeed a totally general contour plane description is employed.

The facet is described by its three vertices, P₀, P₁, P₂. The plane is described by its normal n and a point on the plane P. The routine given below returns 0 if there is no intersection of the facet with the contour plane. It returns 2 and the two vertices of the intersection line if the facet does intersect the contour plane.

As reflected in the source below, there are 5 basic cases to consider. The first two are when all the vertices of the facet are on one side of the contour plane. The other 3 cases involve finding out which of the three facets is on a side by itself.

Notes

• If the polygons making up the model are more complex than the simple 3 facet ones considered here then they need to be split into simpler ones before using this algorithm, there are "standard" ways of doing this. For example 4 vertex facets can be split into 2 triangular facets by dividing along any two apposite vertices. Similarly, convex polygons can be triangulated by forming triangular facets with each edge and the centroid of the polygon. It gets a bit more difficult with complicated convex polygons.....

• The most common height contours are achieved by simple setting the contour plane normal n to (0,0,1) and the point on the contour plane p0 to (0,0,contourlevel).

The following examples result from contouring a 2D Gaussian with a range of different orientated contour planes.

The technique is obviously not limited to traditional contouring of "height surfaces". Closed forms can equally be contoured. The following is a rhombic cubeoctahedron with contours perpendicular to the x axis and y axis.

Source Code

The way the above code might be called in order to draw contour lines at multiple levels through a model containing a large number of polygons might be as follows

   Determine and create the contour plane "n"	For each contour level 		Set the value of p0 appropriately		For each polygon in the model			Possibly triangulate the polygon if it has more than 3 vertices			For each triangular polygon				Call ContourFacet()				If there were 2 vertices returned draw the line segment			End for		End for	End for

Practical example

Many rapid prototyping machines build models from a number of contour slices, additionally there is a standard file format called stl for that sort of work which consists of simply triangular polygons. Creating instructions for a contour based rapid prototyping machine requires that the triangles representing the objects to be constructed are contoured, possibly along an arbitrary axis.

In this example the model is built in miniature in a photonics laboratory (Swinburne University). The model was built in AutoCAD, exported in the STL format, and sliced (129 slices) using software based on the above techniques. The more challenging aspect of this project is dealing with the less than perfect data from AutoCAD, such as the removal of duplicate edges and closing of contour loops.

The resulting physical model viewed through a microscope is shown below, the white bar at the bottom is 10 microns (1/100 mm) long making the total length of the model about 0.08mm.

La petite galerie du CRM

Links2Go Applets

Contour Plotting using Java This page: 12 Kb. approx. Yes, this page uses Java and thus requires a Java-enabled browser. This is a work in progress.

Instructions

• Enter the matrix of z values, in the following format (similar to Mathematica format):
  • The values are floating point numbers separated by commas.
  • Each row of values is enclosed in brace brackets.
    e.g. {0.4, 1.2, 1.03}
  • The rows themselves are separated by commas and enclosed in brace brackets.
  • The number of rows must be at least 2 and at most 100.
  • The rows need not be of the same length; the longest row must have at least 2 and at most 100 values.
• Click in the button "Draw" to trace the contour plot based on the data you have provided. The program will:
  1. parse the matrix of z values, filling short rows with zeroes if necessary to make the matrix rectangular;
  2. calculate ten values, one for each contour to be drawn, by linearly interpolating between the maximum and minimum z values in the matrix;
     (One may, however, select logarithmic interpolation using the check box just to the left of the "Draw" button. Log interpolation is better for data containing sharp peaks, but is possible only if all values in the matrix are positive.)
  3. display the results of steps 1 and 2 (including the 10 contour values, numbered [0] through [9]) in the area in the lower left of the applet's panel; and
  4. draw the contour plot in the right-hand portion of the applet's panel.

About this applet...

This applet is a work in progress. It was developed by David Rand on a Macintosh using Metrowerks CodeWarrior Java. It has undergone preliminary testing on Macintosh and UNIX platforms. If you experience problems with this applet, please inform the author by e-mail at rand@CRM.UMontreal.CA; be sure to specify your platform and browser. Thanks in advance.

The plotting algorithm was taken from a Fortran program by Snyder [1]. The program was first translated into C, then reworked, and finally translated into Java. Flanagan [2] was indispensable for the Java implementation. A feature article [3] describing this applet has been published in MacTech magazine. You may download the complete Java source code as a compressed archive from MacTech's web site. You may also access the Java source code as plain text directly on this site.

References

1. W. V. Snyder, "Algorithm 531, Contour plotting [J6]", ACM Trans. Math. Softw.4, 3 (Sept. 1978), 290-294.

2. D. Flanagan, Java in a Nutshell, O'Reilly & Associates (1996).

3. David Rand, "Contour plotting in Java", MacTech magazine13, 9 (Sept. 1997), 14-28.

Table of Contents of "La petite galerie du CRM"

5 November 1998, webmaster@CRM.UMontreal.CA

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Contour Plotting using Java This page: 12 Kb. approx. Yes, this page uses Java and thus requires a Java-enabled browser. This is a work in progress.

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Instructions

• Enter the matrix of z values, in the following format (similar to Mathematica format):
  • The values are floating point numbers separated by commas.
  • Each row of values is enclosed in brace brackets.
    e.g. {0.4, 1.2, 1.03}
  • The rows themselves are separated by commas and enclosed in brace brackets.
  • The number of rows must be at least 2 and at most 100.
  • The rows need not be of the same length; the longest row must have at least 2 and at most 100 values.
• Click in the button "Draw" to trace the contour plot based on the data you have provided. The program will:
  1. parse the matrix of z values, filling short rows with zeroes if necessary to make the matrix rectangular;
  2. calculate ten values, one for each contour to be drawn, by linearly interpolating between the maximum and minimum z values in the matrix;
     (One may, however, select logarithmic interpolation using the check box just to the left of the "Draw" button. Log interpolation is better for data containing sharp peaks, but is possible only if all values in the matrix are positive.)
  3. display the results of steps 1 and 2 (including the 10 contour values, numbered [0] through [9]) in the area in the lower left of the applet's panel; and
  4. draw the contour plot in the right-hand portion of the applet's panel.

About this applet...

This applet is a work in progress. It was developed by David Rand on a Macintosh using Metrowerks CodeWarrior Java. It has undergone preliminary testing on Macintosh and UNIX platforms. If you experience problems with this applet, please inform the author by e-mail at rand@CRM.UMontreal.CA; be sure to specify your platform and browser. Thanks in advance.

The plotting algorithm was taken from a Fortran program by Snyder [1]. The program was first translated into C, then reworked, and finally translated into Java. Flanagan [2] was indispensable for the Java implementation. A feature article [3] describing this applet has been published in MacTech magazine. You may download the complete Java source code as a compressed archive from MacTech's web site. You may also access the Java source code as plain text directly on this site.

References

1. W. V. Snyder, "Algorithm 531, Contour plotting [J6]", ACM Trans. Math. Softw.4, 3 (Sept. 1978), 290-294.

2. D. Flanagan, Java in a Nutshell, O'Reilly & Associates (1996).

3. David Rand, "Contour plotting in Java", MacTech magazine13, 9 (Sept. 1997), 14-28.

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5 November 1998, webmaster@CRM.UMontreal.CA

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• Download source files - 381 Kb
• Download demo projects - 200 Kb
• Download control binaries - 72 Kb

Introduction

This is a simple OCX control, which allows you to plot two-dimensional data. Despite the large set of controls that comes with VC++, there is no out-of-the-box control that provides a simple and straightforward 2D data visualization. The ActiveX control tutorial by Kapil Chaturvedi inspired me to write my own control, mostly because I wanted to customize the source code when needed. Over time, the functionality of the ActiveX control became more elaborate, and finally I made decision to publish what I have in hand.

What Can It Do?

The control is able to plot a large number of points and updating one or more plots on the graph with new data, replacing the old plot with the new plot. Multiple plots with individual properties such as name, line and point style, width, could be customized at runtime. At runtime, the control is capable of displaying its own property pages (double click on the control area or by invoking the ShowProperties method) and showing short help as a result of the user pressing F1 while the control has the focus. By setting the TrackMode property you should be able to switch between a different modes such as tracking cursor coordinates while moving (left mouse button pressed), zooming, XY-, X-, and Y-panning. Finally the control snapshot could be copied to the clipboard, printed, or saved as a bitmap file.

What doesn't it do?

You cannot plot 3D data, but you can use the NTGraph3D ATL/STL/OpenGL activeX control to do that :-)!

What's New?

• The Log Axes Mode works now, showing the log10 grid, and appropriated labels, it also converts the graph element's data
• The control's snapshot could be now saved as a bitmap file, many thanks to Robert Harber for providing the code!
• Added abilities to dynamically creating annotation labels, that can be on different colors, orientations, and also could be hidden or visible.
• Added "Annotations" property page that provides fully access to the annotation list in the real/design mode.
• Added abilities to dynamically drawing of multiply cursors, with a different colors, crosshair styles, floating/fixed, or snapped to the currently selected element!
• Added "Cursors" property page that provides fully access to the cursor list in the real/design mode.
• Added axis formatting, that allows a customization of the bottom and left axis labels.
• Added "Format" property page that provides access to the axis format properties, and a templates for of commonly used data formats such a: Numbers, Exponential, Symbolic, Date, and Time!
• Added Time format for the graph axes. To use it, you should set the XTime/YTime property to True.
  You also have to convert the date/time data to double format. The Date/Time format is implemented as a as a floating-point value, measuring days from midnight, 30 December 1899. So, midnight, 31 December 1899 is represented by 1.0. Similarly, 6 AM, 1 January 1900 is represented by 2.25, and midnight, 29 December 1899 is 1.0. However, 6 AM, 29 December 1899 is 1.25.
  For more info refer to MSDN for the class:COleDateTime!

How to test the control

You can use the ActiveX Control Test Container, and load the Test.dsm macro from the menu Tools\Macros... You can write your own routines to test the control behavior (look at Test.dsm macro)

How to use the control

To use this OCX control, embed it in an application that supports the use of OCX controls. Microsoft Visual Basic applications, Office applications and applications created with the Microsoft Developer Studio�s AppWizard can support the use of OCX controls. There are two files required to use this control. They are:

• NTGraph.hlp -The help file for this control.
• NTGraph.ocx -The NTGraph controls code and data.

Before the ActiveX control can be used in your application, it must be registered as a COM Component in the system registry. This is a self registering control. This means that to register the control in the system registry you only need to have an application load the control and call the control�s exported function DllRegisterServer. You can use the REGSVR32 utility or have your setup program do this.

How to use the REGSVR32 utility?

Copy NTGraph.ocx to your directory and type:

regsvr32 NTGraph.ocx
regsvr32 /u NTGraph.ocx (Unregister server)

Customizing TheControl

You can change the properties of this control during design time, or in run time to affect how the control will plot the data.
Use the new control property pages:

Graph Property Page

Elements Property Page

Annotations Property Page

Cursors Property Page

Format Property Page

You can include the control in your project by following the standard steps for ActiveX controls:

1. Create MFC Dialog project or MDI/SDI project with View class derived from CFormView
2. Choose menu Project|Add To Project|Components and Controls...
3. Open the Registered ActiveX Control gallery
4. Choose the NTGraph Control and click Insert
5. Visual C++ will generate the class CNTGraph
6. Then you can define variable of the type as CNTGraph.

The control's customization options are straightforward:

Collapse Copy Code

// Customize Graph Properties m_Graph.SetBackColor (RGB(0,0,0));m_Graph.SetAxisColor (RGB(0,255,0));m_Graph.SetLabelColor (RGB(128,255,255));// Control's Frame and Plot area optionsm_Graph.SetFrameColor((RGB(0,0,0));m_Graph.SetPlotAreaColor(RGB(212,222,200));m_Graph.SetFrameStyle(2) // (1) - Flat                         // (2) - Scope (raised frame and sunken plot area borders)                         // (3) - 3DFrame (a bitmap frame picture)    m_Graph.SetGridColor(RGB(192,192,192));m_Graph.SetShowGrid (TRUE);m_Graph.SetCursorColor (RGB(255,0,0));m_Graph.SetTrackMode (1);m_Graph.SetGraphTitle("XY Plot");m_Graph.SetXLabel ("X Axis");m_Graph.SetYLabel("Y Axis");m_Graph.SetRange(0.,10,-1,1.);

You don't need to call the control Invalidate() function every time you change a Graph property. The changes are automatically reflected on the control appearance.

To load the data into the control...

Collapse Copy Code

////// Customize Graph Elements ////   // The Graph elements are dynamically allocated!       // Element 0 is allocated by default   // Even after a call to the ClearGraph method,   // the Element-0  is automaticaly allocated.     m_Graph.SetElementLineColor(RGB(255,0,0));   m_Graph.SetElementLinetype(0);   m_Graph.SetElementWidth(1);   m_Graph.SetElementPointColor(RGB(0,0,255);   m_Graph.SetElementPointSymbol(3);   m_Graph.SetElementSolidPoint(TRUE);	   // Allocate a new element: Element-1   m_Graph.AddElement();	      m_Graph.SetElementColor (RGB(0,255,0));   m_Graph.SetElementLinewidth(1);   m_Graph.SetElementLinetype(2);      // Allocate a new element: Element-2   m_Graph.AddElement();   m_Graph.SetElementColor (RGB(0,0,255));   m_Graph.SetElementLinetype(3);     // Now change again the properties of Element-1  m_Graph.SetElement(1);    m_Graph.SetElementColor (RGB(0,0,255));   ...//// Load Data int the Graph Elements //  double y;  for (int i = 0; i < NumberOfElements; i++)   { 	for (int x = 0; x < NumberOfPoints; x++) 	{	   y = (double)rand() / RAND_MAX * 10.0;	   y = y / 3 + 10.0 / 2 * i + 1;           m_Graph.PlotXY(x, y, i);            // or PlotY(double data, long ElementID) 	}  }

The same story for Visual Basic Users:

Collapse Copy Code

  With NTGraph1       .PlotAreaColor = vbBlack       .FrameStyle = Frame       .Caption = ""       .XLabel = ""       .YLabel = ""                .ClearGraph 'delete all elements and create a new one       .ElementLineColor = RGB(255, 255, 0)       .AddElement  ' Add second elements       .ElementLineColor = vbGreen             For X = 0 To 100            Y = Sin(X / 3.15) * Rnd - 1            .PlotY Y, 0             Y = Cos(X / 3.15) * Rnd + 1            .PlotXY X, Y, 1            .SetRange 0, 100, -3, 3        Next X  End With

NTGraph Properties:

Graph

• short Appearance
• BSTR Caption
• short Appearance
• BSTR Caption
• BSTR XLabel
• BSTR YLabel
• OLE_COLOR ControlFrameColor
• OLE_COLOR PlotAreaColor
• OLE_COLOR AxisColor
• OLE_COLOR GridColor
• OLE_COLOR LabelColor
• OLE_COLOR CursorColor
• IPictureDisp* ControlFramePicture
• IPictureDisp* PlotAreaPicture
• IFontDisp*LabelFont
• IFontDisp* TickFont
• IFontDisp* TitleFont
• IFontDisp* IdentFont
• FrameType FrameStyle
• short XGridNumber
• short YGridNumber
• boolean ShowGrid
• boolean XLog
• boolean YLog
• double XCursor
• double YCursor

  Elements

• short Element
• short ElementCount
• OLE_COLOR ElementLineColor
• OLE_COLOR ElementPointColor
• LineType ElementLinetype
• short ElementWidth
• SymbolType ElementPointSymbol
• boolean ElementSolidPoint
• boolean ElementShow
• TrackModeState TrackMode
• BSTR ElementName
• boolean ElementIdent

  Annotations

• short Annotation
• short AnnoCount
• BSTR AnnoLabelCaption
• double AnnoLabelX
• double AnnoLabelY
• OLE_COLOR AnnoLabelColor
• boolean AnnoLabelHorizontal
• boolean AnnoVisible

  Cursors

• short Cursor
• short CursorCount
• short CursorMode (0 - Fixed; 1 - Floating; 2 - Snapped to currentlly selected element)
• double CursorX
• double CursorY
• OLE_COLOR CursorColor
• short CursorStyle (0 - Crosshair; 1 - X hairline only; 2 - Y hairline only;)
• boolean CursorVisible

  Format

• boolean XTime
• boolean YTime
• BSTR FormatAxisBottom
• BSTR FormatAxisLeft

Methods

Graph

• void SetRange(double xmin, double xmax, double ymin, double ymax)
• void AutoRange()
• void CopyToClipboard()
• void PrintGraph()
• void ShowProperties()

  Elements

• void AddElement()
• void DeleteElement(short ElementID)
• void ClearGraph()
• double GetElementXValue(short index, short ElementID)
• void SetElementXValue(short index, short ElementID, double newValue)
• double GetElementYValue(short index, short ElementID)
• void SetElementYValue(short index, short ElementID, double newValue)
• void PlotXY(double X, double Y, short ElementID)
• void PlotY(double Y, short ElementID)

  Annotations

• void AddAnnotation()
• void DeleteAnnotation(short AnnotationID)

  Cursors

• void AddCursor()
• void DeleteCursor(short CursorID)

Tracking Mode constants

• None = 0
• Track = 1 Track cursor position (hold mouse button pressed)
• Cursor = 2 Cursor position by single click
• Zoom = 3 Unzoom (right mouse button click)
• PanXY = 4
• PanX = 5
• PanY = 6

Frame Style Constants

• Flat = 0
• Scope = 1 (raised frame and sunken plot area borders)
• 3DFrame = 2 (a bitmap frame picture)

Line style constants

• Solid = 0
• Dash = 1
• Dot = 2
• DashDot = 3
• DashDotDot = 4
• Null = 5
• XYStep = 6
• YXStep = 7
• Bars = 8
• Stick = 9

Symbol style constants

• Nosym = 0
• Dots = 1
• Rectangles = 2
• Diamonds = 3
• Asterisk = 4
• DownTriangles = 5
• UpTriangles = 6
• LeftTriangles = 7
• RightTriangles = 8

Yep, that's it!

1242906571_2d Graph.zip

1242906571_2d Graph.zip

Enjoy!

Send mail to nteofilov@yahoo.de with questions or comments about this article.

History

22 Nov 2002 - v1.0 Initial release

01 Dec 2002 - v1.1

• Added new method copy2clipboard.
• Added the ability to draw elements with a different number of points. (by A.Hoffman)
• New method added by A.Hoffman to Show/Hide the Graph Element
• Bug fix. Thanks to A.Hofmann for help.
• Fixed some drawing problems. Thanks to Judd.
• Added custom font support.
• Zoom Mode: Not implemented yet, but reserved.

26 Jan 2003 - v2.0 (Flicker Free versiton of the control)

• Thanks to Keith Rule for the class CMemDC
• ZoomMode Implemented.
• Added tooltip, showing current cursor position.
• Added new method Autorange.
• Added new property ElementLinewidth.
• Added new property ElementLinetype.
• Fixed some drawing problems.
• Added (Test.htm) a brief info on how to add the control to your web page.

09 Mar 2003 - v2.1

• PanMode Implemented.
• Modified SetElementColor, SetElementLinewidth, SetElementLinetype, so that they accept as a first parameter the ElementID.
• Fixed some drawing problems. Should be clean now.
• GDI leak Fixed.

01 Jun 2003 - v3.0 New release!

• Thanks to Chris Maunder for Colour Picker control

02 Aug 2003 - v4.0 Final release!

• Thanks to Robert Harber for the useful discussions, ideas and code.
• Thanks to tagi1 for fixing the printing font problem.
• Thanks to Judd for testing the control.

Note that since there are significant changes in the last release you should remove (first unregister and than delete) all old versions of the control from your projects! The VBA users who use the control inside of Office applications should also remove the following file NTGRAPHLib.exd in the Temp directory of your computer. This file is automatically created by the Office application and saves properties of the former created control instances. You have to delete this file before you insert the new version of the control, in order to get correctly names in the property browser.

License

About the Author

Nikolai Teofilov Member

Occupation: Researcher Location: Germany