最近研究大数据，用到了NetCDF文件的解析，于是搜索了网络上的相关资源，记录一下。
一、概述
NetCDF全称为network Common Data Format，中文译法为“网络通用数据格式”，它是由美国大学大气研究协会的Unidata项目科学家针对科学数据的特点开发的，是一种面向数组型并适于网络共享的数据描述和编码标准。
NetCDF和zip、jpeg、bmp文件格式类似，都是一种文件格式的标准。NetCDF文件开始时目的是用于存储气象科学中的数据，现在已经成为许多数据采集软件生成文件的格式。利用NetCDF可以对网络数据进行高效地存储、管理、获取和分发等操作。由于其灵活性，能够传输海量的面向阵列（array-oriented）数据，目前广泛应用于大气科学、水文、海洋学、环境模拟、地球物理等诸多领域。
从数学上来说，netcdf存储的数据就是一个多自变量的单值函数。用公式来说就是f(x,y,z,...)=value，函数的自变量x,y,z等在netcdf中叫做维(dimension)或坐标轴(axis)，函数值value在netcdf中叫做变量(Variables)。而自变量和函数值在物理学上的一些性质，比如计量单位(量纲)、物理学名称等等在netcdf中就叫属性(Attributes)。
二、相关网站
NetCDF官方网站：https://www.unidata.ucar.edu/software/netcdf/
github地址：https://github.com/Unidata/netcdf-c
NetCDF指导文档：https://www.unidata.ucar.edu/software/netcdf/docs/index.html
三、文件格式
NetCDF文件后缀为.nc，文件中的数据结构包含维(dimensions)、变量(variables)和属性(attributes)三种描述类型，每种类型都会被分配一个名字和一个ID。
NetCDF name{ Dimensions：… //定义维数 Variables：… //定义变量 Attributes：… //属性 Data：…//数据 }
1. 变量（Variables）
变量对应着真实的物理数据。比如我们家里的电表，每个时刻显示的读数表示用户的到该时刻的耗电量。这个读数值就可以用netcdf里的变量来表示。它是一个以时间为自变量（或者说自变量个数为一维）的单值函数。再比如在气象学中要作出一个气压图，就是“东经xx度，北纬yy度的点的大气压值为多少帕”，这是一个二维单值函数，两维分别是经度和纬度。函数值为大气压。
从上面的例子可以看出，netcdf中的变量就是一个N维数组，数组的维数就是实际问题中的自变量个数，数组的值就是观测得到的物理值。变量（数组值）在netcdf中的存储类型有六种，ascii字符(char) ,字节(byte), 短整型(short), 整型(int), 浮点(float), 双精度(double). 显然这些类型和C语言中的类型一致。
2. 维（Dimensions）
一个维对应着函数中的某个自变量，或者说函数图象中的一个坐标轴，在线性代数中就是一个N维向量的一个分量（这也是维这个名称的由来）。在netcdf中，一个维具有一个名字和范围（或者说长度，也就是数学上所说的定义域，可以是离散的点集合或者连续的区间）。在netcdf中,维的长度基本都是有限的，最多只能有一个具有无限长度的维。
3. 属性（Attributes）
属性对变量值和维的具体物理含义的注释或者说解释。因为变量和维在netcdf中都只是无量纲的数字，要想让人们明白这些数字的具体含义，就得靠属性这个对象了。
在netcdf中，属性由一个属性名和一个属性值（一般为字符串）组成。比如，在某个cdl文件(cdl文件的具体格式在下一节中讲述)中有这样的代码段：
temperature:units = "celsius" ;
前面的temperature是一个已经定义好的变量（Variable），即温度，冒号后面的units就是属性名，表示物理单位，=后面的就是units这个属性的值，为“celsius” ，即摄氏度，整个一行代码的意思就是温度这个物理量的单位为celsius，很好理解。
4. 数据（data）
NetCDF支持的数据类型是char，byte，short，int。float或者real，double。NetCDF接口对数据的访问是直接访问的。
四、举个例子
netcdf文件如下：
netcdf simple_xy { dimensions: x = 6 ; y = 12 ; variables: int data(x, y) ; data: data = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71 ; }
这个结构包括三个部分
1、维的定义，以dimensions:关键字开头
dimensions:
x = 6 ;
y = 12 ;
定义了两个轴（或者说两维），名字分别为x和y,x轴的长度（准确的说是坐标点的个数）为6， y轴的长度为12。
2、变量的定义:以variables:开头
variables:
int data(x, y);
定义了一个以x轴和y轴为自变量的函数data，数学公式就是f(x,y)=da 注意维出现的顺序是有序的，它决定data段中的具体赋3、数据的定义，以data:开头
data:
data =
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11,
12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35,
36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47,
48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59,
60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71 ;
这个段数据用数学的函数公式f(x,y)=data来看，
就是 x=0,y=0时，data = 0;
x=0,y=1时，data = 1;
x=5,y=11是，data=71;