“全新” 编程语言 Julia开箱体验

分手后的思念是犯贱 2022-05-16 05:40 258阅读 0赞

[原文链接][Link 1]

*摘要：* 本文共 851字，阅读大约需要 3分钟 ！ 概 述 Julia 是一个 “全新”的高性能动态编程语言，前两天迎来了其 1.0 正式版的重大更新。Julia集 Python、C、R、Ruby 之所长，感觉就像一种脚本语言，并且对交互式使用有很好的支持。

![Julia Lang][]

--------------------

> 本文共 851字，阅读大约需要 3分钟 ！

--------------------

## 概 述 ##

Julia 是一个 “全新”的高性能动态编程语言，前两天迎来了其 1.0 正式版的重大更新。Julia集 Python、C、R、Ruby 之所长，感觉就像一种脚本语言，并且对交互式使用有很好的支持。而且其天生的高性能、通用性与专业性使得其非常适用于科学数值计算、机器学习项目等前沿场景。我看完这个消息以后也迫不及待想尝试一下。

> **注：** 本文原载于 [**My Personal Blog：**][My Personal Blog]， [**CodeSheep · 程序羊**][My Personal Blog] ！

本文内容脑图如下：

![本文内容脑图][1240]

--------------------

## Julia的特性 ##

*  **高性能**：Julia 通过 LLVM 为多个平台编译高效本地代码，性能很高
 *  **动态性**：编程范式灵活，代码信噪比极高
 *  **通用性**：易于表达OOP和函数式编程范式，并且其标准库提供异步I / O，进程控制，日志记录，概要分析，包管理器等。
 *  **专业性**：擅长数值计算，支持许多数值数据类型，并且提供开箱即用的并行性。
 *  **可组合性**：Julia 的包之间可以很好地协同工作。

正是由于这些特性，才使其应用场景宽泛，而且都是当下前沿热门应用场景：

![Julia 应用场景][Julia]

--------------------

## 编程环境支持 ##

Julia通过提供了一系列插件支持，从而可以在大多数常见的编辑器中进行编程，具体包括

*  Atom
 *  VS Code
 *  Jupyter
 *  Vim
 *  Emacs
 *  SublimeText

--------------------

## Julia安装和部署 ##

Julia 提供了各种平台和环境的安装包，具体可以去其官网进行下载：

![安装平台][1240 1]

安装非常简单，像 Windows平台，基本上只需要点按下一步即可安装到位，而 MacOS平台使用 brew包管理器也仅需 一行命令 即可完成安装。

下面我以 Linux CentOS 7.4 平台为例，介绍一些其安装过程：

CentOS7 上 Julia 安装也无需复杂的过程，只需要下载对应的可执行版本，并置于系统的命令路径中即可愉快的使用：

wget https://julialang-s3.julialang.org/bin/linux/x64/1.0/julia-1.0.0-linux-x86_64.tar.gz
    tar zxvf julia-1.0.0-linux-x86_64.tar.gz
    cd /usr/bin
    ln -s /root/julia-1.0.0/bin/julia

此时执行 `julia` 命令即可启动 Julia控制台，顺便来向世界问一下好吧：

![Hello Julia !][Hello Julia]

下面做一些上手实验，大致来感受一下该语言精炼、灵活的风格。即使不使用任何文字说明，也能很容易地理解各个命令的含义，这也说明该语言很好上手。

--------------------

## Julia上手体验 ##

*  **变量操作**

julia> x=10
    10
    
    julia> x+1
    11
    
    julia> x^2
    100
    
    julia> pi
    π = 3.1415926535897...
    
    julia> sqrt(100)
    10.0
    
    julia> ~123
    -124
    
    julia> 123 & 234
    106
    
    julia> ~UInt32(123)
    0xffffff84
    
    julia> [1,2,3] .^ 3
    3-element Array{Int64,1}:
      1
      8
     27
    
    julia> 1 == 1
    true
    
    julia> NaN == NaN
    false
    
    julia> NaN != NaN
    true
    
    julia>

julia> 'x'
    'x': ASCII/Unicode U+0078 (category Ll: Letter, lowercase)
    
    julia> Int('x')
    120
    
    julia> str = "Hello, world.\n"
    "Hello, world.\n"
    
    julia> str[1]
    'H': ASCII/Unicode U+0048 (category Lu: Letter, uppercase)
    
    julia> str[end]
    '\n': ASCII/Unicode U+000a (category Cc: Other, control)
    
    julia> str[4:9]
    "lo, wo"
    
    julia> greet = "Hello"
    "Hello"
    julia> whom = "world"
    "world"
    julia> "$greet, $whom.\n"
    "Hello, world.\n"
    
    julia> findfirst(isequal('x'), "xylophone")
    1
    julia> findnext(isequal('o'), "xylophone", 1)
    4
    julia> findnext(isequal('o'), "xylophone", 5)
    7
    julia> findnext(isequal('o'), "xylophone", 8)
    
    julia> occursin("world", "Hello, world.")
    true
    julia> repeat(".:Z:.", 10)
    ".:Z:..:Z:..:Z:..:Z:..:Z:..:Z:..:Z:..:Z:..:Z:..:Z:."
    
    julia> occursin(r"^\s*(?:#|$)", "not a comment")
    false
    julia> occursin(r"^\s*(?:#|$)", "# a comment")
    true
    julia> match(r"^\s*(?:#|$)", "# a comment")
    RegexMatch("#")

*  **类型转换和提升**

julia> x = 12
    12
    
    julia> typeof(x)
    Int64
    
    julia> convert(UInt8, x)
    0x0c
    
    julia> convert(AbstractFloat, x)
    12.0
    
    julia> a = Any[1 2 3; 4 5 6]
    2×3 Array{Any,2}:
     1  2  3
     4  5  6
    
    julia> convert(Array{Float64}, a)
    2×3 Array{Float64,2}:
     1.0  2.0  3.0
     4.0  5.0  6.0
    
    julia> promote(1, 2.5)
    (1.0, 2.5)
    
    julia> promote(2, 3//4)
    (2//1, 3//4)
    
    julia> promote(1.5, im)
    (1.5 + 0.0im, 0.0 + 1.0im)
    
    julia> promote(1 + 2im, 3//4)
    (1//1 + 2//1*im, 3//4 + 0//1*im)

*  **函数**

julia> f(x,y) = x + y
    f (generic function with 1 method)
    
    julia> f(2,3)
    5
    
    julia> g = f
    f (generic function with 1 method)
    
    julia> g(2,3)
    5
    
    julia> ∑(x,y) = x + y
    ∑ (generic function with 1 method)
    
    julia> ∑(2, 3)
    5
    
    julia> +(1,2,3)
    6
    
    julia> x -> x^2 + 2x - 1
    #3 (generic function with 1 method)
    
    julia> map(x -> x^2 + 2x - 1, [1,3,-1])
    3-element Array{Int64,1}:
      2
     14
     -2
    
    julia> function foo(a,b)
                    a+b, a*b
              end;
    
    julia> foo(2,3)
    (5, 6)
    
    julia> x, y = foo(2,3);
    
    julia> x
    5
    
    julia> y
    6

*  **控制流**

julia> z = begin
             x = 1
             y = 2
             x + y
           end
    3
    
    julia> function test(x, y)
             if x < y
               println("x is less than y")
             elseif x > y
               println("x is greater than y")
             else
               println("x is equal to y")
             end
           end
    test (generic function with 1 method)
    
    julia> test(1, 2)
    x is less than y
    
    julia> test(2, 1)
    x is greater than y
    
    julia> test(1, 1)
    x is equal to y
    
    julia> println(x < y ? "less than" : "not less than")
    less than
    
    julia> while i <= 5
             println(i)
             i += 1
           end
    1
    2
    3
    4
    5
    
    julia> for i = 1:5
             println(i)
           end
    1
    2
    3
    4
    5

*  **对象构造**

外部构造方式：

julia> struct Foo
               bar
               baz
           end
    
    julia> 
    
    julia> fun=Foo(1,2)
    Foo(1, 2)
    
    julia> fun.bar
    1
    
    julia> fun.baz
    2
    
    julia> Foo(x) = Foo(x,x)
    Foo
    
    julia> Foo(1)
    Foo(1, 1)
    
    julia> Foo() = Foo(0)
    Foo
    
    julia> Foo()
    Foo(0, 0)

内部构造方式：

julia> struct OrderedPair
               x::Real
               y::Real
               OrderedPair(x,y) = x > y ? error("out of order") : new(x,y)
           end
    
    julia> 
    
    julia> OrderedPair(1, 2)
    OrderedPair(1, 2)
    
    julia> OrderedPair(2,1)
    ERROR: out of order
    Stacktrace:
     [1] error(::String) at ./error.jl:33
     [2] OrderedPair(::Int64, ::Int64) at ./REPL[45]:4
     [3] top-level scope at none:0

*  **迭代与索引**

迭代操作：

julia>  struct Squares
                   count::Int
           end
    
    julia> Base.iterate(S::Squares, state=1) = state > S.count ? nothing : (state*state, state+1)
    
    julia> for i in Squares(7)
                      println(i)
           end
    1
    4
    9
    16
    25
    36
    49
    
    julia> 25 in Squares(10)
    true
    
    julia> using Statistics
    
    julia> mean(Squares(100))
    3383.5
    
    julia> std(Squares(100))
    3024.355854282583
    
    julia> Base.eltype(::Type{Squares}) = Int
    
    julia> Base.length(S::Squares) = S.count
    
    julia> collect(Squares(4))
    4-element Array{Int64,1}:
      1
      4
      9
     16

索引操作：

julia> function Base.getindex(S::Squares, i::Int)
                   1 <= i <= S.count || throw(BoundsError(S, i))
                   return i*i
           end
    
    julia> Squares(100)[23]
    529
    
    julia> Base.firstindex(S::Squares) = 1
    
    julia> Base.lastindex(S::Squares) = length(S)
    
    julia> Squares(23)[end]
    529
    
    julia> Base.getindex(S::Squares, i::Number) = S[convert(Int, i)]
    
    julia> Base.getindex(S::Squares, I) = [S[i] for i in I]
    
    julia> Squares(10)[[3,4.,5]]
    3-element Array{Int64,1}:
      9
     16
     25

基本的语言特性就体验到这，剩余的还有一些高级特性，包括：

*  模块
 *  元编程
 *  并行计算
 *  网络和流
 *  交互
 *  ......

不在此文一一赘述，详细了解就去参考官方文档吧。

--------------------

## 后 记 ##

> 由于能力有限，若有错误或者不当之处，还请大家批评指正，一起学习交流！

*  [My Personal Blog][]
 *  [我的半年技术博客之路][Link 2]

[Link 1]: http://click.aliyun.com/m/1000012898/
[Julia Lang]: /images/20220516/e80500045a0e491aaa4ae5ba3b47d015.png
[My Personal Blog]: http://www.codesheep.cn/
[1240]: /images/20220516/b894bb7dbbd64ae1a393b08c77a081a1.png
[Julia]: /images/20220516/36c4ff1878aa4d03868dd25a400c6e2b.png
[1240 1]: /images/20220516/e438333a84164e2d9cca6c6d67ddc5e5.png
[Hello Julia]: /images/20220516/594be127cde04ab7bf3445958114f5e5.png
[Link 2]: https://www.jianshu.com/p/28ba53821450