Язык питон в научных вычислениях

Overflow (по кол-ву тегов)

и матрицами:
• исторически это:
– 1957 Algol (algorithmic language) на нем публиковали новые алгоритмы
– 1958 Fortran (formula translator) быстро считает формулы
– 1964 APL (a programming language) матрицы
– 1972 С, 1983 C++ системное программирование

• на сегодня это:
– 1984 Matlab (matrix laboratory) матрицы, графики

Matlab/Mathcad:
– numpy операции с матрицами, scipy алгоритмы обработки данных

Matlab/Mathcad:
– numpy операции с матрицами, scipy алгоритмы обработки данных
* веб-разработчики, фреймворки для создания сайтов, online игр:
– django, универсальный, наиболее популярный фреймворк на python
* системные администраторы, скрипты для автоматизации своей работы:
– fabric, выполнение программы на множестве компьютеров сразу
* программисты, для создания gui-приложений; в качестве языка макросов:
– есть биндинги для qt, wx, gtk виджетов

начал работать над ним в 1989
– любитель скетчей Monty Python Flying Circus
– на 1991 год в python уже были классы и наследование

python 2.0 вышел в 2000 (garbage collector, unicode support), стал community-backed.
– все версии 2.х обратно совместимы

python 3.0 вышел в 2008: сброс «балласта» (местами обратно-несовместимое упрощение синтаксиса за счет избавления от устаревших конструкций, накопленных по пути с v2.0 до v2.7)

пакетов:

96%

• Кол-во библиотек под python3:

релиз python3.0
– под python3 работают 345
из 360 самых скачиваемых пакетов

• Поддержка python2 заканчивается 31.12.2020

Стандарт PEP8 (pep = python enhancement proposal):
– Spaces are the preferred indentation method over tabs.
– Use 4 spaces per indentation level.
– В python2 допускаются (но не приветствуются) смешанные
отступы, при этом 1 Tab = 8 пробелов. В python3 они запрещены.

• Настройте ваш редактор так, чтобы по нажатию Tab вставлялось 4 пробела

if a>b:
␣␣␣␣print('а больше')
␣␣␣␣print('чем b')

Readability counts: пробелы

b in range(100):
␣␣␣␣for c in range(100):
␣␣␣␣␣␣for d in range(100):
␣␣␣␣␣␣␣␣for d in range(100):
␣␣␣␣␣␣␣␣␣␣print(a+b*c+d*e)

if a>b:
␣␣␣␣print('а больше')
␣␣␣␣print('чем b')
else:
␣␣␣␣print('b больше')

Readability counts: пробелы

c + 1

c++

if x >= 0 && x < 10, disp 'one digit';
end

if x => 0 and x < 10:
print(‘one digit‘)

c += 1

m(4, 3, 5)

m[4, 3, 5]

if (x==1 || x==2 || x==3 || x==5)
printf(“prime”);

if any([1, 2, 3, 5]==x), disp 'prime';
end

if x in (1, 2, 3, 5):
print('prime')

if 0 <= x < 10:
print(‘one digit‘)

Readability counts: syntactic sugar

h=a; a=b; b=a

h=a; a=b; b=a

a, b = b, a

f(self, x):
return x*2
def g(self, y):
return y*3
a = A()
print a.f(10)
A.f = g
print a.f(10)
20
30

> f(3, 4) 7
> f('car', 'toon') 'cartoon'

«duck typing»

“When I see a bird that walks like a duck and swims like a duck and quacks like a duck, I call that bird a duck”

«monkey patching»

Изменение класса «на лету»

def f(a: int, b: int) -> int:
return a + b

guerrilla patch
gorilla patch
monkey patch

• тестирование
• исправление сторонних библиотек
без модификации их кода

compiling)
Numba – библиотека для JIT-оптимизации
Cython – компилятор, гибридный синтаксис между C/python
Ctypes, cffi – интерфейс к .dll / .so файлам

читаемый синтаксис
наличие огромного количества библиотек с кодом на любой случай жизни
переносимость: Windows, Linux, MacOS, Arduino, Raspberry Pi и пр.
скорость исполнения:
– критические по времени исполнения функции можно ускорять
– большая часть библиотек (numpy, scipy) уже ускорены

– исключения,
– модули,
– ввод-вывод,
– регулярные выражения

• Пакеты для научных вычислений:
– numpy, sympy: матрицы, формулы
– matplotlib, bokeh: визуализация
– интегралы, уравнения: sympy
– стат.обработка данных pandas
– арифметика произв.точности mpmath
– минимизация ф-й iminuit
– создание gui приложений pyqt5

• Технические вопросы:
– как пользоваться документацией
– «графичская консоль» jupyter
– виртуализация (virtualenv, conda create)
– ср-ва отладки (ipdb, пр.),
– фреймворки для тестирования (nose, pytest)
– профилирование кода
– ускорение кода (cython, pypy, numba)