Python 科学计算交互工作流：IPython 和文本编辑器

Python 是一门通用语言。与其他的通用语言一样，没有一个绝对权威的工作环境，也不止一种方法使用它。

与 Matlba，Scilab 或者 R 不同，Python 并没有预先绑定的一组科学计算模块。下面是可以组合起来获得科学计算环境的基础的组件。

• Python，通用的现代计算语言
• IPython, 高级的 Python Shell
• Numpy，提供了强大数值数组对象以及程序去操作它们。
• Scipy，高级的数据处理程序。优化、回归插值等
• Matplotlib : 2D 可视化，“出版级”的图表
• Mayavi : 3D 可视化

测试和理解算法的交互工作：在这个部分我们描述一下用 IPython 的交互工作流来方便的研究和理解算法。

1. 命令行交互

启动 ipython:

In [1]:

print('Hello world')
Hello world

在对象后使用？运算符获得帮助：

In [2]: print
Type:          builtin_function_or_method
Base Class:    <type’builtin_function_or_method’>
String Form:   <built-in function print>
Namespace:     Python builtin
Docstring:
    print(value, ……, sep=’, end=’\n’, file=sys.stdout)
    Prints the values to a stream, or to sys.stdout by default.
    Optional keyword arguments:
    file: a file-like object (stream); defaults to the current sys.stdout.
    sep:  string inserted between values, default a space.
    end:  string appended after the last value, default a newline.

2. 在编辑器中详尽描述算法

在文本编辑器中，创建一个 myfile.py 文件。在 EPD（Enthought Python Distribution）中，你可以从开始按钮使用_Scite。在 Python(x,y) 中， 你可以使用 Spyder。在 Ubuntu 中， 如果你还没有最喜欢的编辑器，我们建议你安装 Stani’s Python editor。在这个文件中，输入如下行：

s = 'Hello world'
print(s)

现在，你可以在 IPython 中运行它，并研究产生的变量：

In [2]:

%run my_file.py
Hello world

In [3]:

s

Out[3]:

'Hello world'

In [4]:

%whos
Variable   Type    Data/Info
 ------------- ---------------
s          str     Hello world

从脚本到函数
尽管仅使用脚本工作很诱人，即一个满是一个接一个命令的文件，但是要有计划的逐渐从脚本进化到一组函数：

• 脚本不可复用，函数可复用。
• 以函数的角度思考，有助于将问题拆分为小代码块。

3. IPython 提示与技巧

IPython 用户手册包含关于使用 IPython 的大量信息，但是，为了帮你你更快的入门，这里快速介绍三个有用的功能：历史，魔法函数，别称和 tab 完成。

与 Unix Shell 相似，IPython 支持命令历史。按上下在之前输入的命令间切换：

In [1]: x = 10
In [2]: <UP>
In [2]: x = 10

IPython 通过在命令前加 % 字符的前缀，支持所谓魔法函数。例如，前面部分的函数 run 和 whos 都是魔法函数。请注意 automagic 设置默认是启用，允许你忽略前面的 %。因此，你可以只输入魔法函数仍然是有效的。