“全新” 编程语言 Julia 了解一下

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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：， CodeSheep 程序羊 ！

本文内容脑图如下：

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：

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：

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！

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