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author | Zachary Ferguson <zfergus2@users.noreply.github.com> | 2015-10-07 23:53:53 -0400 |
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committer | Zachary Ferguson <zfergus2@users.noreply.github.com> | 2015-10-07 23:53:53 -0400 |
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Nice to meet you!") + +#################################################### +## 2. 变量与集合 +#################################################### + +# 给变量赋值就是声明变量 +some_var = 5 # => 5 +some_var # => 5 + +# 访问未声明变量会抛出异常 +try + some_other_var # => ERROR: some_other_var not defined +catch e + println(e) +end + +# 变量名需要以字母开头. +# 之后任何字母,数字,下划线,叹号都是合法的。 +SomeOtherVar123! = 6 # => 6 + +# 甚至可以用 unicode 字符 +☃ = 8 # => 8 +# 用数学符号非常方便 +2 * π # => 6.283185307179586 + +# 注意 Julia 的命名规约: +# +# * 变量名为小写,单词之间以下划线连接('\_')。 +# +# * 类型名以大写字母开头,单词以 CamelCase 方式连接。 +# +# * 函数与宏的名字小写,无下划线。 +# +# * 会改变输入的函数名末位为 !。 +# 这类函数有时被称为 mutating functions 或 in-place functions. + +# 数组存储一列值,index 从 1 开始。 +a = Int64[] # => 0-element Int64 Array + +# 一维数组可以以逗号分隔值的方式声明。 +b = [4, 5, 6] # => 包含 3 个 Int64 类型元素的数组: [4, 5, 6] +b[1] # => 4 +b[end] # => 6 + +# 二维数组以分号分隔维度。 +matrix = [1 2; 3 4] # => 2x2 Int64 数组: [1 2; 3 4] + +# 使用 push! 和 append! 往数组末尾添加元素 +push!(a,1) # => [1] +push!(a,2) # => [1,2] +push!(a,4) # => [1,2,4] +push!(a,3) # => [1,2,4,3] +append!(a,b) # => [1,2,4,3,4,5,6] + +# 用 pop 弹出末尾元素 +pop!(b) # => 6 and b is now [4,5] + +# 可以再放回去 +push!(b,6) # b 又变成了 [4,5,6]. + +a[1] # => 1 # 永远记住 Julia 的 index 从 1 开始! + +# 用 end 可以直接取到最后索引. 可用作任何索引表达式 +a[end] # => 6 + +# 还支持 shift 和 unshift +shift!(a) # => 返回 1,而 a 现在时 [2,4,3,4,5,6] +unshift!(a,7) # => [7,2,4,3,4,5,6] + +# 以叹号结尾的函数名表示它会改变参数的值 +arr = [5,4,6] # => 包含三个 Int64 元素的数组: [5,4,6] +sort(arr) # => [4,5,6]; arr 还是 [5,4,6] +sort!(arr) # => [4,5,6]; arr 现在是 [4,5,6] + +# 越界会抛出 BoundsError 异常 +try + a[0] # => ERROR: BoundsError() in getindex at array.jl:270 + a[end+1] # => ERROR: BoundsError() in getindex at array.jl:270 +catch e + println(e) +end + +# 错误会指出发生的行号,包括标准库 +# 如果你有 Julia 源代码,你可以找到这些地方 + +# 可以用 range 初始化数组 +a = [1:5] # => 5-element Int64 Array: [1,2,3,4,5] + +# 可以切割数组 +a[1:3] # => [1, 2, 3] +a[2:end] # => [2, 3, 4, 5] + +# 用 splice! 切割原数组 +arr = [3,4,5] +splice!(arr,2) # => 4 ; arr 变成了 [3,5] + +# 用 append! 连接数组 +b = [1,2,3] +append!(a,b) # a 变成了 [1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3] + +# 检查元素是否在数组中 +in(1, a) # => true + +# 用 length 获得数组长度 +length(a) # => 8 + +# Tuples 是 immutable 的 +tup = (1, 2, 3) # => (1,2,3) # an (Int64,Int64,Int64) tuple. +tup[1] # => 1 +try: + tup[1] = 3 # => ERROR: no method setindex!((Int64,Int64,Int64),Int64,Int64) +catch e + println(e) +end + +# 大多数组的函数同样支持 tuples +length(tup) # => 3 +tup[1:2] # => (1,2) +in(2, tup) # => true + +# 可以将 tuples 元素分别赋给变量 +a, b, c = (1, 2, 3) # => (1,2,3) # a is now 1, b is now 2 and c is now 3 + +# 不用括号也可以 +d, e, f = 4, 5, 6 # => (4,5,6) + +# 单元素 tuple 不等于其元素值 +(1,) == 1 # => false +(1) == 1 # => true + +# 交换值 +e, d = d, e # => (5,4) # d is now 5 and e is now 4 + + +# 字典Dictionaries store mappings +empty_dict = Dict() # => Dict{Any,Any}() + +# 也可以用字面量创建字典 +filled_dict = ["one"=> 1, "two"=> 2, "three"=> 3] +# => Dict{ASCIIString,Int64} + +# 用 [] 获得键值 +filled_dict["one"] # => 1 + +# 获得所有键 +keys(filled_dict) +# => KeyIterator{Dict{ASCIIString,Int64}}(["three"=>3,"one"=>1,"two"=>2]) +# 注意,键的顺序不是插入时的顺序 + +# 获得所有值 +values(filled_dict) +# => ValueIterator{Dict{ASCIIString,Int64}}(["three"=>3,"one"=>1,"two"=>2]) +# 注意,值的顺序也一样 + +# 用 in 检查键值是否已存在,用 haskey 检查键是否存在 +in(("one", 1), filled_dict) # => true +in(("two", 3), filled_dict) # => false +haskey(filled_dict, "one") # => true +haskey(filled_dict, 1) # => false + +# 获取不存在的键的值会抛出异常 +try + filled_dict["four"] # => ERROR: key not found: four in getindex at dict.jl:489 +catch e + println(e) +end + +# 使用 get 可以提供默认值来避免异常 +# get(dictionary,key,default_value) +get(filled_dict,"one",4) # => 1 +get(filled_dict,"four",4) # => 4 + +# 用 Sets 表示无序不可重复的值的集合 +empty_set = Set() # => Set{Any}() +# 初始化一个 Set 并定义其值 +filled_set = Set(1,2,2,3,4) # => Set{Int64}(1,2,3,4) + +# 添加值 +push!(filled_set,5) # => Set{Int64}(5,4,2,3,1) + +# 检查是否存在某值 +in(2, filled_set) # => true +in(10, filled_set) # => false + +# 交集,并集,差集 +other_set = Set(3, 4, 5, 6) # => Set{Int64}(6,4,5,3) +intersect(filled_set, other_set) # => Set{Int64}(3,4,5) +union(filled_set, other_set) # => Set{Int64}(1,2,3,4,5,6) +setdiff(Set(1,2,3,4),Set(2,3,5)) # => Set{Int64}(1,4) + + +#################################################### +## 3. 控制流 +#################################################### + +# 声明一个变量 +some_var = 5 + +# 这是一个 if 语句,缩进不是必要的 +if some_var > 10 + println("some_var is totally bigger than 10.") +elseif some_var < 10 # elseif 是可选的. + println("some_var is smaller than 10.") +else # else 也是可选的. + println("some_var is indeed 10.") +end +# => prints "some var is smaller than 10" + + +# For 循环遍历 +# Iterable 类型包括 Range, Array, Set, Dict, 以及 String. +for animal=["dog", "cat", "mouse"] + println("$animal is a mammal") + # 可用 $ 将 variables 或 expression 转换为字符串into strings +end +# prints: +# dog is a mammal +# cat is a mammal +# mouse is a mammal + +# You can use 'in' instead of '='. +for animal in ["dog", "cat", "mouse"] + println("$animal is a mammal") +end +# prints: +# dog is a mammal +# cat is a mammal +# mouse is a mammal + +for a in ["dog"=>"mammal","cat"=>"mammal","mouse"=>"mammal"] + println("$(a[1]) is a $(a[2])") +end +# prints: +# dog is a mammal +# cat is a mammal +# mouse is a mammal + +for (k,v) in ["dog"=>"mammal","cat"=>"mammal","mouse"=>"mammal"] + println("$k is a $v") +end +# prints: +# dog is a mammal +# cat is a mammal +# mouse is a mammal + +# While 循环 +x = 0 +while x < 4 + println(x) + x += 1 # x = x + 1 +end +# prints: +# 0 +# 1 +# 2 +# 3 + +# 用 try/catch 处理异常 +try + error("help") +catch e + println("caught it $e") +end +# => caught it ErrorException("help") + + +#################################################### +## 4. 函数 +#################################################### + +# 用关键字 'function' 可创建一个新函数 +#function name(arglist) +# body... +#end +function add(x, y) + println("x is $x and y is $y") + + # 最后一行语句的值为返回 + x + y +end + +add(5, 6) # => 在 "x is 5 and y is 6" 后会打印 11 + +# 还可以定义接收可变长参数的函数 +function varargs(args...) + return args + # 关键字 return 可在函数内部任何地方返回 +end +# => varargs (generic function with 1 method) + +varargs(1,2,3) # => (1,2,3) + +# 省略号 ... 被称为 splat. +# 刚刚用在了函数定义中 +# 还可以用在函数的调用 +# Array 或者 Tuple 的内容会变成参数列表 +Set([1,2,3]) # => Set{Array{Int64,1}}([1,2,3]) # 获得一个 Array 的 Set +Set([1,2,3]...) # => Set{Int64}(1,2,3) # 相当于 Set(1,2,3) + +x = (1,2,3) # => (1,2,3) +Set(x) # => Set{(Int64,Int64,Int64)}((1,2,3)) # 一个 Tuple 的 Set +Set(x...) # => Set{Int64}(2,3,1) + + +# 可定义可选参数的函数 +function defaults(a,b,x=5,y=6) + return "$a $b and $x $y" +end + +defaults('h','g') # => "h g and 5 6" +defaults('h','g','j') # => "h g and j 6" +defaults('h','g','j','k') # => "h g and j k" +try + defaults('h') # => ERROR: no method defaults(Char,) + defaults() # => ERROR: no methods defaults() +catch e + println(e) +end + +# 还可以定义键值对的参数 +function keyword_args(;k1=4,name2="hello") # note the ; + return ["k1"=>k1,"name2"=>name2] +end + +keyword_args(name2="ness") # => ["name2"=>"ness","k1"=>4] +keyword_args(k1="mine") # => ["k1"=>"mine","name2"=>"hello"] +keyword_args() # => ["name2"=>"hello","k1"=>4] + +# 可以组合各种类型的参数在同一个函数的参数列表中 +function all_the_args(normal_arg, optional_positional_arg=2; keyword_arg="foo") + println("normal arg: $normal_arg") + println("optional arg: $optional_positional_arg") + println("keyword arg: $keyword_arg") +end + +all_the_args(1, 3, keyword_arg=4) +# prints: +# normal arg: 1 +# optional arg: 3 +# keyword arg: 4 + +# Julia 有一等函数 +function create_adder(x) + adder = function (y) + return x + y + end + return adder +end + +# 这是用 "stabby lambda syntax" 创建的匿名函数 +(x -> x > 2)(3) # => true + +# 这个函数和上面的 create_adder 一模一样 +function create_adder(x) + y -> x + y +end + +# 你也可以给内部函数起个名字 +function create_adder(x) + function adder(y) + x + y + end + adder +end + +add_10 = create_adder(10) +add_10(3) # => 13 + + +# 内置的高阶函数有 +map(add_10, [1,2,3]) # => [11, 12, 13] +filter(x -> x > 5, [3, 4, 5, 6, 7]) # => [6, 7] + +# 还可以使用 list comprehensions 替代 map +[add_10(i) for i=[1, 2, 3]] # => [11, 12, 13] +[add_10(i) for i in [1, 2, 3]] # => [11, 12, 13] + +#################################################### +## 5. 类型 +#################################################### + +# Julia 有类型系统 +# 所有的值都有类型;但变量本身没有类型 +# 你可以用 `typeof` 函数获得值的类型 +typeof(5) # => Int64 + +# 类型是一等值 +typeof(Int64) # => DataType +typeof(DataType) # => DataType +# DataType 是代表类型的类型,也代表他自己的类型 + +# 类型可用作文档化,优化,以及调度 +# 并不是静态检查类型 + +# 用户还可以自定义类型 +# 跟其他语言的 records 或 structs 一样 +# 用 `type` 关键字定义新的类型 + +# type Name +# field::OptionalType +# ... +# end +type Tiger + taillength::Float64 + coatcolor # 不附带类型标注的相当于 `::Any` +end + +# 构造函数参数是类型的属性 +tigger = Tiger(3.5,"orange") # => Tiger(3.5,"orange") + +# 用新类型作为构造函数还会创建一个类型 +sherekhan = typeof(tigger)(5.6,"fire") # => Tiger(5.6,"fire") + +# struct 类似的类型被称为具体类型 +# 他们可被实例化但不能有子类型 +# 另一种类型是抽象类型 + +# abstract Name +abstract Cat # just a name and point in the type hierarchy + +# 抽象类型不能被实例化,但是可以有子类型 +# 例如,Number 就是抽象类型 +subtypes(Number) # => 6-element Array{Any,1}: + # Complex{Float16} + # Complex{Float32} + # Complex{Float64} + # Complex{T<:Real} + # ImaginaryUnit + # Real +subtypes(Cat) # => 0-element Array{Any,1} + +# 所有的类型都有父类型; 可以用函数 `super` 得到父类型. +typeof(5) # => Int64 +super(Int64) # => Signed +super(Signed) # => Real +super(Real) # => Number +super(Number) # => Any +super(super(Signed)) # => Number +super(Any) # => Any +# 所有这些类型,除了 Int64, 都是抽象类型. + +# <: 是类型集成操作符 +type Lion <: Cat # Lion 是 Cat 的子类型 + mane_color + roar::String +end + +# 可以继续为你的类型定义构造函数 +# 只需要定义一个同名的函数 +# 并调用已有的构造函数设置一个固定参数 +Lion(roar::String) = Lion("green",roar) +# 这是一个外部构造函数,因为他再类型定义之外 + +type Panther <: Cat # Panther 也是 Cat 的子类型 + eye_color + Panther() = new("green") + # Panthers 只有这个构造函数,没有默认构造函数 +end +# 使用内置构造函数,如 Panther,可以让你控制 +# 如何构造类型的值 +# 应该尽可能使用外部构造函数而不是内部构造函数 + +#################################################### +## 6. 多分派 +#################################################### + +# 在Julia中, 所有的具名函数都是类属函数 +# 这意味着他们都是有很大小方法组成的 +# 每个 Lion 的构造函数都是类属函数 Lion 的方法 + +# 我们来看一个非构造函数的例子 + +# Lion, Panther, Tiger 的 meow 定义为 +function meow(animal::Lion) + animal.roar # 使用点符号访问属性 +end + +function meow(animal::Panther) + "grrr" +end + +function meow(animal::Tiger) + "rawwwr" +end + +# 试试 meow 函数 +meow(tigger) # => "rawwr" +meow(Lion("brown","ROAAR")) # => "ROAAR" +meow(Panther()) # => "grrr" + +# 再看看层次结构 +issubtype(Tiger,Cat) # => false +issubtype(Lion,Cat) # => true +issubtype(Panther,Cat) # => true + +# 定义一个接收 Cats 的函数 +function pet_cat(cat::Cat) + println("The cat says $(meow(cat))") +end + +pet_cat(Lion("42")) # => prints "The cat says 42" +try + pet_cat(tigger) # => ERROR: no method pet_cat(Tiger,) +catch e + println(e) +end + +# 在面向对象语言中,通常都是单分派 +# 这意味着分派方法是通过第一个参数的类型决定的 +# 在Julia中, 所有参数类型都会被考虑到 + +# 让我们定义有多个参数的函数,好看看区别 +function fight(t::Tiger,c::Cat) + println("The $(t.coatcolor) tiger wins!") +end +# => fight (generic function with 1 method) + +fight(tigger,Panther()) # => prints The orange tiger wins! +fight(tigger,Lion("ROAR")) # => prints The orange tiger wins! + +# 让我们修改一下传入具体为 Lion 类型时的行为 +fight(t::Tiger,l::Lion) = println("The $(l.mane_color)-maned lion wins!") +# => fight (generic function with 2 methods) + +fight(tigger,Panther()) # => prints The orange tiger wins! +fight(tigger,Lion("ROAR")) # => prints The green-maned lion wins! + +# 把 Tiger 去掉 +fight(l::Lion,c::Cat) = println("The victorious cat says $(meow(c))") +# => fight (generic function with 3 methods) + +fight(Lion("balooga!"),Panther()) # => prints The victorious cat says grrr +try + fight(Panther(),Lion("RAWR")) # => ERROR: no method fight(Panther,Lion) +catch +end + +# 在试试让 Cat 在前面 +fight(c::Cat,l::Lion) = println("The cat beats the Lion") +# => Warning: New definition +# fight(Cat,Lion) at none:1 +# is ambiguous with +# fight(Lion,Cat) at none:2. +# Make sure +# fight(Lion,Lion) +# is defined first. +#fight (generic function with 4 methods) + +# 警告说明了无法判断使用哪个 fight 方法 +fight(Lion("RAR"),Lion("brown","rarrr")) # => prints The victorious cat says rarrr +# 结果在老版本 Julia 中可能会不一样 + +fight(l::Lion,l2::Lion) = println("The lions come to a tie") +fight(Lion("RAR"),Lion("brown","rarrr")) # => prints The lions come to a tie + + +# Under the hood +# 你还可以看看 llvm 以及生成的汇编代码 + +square_area(l) = l * l # square_area (generic function with 1 method) + +square_area(5) #25 + +# 给 square_area 一个整形时发生什么 +code_native(square_area, (Int32,)) + # .section __TEXT,__text,regular,pure_instructions + # Filename: none + # Source line: 1 # Prologue + # push RBP + # mov RBP, RSP + # Source line: 1 + # movsxd RAX, EDI # Fetch l from memory? + # imul RAX, RAX # Square l and store the result in RAX + # pop RBP # Restore old base pointer + # ret # Result will still be in RAX + +code_native(square_area, (Float32,)) + # .section __TEXT,__text,regular,pure_instructions + # Filename: none + # Source line: 1 + # push RBP + # mov RBP, RSP + # Source line: 1 + # vmulss XMM0, XMM0, XMM0 # Scalar single precision multiply (AVX) + # pop RBP + # ret + +code_native(square_area, (Float64,)) + # .section __TEXT,__text,regular,pure_instructions + # Filename: none + # Source line: 1 + # push RBP + # mov RBP, RSP + # Source line: 1 + # vmulsd XMM0, XMM0, XMM0 # Scalar double precision multiply (AVX) + # pop RBP + # ret + # +# 注意 只要参数中又浮点类型,Julia 就使用浮点指令 +# 让我们计算一下圆的面积 +circle_area(r) = pi * r * r # circle_area (generic function with 1 method) +circle_area(5) # 78.53981633974483 + +code_native(circle_area, (Int32,)) + # .section __TEXT,__text,regular,pure_instructions + # Filename: none + # Source line: 1 + # push RBP + # mov RBP, RSP + # Source line: 1 + # vcvtsi2sd XMM0, XMM0, EDI # Load integer (r) from memory + # movabs RAX, 4593140240 # Load pi + # vmulsd XMM1, XMM0, QWORD PTR [RAX] # pi * r + # vmulsd XMM0, XMM0, XMM1 # (pi * r) * r + # pop RBP + # ret + # + +code_native(circle_area, (Float64,)) + # .section __TEXT,__text,regular,pure_instructions + # Filename: none + # Source line: 1 + # push RBP + # mov RBP, RSP + # movabs RAX, 4593140496 + # Source line: 1 + # vmulsd XMM1, XMM0, QWORD PTR [RAX] + # vmulsd XMM0, XMM1, XMM0 + # pop RBP + # ret + # +``` |