为科学代码选择前端/解释器答案

【问题标题】：Picking a front-end/interpreter for a scientific code为科学代码选择前端/解释器
【发布时间】：2010-07-02 16:58:27
【问题描述】：

我在过去几年开发的模拟工具是用 C++ 编写的，目前有一个 tcl 解释的前端。它被编写成可以在交互式 shell 中运行，也可以通过传递输入文件来运行。无论哪种方式，输入文件都是用 tcl 编写的（我添加了许多其他特定于仿真的命令）。这允许非常强大的输入文件（例如，当运行 monte-carlo sims 时，可以直接在输入文件中将随机分布编程为 tcl 程序）。

不幸的是，我发现 tcl 解释器与更现代的解释语言所提供的相比变得有些受限，而且它的语法似乎有点神秘。由于计算引擎是作为具有 c 兼容 API 的库编写的，因此编写替代前端应该很简单，我正在考虑转向新的解释器，但是我有一点时间选择（主要是因为我对许多解释语言没有丰富的经验）。我已经开始探索的选项如下：

留在 tcl：
优点：
- 无需更改现有代码。
- 现有的输入文件保持不变。（虽然我可能会保留 tcl 前端作为选项）
- 拥有大量社区支持的成熟语言。
缺点：
- 感觉受到语言语法的限制。
- 收到用户抱怨学习 tcl 的难度。

Python：
优点：
- 现代口译员，效率很高。
- 大型、活跃的社区。
- 著名的科学和数学模块，例如 scipy。
- 常用于学术科学/工程社区（我的代码的典型用户）
缺点：
- 我从未使用过它，因此需要时间来学习这门语言（这也是一个专业人士，因为我一直想学习 python）
- 输入文件的严格格式（缩进等）

Matlab：
优点：
- 非常强大且广泛使用的数学工具
- 强大的内置可视化/绘图。
- 可扩展，通过社区提交的代码以及商业工具箱。
- 科学/工程学术界的许多人都熟悉并熟悉 matlab。
缺点：
- 不能作为可执行文件分发 - 需要是附加组件/工具箱。
- 需要（？）matlab 编译器（价格昂贵）。
- 需要 Matlab，也很贵。

这些优点和缺点是我能够想出的，尽管我对一般解释语言的经验很少。我很想听听我在这里提出的解释器的任何想法，如果列出的这些优点/缺点是合法的，以及我没有想到的任何其他解释器（例如，php 是否适合这样的事情？lua ？）。在代码中嵌入解释器的第一手经验绝对是加分项！

【问题讨论】：

CoreMaster2?听起来就像我公司的另一个部门开发的代码。
不，这是一个通过多孔介质模拟器的学术流程，主要由我所在研究小组的研究生和博士后使用。
我不会将 Python 称为“高效”。 Python 代码效率相当低，数字运算通常由通过 Python API 访问的 C 代码完成 :) 不过我仍然使用它，因为它太简单了。
@Matthieu M.- 我想我应该澄清一下 - Python 似乎具有执行科学计算的高效模块（我认为这是一个公平的评估）。
@Juan：我最终选择了 Python。具体来说，我使用 boost::python 将 C++ 代码与 python 解释器集成。

标签： c++ python matlab tcl interpreter

【解决方案1】：

从预发布开始，我就是 Tcl/Tk 的坚定支持者，直到我用它做了一个大型项目并发现它是多么难以维护。不幸的是，由于原型在 Tcl 中非常简单，因此您最终会得到“一次性”的脚本来拥有自己的生命。

在过去几个月中采用了 Python，我发现它完全符合 Tcl 的承诺，而且还远不止于此。正如许多 Python 资深人士可以告诉你的那样，源代码缩进最多在第一个小时内是一件麻烦事，然后它似乎不是一个障碍，而是肯定有帮助的。顺便说一句，Tcl 的作者 John Ousterhout 因编写了一种强制 Tcl 编码器使用 One True Brace Style 的语言而受到赞扬和批评（我是 1TBS，所以对我来说没问题）。

唯一不能被 Python 很好地处理的 Tcl 构造是任意的 eval "${prefix}${command} arg" 构造，无论如何都不应该在 Tcl 中使用，但它们和 uplevel 类型语句（这是一个好主意，但有些毛茸茸代码）。确实，Python 对动态 eval 感觉有点反感，但我认为这是一件好事。不幸的是，我还没有开发出一种包含其 GUI 以及 Tcl/Tk 的语言。 Tkinter 在 Python 中完成这项工作，但它很痛苦。

我根本无法使用 Matlab。

在我掌握了几个月的 Python 之后，我几乎可以肯定地将任何正在开发中的 Tcl 程序移植到 Python 中以保持理智。

【讨论】：

“有了几个月的 Python 经验，我几乎可以肯定将任何正在开发的 Tcl 程序移植到 Python...” 这是一个提议吗？ ;) 说真的，看起来 python 提供了很多东西，而且由于我们有一个新的博士后加入，对它非常熟悉，它看起来很有吸引力。感谢您分享您的观点 - 这绝对有帮助！
作为对比，我曾与 Tcl 合作过大型商业项目，发现它具有极强的可维护性和可扩展性。根据我的经验，这两者更多是程序员或团队的一个因素，而不是语言。
我已经在 Tcl 社区工作了 15 年，不记得每次听到 John Ousterhout 批评“编写一种强制 Tcl 编码器使用 One True Brace Style 的语言”，但也许我只是一直没有关注。当然，有些人不喜欢它，但任何其他风格都不会是 Tcl。这是一项功能，而不是错误。

【解决方案2】：

您考虑过使用 Octave 吗？据我所知，它几乎可以替代大部分 matlab。这可能使您可以为拥有 matlab 的人提供支持，并为没有的人提供免费的替代方案。由于您的程序的“肉”似乎是用另一种语言编写的，因此性能考虑似乎不如提供具有以下功能的环境重要：绘图和可视化功能，跨平台，拥有庞大的用户群，并且在几乎学术界和/或参与流体流动建模的每个人都可能已经知道的语言。 Matlab/Octave 可能拥有所有这些。

【讨论】：

我在八度音程方面的经历非常糟糕（多年前），我什至没有想到。这么说来，它作为一种选择绝对是有意义的。我想知道扩展octive的API与Matlab的API有多相似？
HI Mark，我也好几年没用过了，刚开始用的时候也没什么印象。上周我和一位 EE 教授一起工作：他有一个完全用 Octave 编写的完整的电磁断层扫描代码，它运行得非常快，真的让我想再看看它。我不知道 Octave 在合并其他语言方面的立场，就像 matlab 与 Mex 一样，但一些谷歌搜索显示了该领域的一些希望。
很高兴听到它在过去几年里取得了长足的进步。我一定要再试一次。

【解决方案3】：

好吧，除非有任何其他建议，否则我得出的最终答案是使用 Python。

我认真考虑过 matlab/octave，但是在阅读 octave API 和 matlab API 时，它们有很大的不同，我需要为每个接口构建单独的接口（或者使用宏获得非常有创意的接口）。使用 python，我最终得到了一个单一的、更易于维护的前端代码库，几乎我们认识的每个人都在使用它。感谢大家的提示/反馈！

【讨论】：