Hello World!

使用Julia的解釋器

我們可以新建一個腳本文件hello.jl，在里面寫

print("hello world\n")

我們先不要管這行命令具體是怎么回事，你知道它是用來打印Hello World的就可以啦。然后在命令行里用Julia的解釋器執(zhí)行它

$ julia hello.jl hello world

使用REPL環(huán)境

或者讓我們打開Julia的REPL

• Linux/Mac:在命令行里輸入julia
• Windows：雙擊Julia的可執(zhí)行文件或者快捷方式

然后你就進(jìn)入到了一個交互式的窗口中，輸入這個打印Hello World的命令

julia> print("hello world!\n") hello world!

那么這個print函數(shù)是干嘛的呢？我們可以在REPL中輸入?+print+enter來獲得它的文檔

julia> help?>print search: print println print_joined print_escaped print_shortest print_unescapedprint(x)Write (to the default output stream) a canonical (un-decorated) textrepresentation of a value if there is one, otherwise call show. Therepresentation used by print includes minimal formatting and tries to avoidJulia-specific details.

那么我們就知道了print是說打印輸入的變量的意思

用-e選項執(zhí)行代碼

安裝好Julia之后，按Ctrl+Shift+T打開命令行（Windows用戶請按Ctrl+X，點擊運(yùn)行輸入cmd，打開命令行），可以直接運(yùn)行Julia命令。

$ julia -e 'print("hello world!\n")' hello world!

這是Julia的第一種執(zhí)行命令的方式，-e 選項后面用'括起你要執(zhí)行的Julia代碼，但注意因為回車會讓命令行執(zhí)行這行命令所以你必須把所有的代碼寫成一行。一般我們只用這種方式執(zhí)行一些很短的，很簡單的代碼。

變量

讓我們打開一個REPL，在里面測試這一小節(jié)的內(nèi)容。首先，Julia的變量不需要特別的聲明，變量類型會由你所給它的值自動確定

# 將10賦值給變量x julia> x=10 10 # 對變量x進(jìn)行運(yùn)算 julia> x+1 11 # 重新給x賦值 julia> x= 1+1 2 # 但是請不要用數(shù)字作為變量名的開頭，因為Julia中默認(rèn)數(shù)字開頭代表了乘法 julia> 2x 4 # 也可以給x賦其它類型的值 julia> x = "hello world!" hello world

Julia的變量名稱支持大部分的Unicode（有極少數(shù)的不能支持，但我們不需要管），所以你可以這樣

julia> δ = 0.00001 1e-5 julia> 你好 = "hello" hello

這些數(shù)學(xué)符號可以使用LaTeX語法輸入，中文的話用你自己的輸入法就可以啦，Julia支持了包括UTF-8在內(nèi)的多種編碼。在REPL中可以這樣輸入一個希臘字母\delta+Tab = δ, 而在編程的時候我們當(dāng)然不能用命令行，所以有這樣幾個編輯器支持這種補(bǔ)全（如果你發(fā)現(xiàn)還有別的好用的編輯器不妨在評論里告訴我）：

• Atom+Juno 目前最好用的Julia IDE
• sublime+SublimeLinter-contrib-julialint

Julia有一些自帶的常量，這些常量是允許重載的，但是一般不建議重載它們。比如

julia> pi π = 3.1415926535897... julia> pi = 3 WARNING: imported binding for pi overwritten in module Main 3 julia> π 3

整數(shù)和浮點數(shù)

整數(shù)從8位整數(shù)支持到128位整數(shù)，而浮點數(shù)從16位支持到64位浮點數(shù)，如果有高精度計算需求還可以使用內(nèi)建的高精度浮點數(shù)BigFloat(256位)，整數(shù)Int默認(rèn)跟隨系統(tǒng)位數(shù)，比如在32位系統(tǒng)上為32位整數(shù)類型Int32，但64位系統(tǒng)就是Int64

Tips:

• 浮點數(shù)的精度可以用函數(shù)eps求出，比如eps(Float32)
• 比較長的數(shù)字可以用_來分割，比如100_101，1000_1010，相當(dāng)于計數(shù)法中的逗號：100,101 1000,1010

復(fù)數(shù)和分?jǐn)?shù)

在Julia中，虛數(shù)單位用im來表示，Julia為虛數(shù)對象定義了一些基本的函數(shù)

julia> 1+2im 1 + 2im # 實部 julia> real(1+2im) 1 # 虛部 julia> imag(1+2im) 2 # 共軛 julia> conj(1+2im) 1 - 2im # 取模 julia> abs(1+2im) 2.23606797749979 julia> norm(1+2im) 2.23606797749979 # 求幅角 julia> angle(1+2im) 1.1071487177940904

運(yùn)算符

Julia中定義了一些常用的運(yùn)算符，它們有

數(shù)學(xué)算符和基本函數(shù)

?

Tips:

• Julia中可以使用更加自然的不等式表達(dá)方式，比如1<x<2，而不用寫成x>1 and x<2(python) 或者 (x>1)&&(x<2)(類C)

語句

Julia的語句可以默認(rèn)以一行結(jié)尾，比如

x+1 y+2

這里x+1和y+1就是分割開的兩條語句，但是我們也可以用;分割語句，比如

x+1;y+1 z+2

Julia的代碼塊都以end關(guān)鍵字結(jié)尾，類似于Pascal，相當(dāng)于C/C++中的{}聲明代碼塊的方式。也相當(dāng)于Python中使用空格對齊來分割代碼塊。

類型系統(tǒng)

Julia的類型系統(tǒng)是很有特點的，也常常被認(rèn)為是Julia的速度快的原因之一。Julia的類型系統(tǒng)不支持類似于Python/Cpp那樣以對象的成員函數(shù)和繼承構(gòu)成的OOP編程范式。Julia中面向?qū)ο蟮木幊淌褂昧?strong>Multiple Dispatch這一特性，而禁止了類型（對象）中使用成員函數(shù)。這種特性繼承自Lisp，稱為OO，而多重派發(fā)是實現(xiàn)OO的一個重要手段。

具體關(guān)于OO技術(shù)的好處可以參看這篇博客：淺談OO編程中必不可少的手段：Multimethod，關(guān)于類似于Cpp這種面向?qū)ο缶幊痰谋锥丝梢詤⒁娺@個知乎問題：面向?qū)ο缶幊痰谋锥耸鞘裁?/p>

Julia中總共提供了四種類型，它們的關(guān)鍵字分別是：type，immutable,abstract，bittype，這里我們暫時只介紹前三種（最后）

復(fù)合類型（對象）

在Julia中使用type關(guān)鍵字聲明復(fù)合類型，以end關(guān)鍵字結(jié)尾。在type和end之間聲明此類型所包含的變量

type Animalweightsex end

當(dāng)然也可以用分號來分割語句

type Animal weight;sex end

當(dāng)然你也可以什么都不寫，但這種時候建議你最好考慮一下后面介紹到的抽象類型。

type Animal end

用type聲明的類型在沒有說明的時候默認(rèn)以指針賦值，或者說默認(rèn)使用引用的方式來賦值。除非使用deepcopy函數(shù)顯式說明是深度拷貝。

復(fù)合類型中的元素可以通過.運(yùn)算符來訪問

julia> alpaca = Animal("肥的","母的") Animal("肥的","母的") julia> alpaca.sex "母的"

指定類型和限定類型

Julia是一個強(qiáng)類型語言，我們可以用::符號來聲明（或者標(biāo)注）變量類型，比如

julia> (1+2)::AbstractFloat ERROR: TypeError: typeassert: expected AbstractFloat, got Int64julia> (1+2)::Int64 3

在復(fù)合類型中

type Animalweight::Float64sex::Int end

指定類型往往能夠讓Julia程序的運(yùn)行效率更高。

抽象類型

抽象類型使用abstract關(guān)鍵字聲明，聲明抽象類型一般有什么用呢？聲明抽象類型可以很好的幫助你控制接口，具體的例子我們在后面的多重派發(fā)介紹。

abstract AbstractAnimal

抽象類型可以作為其它類型的父類型出現(xiàn)，比如

abstract Monkey <: AbstractAnimal

這里<:運(yùn)算符代表：左邊是右邊的子類型，它可以在聲明的時候使用，也可以用來做類型判斷

julia> Monkey <: AbstractAnimal true

復(fù)合類型也可以作為抽象類型的子類型，但不能作為復(fù)合類型的子類型。

type Donkey <: AbstractAnimalalive::Bool end

Tips:

• 那么所有Julia類型的父類型是什么呢？是Any

不可變類型

immutable Complexreal::Float64imag::Float64 end

不可變類型是一種類似于type的類型，但是相對type有一些不同：

• 有些時候性能更好這個具體是說當(dāng)變量所占內(nèi)存較少的時候，比如像上面的Complex，相對type聲明的類型能夠更有效的打包進(jìn)數(shù)組中，在一些時候編譯器能夠避免為整個immutable類型分配內(nèi)存。
• immutable中的變量是不能夠被改變的
• 使用immutable的代碼更容易理解

注意，不可變類型中的元素如果是可變類型的，比如數(shù)組，那么這個元素依然是可變的

immutable Animalslist_of_animals::Array end

這里list_of_animals是可以改變的，但是Animals不能夠被改變

julia> animals = Animals([1,2,3]) Animals([1,2,3]) julia> another_list = [2,3,4] 3-element Array{Int64,1}:234# Animals的元素不能改變 julia> animals.list_of_animals = another_list ERROR: type Animals is immutable# 但是Animals元素的元素可以改變 julia> animals.list_of_animals[2] = 100 100 julia> animals.list_of_animals 3-element Array{Int64,1}:11003

產(chǎn)生類型的實例

復(fù)合類型type和不可變類型immutable都可以用如下的方法產(chǎn)生實例

type foo1ab endfoo1(1,2)immutable foo2ab endfoo2(2,3)

參數(shù)輸入的順序是每個類型的元素在類型中的順序

參數(shù)類型

Julia的類型也有類似于C++的模板（template）的功能，比如假如現(xiàn)在有Monkey,Donkey,Pig這樣三個類型，都是AbstractAnimal的子類型。但是我想有一個Pet（寵物）類型，我可以養(yǎng)猴子，也能養(yǎng)驢，還能養(yǎng)豬當(dāng)寵物，所以不能給Pet的成員指定某個類型，但我又不希望它被用來裝別的類型。所以這個時候就需要參數(shù)類型。

type Monkey<:AbstractAnimal endtype Donkey<:AbstractAnimal endtype Pig<:AbstractAnimal end type Pet{T<:AbstractAnimal}p::T end

這樣在生成這個類型的實例的時候，編譯器就會生成相對應(yīng)的類型，比如

julia> Pet{Monkey}(Monkey()) Pet{Monkey}(Monkey())

注意參數(shù)類型在產(chǎn)生實例的時候需要指定參數(shù)，編譯器不會自己判斷，當(dāng)然我們有辦法讓編譯器自己判斷，這個在后面介紹。

Tips

除了類型意外，參數(shù)類型的參數(shù)還可以是別的東西，比如一個數(shù)字

type foo{N} endjulia> foo{2}() foo{2}()

函數(shù)

在Julia中函數(shù)使用function關(guān)鍵字來聲明

function add(a,b)return a+b end

返回值由return關(guān)鍵字指定，或者由最后一個變量指定

function foo()"foo" endjulia> foo() "foo"

實際上對于比較短的函數(shù)，你還可以這樣聲明

f(x) = x^2julia> f(2) 4

構(gòu)造函數(shù)

構(gòu)造函數(shù)是用于定義如何構(gòu)造對應(yīng)類型的方法的函數(shù)。類似于其它面向?qū)ο笳Z言，Julia的復(fù)合類型也有構(gòu)造函數(shù)，并且是唯一可以在類型內(nèi)聲明的函數(shù)。構(gòu)造函數(shù)默認(rèn)是下面這樣的，也就是需要按照內(nèi)部元素的順序來構(gòu)造一個新的foo對象。

type foo a::Int b::Float64 endf = foo(1,1.0)

實際上它相當(dāng)于

type foo a::Int b::Float64foo(a::Int, b::Float64) = new(a, b) end

Julia的構(gòu)造函數(shù)分為兩種，一種是類型內(nèi)的構(gòu)造函數(shù)，一種是類型外的構(gòu)造函數(shù)。類型外的構(gòu)造函數(shù)實際上都是調(diào)用默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對象，與一般的函數(shù)類似。而類型內(nèi)的構(gòu)造函數(shù)略有不同，類型內(nèi)的構(gòu)造函數(shù)可以訪問new函數(shù)來為新對象的元素綁定值。new是一個用來給類型元素綁定值的函數(shù)，注意這個函數(shù)僅有在類型內(nèi)的構(gòu)造函數(shù)聲明才能夠訪問。

lambda 表達(dá)式

lambda表達(dá)式可能會是我們很常用的一種函數(shù)，它也往往稱為匿名函數(shù)，匿名函數(shù)的聲明有兩種方式

# 第一種 x->x^2+1 # 第二種 function (x)return x->x^2+1 end

第一種聲明方式后面需要跟一整個代碼塊，julia中可以使用begin,end來聲明一段代碼塊（不過這個應(yīng)該要算在metaprogramming的部分了？）

所以你可以這樣

x->beginif x == "蛤？"return 1elsereturn "excited"endend

而很多時候，我們都需要將匿名函數(shù)作為某個函數(shù)的第一個變量輸入，比如像map,sum這種的。這個時候再寫

map(x->beginif x == "蛤？"return 1elsereturn "excited"endend, [1, "蛤？"， 2])

未免有些不美觀，影響可讀性，尤其是里面這個匿名函數(shù)比較復(fù)雜的時候。不用擔(dān)心，julia為這種比較長的匿名函數(shù)提供了一個可讀性更好的聲明方式

map([1, "蛤？"， 2]) do xif x == "蛤？"return 1elsereturn "excited"end end

do關(guān)鍵字會產(chǎn)生將后面的代碼塊（到end結(jié)束）創(chuàng)建成一個匿名函數(shù)然后傳遞給do前面的函數(shù)的第一個變量，比如map。有了這個特性，類似于Python的with關(guān)鍵字，我們在Julia中操作文件的時候也可以讓它自動關(guān)閉

open("outfile", "w") do iowrite(io, data) end

循環(huán)和判斷

和其它的編程語言類似，尤其是和python類似，julia的for和while也有很多語法糖。

比如

for i = 1:10 @show i end for i in [1,2,3,4,5,6,7,8,9] @show i end

等等。然后if，else語句類似于Python，但Python的elif變成了elseif

if x>0println(1) elseif x == 0println(0) elseprintln(3) end

同時也支持expr?a:b形式的簡寫，意思是expr為true則執(zhí)行a，false執(zhí)行b

模塊和包管理

Julia的名字空間是通過模塊module來進(jìn)行管理的。

module foo export foo1, foo2 ############ # content ############ end

在module和end關(guān)鍵字中的代碼塊就會記在這個module下，使用的時候必須先將相應(yīng)的module所開放的(export)的名字引入，方法有兩種，一種是using，一種是import

using會將后面的模塊中所有開放的變量暴露在當(dāng)前的空間中，而import會引入相應(yīng)的模塊名稱。舉個例子，我使用QuDynamics這個模塊的時候，如果

using QuDynamics，那么其中所開放的函數(shù)我都可以直接訪問，比如propagate這個函數(shù)，我就可以直接使用它。而相應(yīng)的import QuDynamics，就需要用.運(yùn)算符訪問模塊的元素，也就是這個模塊所開放的接口，例如QuDynamics.propagate

而Julia的package都是會由一個module進(jìn)行封裝，在安裝的時候需要知道相應(yīng)包的名字，比如Plots，然后使用Pkg.add命令進(jìn)行安裝。例如Pkg.add("Plots")。之后Julia的編譯器就會訪問在METADATA.jl中注冊了的相應(yīng)包的地址，然后從github上clone相關(guān)依賴。當(dāng)然由于某些原因，這有時候會造成一些用戶出現(xiàn)無法安裝，或者下載緩慢的問題。這在第三版本的包管理器里也許會得到解決。

?

介紹一下IDE的功能：

一圖勝千言，來看看Juno IDE上面有什么吧。

先來看看最左邊的工具條上的那些圖標(biāo)是什么：

上面3個是代碼文件操作區(qū)：

中間4個是功能窗口顯示/關(guān)閉相關(guān)的

底下3個是運(yùn)行控制相關(guān)的：

先來看看代碼窗口：

當(dāng)你運(yùn)行完某一段/某一句代碼，語句的后面會顯示運(yùn)行的結(jié)果：

• 紅色字的就是報錯
• 打勾的表示運(yùn)行成功
• 有具體內(nèi)容的按">"號可以展開浮動窗看
• 展開時候浮動窗上面有按鈕（X左邊那個按鈕），可以按下之后擴(kuò)大來看：

窗口之間有聯(lián)動關(guān)系：

寫程序的時候，如果忘記了語句的語法，可以實時進(jìn)行語法查找。下圖就是選擇CSV.read按下鼠標(biāo)右鍵，選擇Show Documentation

Documentation窗口就會顯示CSV.read的語法。

當(dāng)然也可以直接在Documentation窗口的搜索框里直接查找語句語法。

如果調(diào)用了畫圖等語句，畫出來的圖表就會顯示在Plots窗口。

REPL窗口顯示的就是Julia1.0.0命令行工具：

在這個窗口里，就是和單獨打開命令行窗口一樣操作Julia。

WorkSpace窗口：

示例里WorkSpace窗口和Documentation窗口共用了同一塊顯示區(qū)域，單獨點開看看：

WorkSpace窗口顯示的是到目前為止各種語句執(zhí)行后留在當(dāng)前內(nèi)存環(huán)境里的各種“對象”（不要問我什么是“對象”，英文叫做"Object"），也就是程序猿經(jīng)常被調(diào)侃的那句經(jīng)典報錯：“找不到對象”里的那個“對象”。

同樣按下">"號（如果有）可以展開看“對象”的內(nèi)容，上圖顯示的可展開的兩個數(shù)據(jù)框（DataFrame）對象。

"Omitted printing of x columns"的意思是有x列數(shù)據(jù)不展示。也就是說不能看到全部內(nèi)容，只能看到其中的一部分。

怎么形象的理解IDE：

Juno IDE 就是通過操控Julia命令行工具，擴(kuò)展出其他的功能窗口，并做了許多方便用戶的關(guān)聯(lián)操作功能。

好了。今天的內(nèi)容就到這里。

PS：

目前許多Julia程序包正在做升級維護(hù)，以匹配最新版本1.0.0：

以下是本次內(nèi)容中可以直接安裝在Julia1.0.0的程序包：

using Pkg # 0.7版本之后需要用 Pkg.add 的話需要先調(diào)用Pkg包，0.6版本之前不需要.Pkg.add("DataFrames") using DataFramesPkg.add("CSV") using CSV

已知ScikitLearn程序包目前不兼容Julia 1.0.0（截至到2018-8-20），目前只兼容到Julia 0.7版本。

但是怪異的是ScikitLearnBase可以兼容1.0.0版本。（筆者還沒去看這兩個包的差異點在哪里）

［注］請大家注意，Pkg.add完之后一定要using一遍，因為Julia的機(jī)制是下載歸下載，安裝實際發(fā)生在首次調(diào)用的時候。

首次調(diào)用會進(jìn)行預(yù)編譯（PreCompile），如果在編譯過程中報錯說明這個程序包不適用于這個版本的Julia。

還有一個小小的提示：Julia語言是大小寫敏感（Case Sensitive）的。

如果大家在Github上找到一些牛人的程序包但是沒有放在官方的鏡像里面，可以進(jìn)行以下操作：

using Pkg Pkg.clone("https://github.com/dmlc/XGBoost.jl.git") Pkg.build("XGBoost")

**以上只是操作示例。XGBoost目前也不兼容Julia1.0.0。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Julia教程的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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