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Plaintext
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{
|
|
"cells": [
|
|
{
|
|
"cell_type": "markdown",
|
|
"id": "32301000",
|
|
"metadata": {},
|
|
"source": [
|
|
"# Arbeit mit Julia: REPL, Pakete, Introspection\n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"## Dokumentation\n",
|
|
"\n",
|
|
"Die offizielle Julia-Dokumentation [https://docs.julialang.org/](https://docs.julialang.org/) enthält zahlreiche Übersichten, darunter:\n",
|
|
"\n",
|
|
" - [https://docs.julialang.org/en/v1/base/punctuation/](https://docs.julialang.org/en/v1/base/punctuation/) Verzeichnis der Symbole\n",
|
|
" - [https://docs.julialang.org/en/v1/manual/unicode-input/](https://docs.julialang.org/en/v1/manual/unicode-input/) Verzeichnis spezieller Unicode-Symbole und deren Eingabe in Julia via Tab-Vervollständigung\n",
|
|
" - [https://docs.julialang.org/en/v1/manual/mathematical-operations/#Rounding-functions](https://docs.julialang.org/en/v1/manual/mathematical-operations/#Rounding-functions) Liste mathematischer Funktionen \n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"## Julia REPL (Read - Eval - Print - Loop)\n",
|
|
"\n",
|
|
"Nach dem Start von Julia in einem Terminal kann man neben Julia-Code auch verschiedene Kommandos eingeben \n",
|
|
"\n",
|
|
":::{.narrow}\n",
|
|
"| Kommando | Wirkung |\n",
|
|
"| :----------------------------| :------------------------ |\n",
|
|
"| `exit()` oder `Ctrl-d` | exit Julia |\n",
|
|
"| `Ctrl-c` | interrupt |\n",
|
|
"| `Ctrl-l` | clear screen |\n",
|
|
"| Kommando mit `;` beenden | Ausgabe unterdrückt |\n",
|
|
"| `include(\"filename.jl\")` | Datei mit Julia-Code einlesen und ausführen |\n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"Der REPL hat verschiedene Modi: \n",
|
|
"\n",
|
|
"| Modus | Prompt | Modus starten | Modus verlassen |\n",
|
|
"| :- | :- | :- | :- |\n",
|
|
"| default| `julia>` | | `Ctrl-d`|\n",
|
|
"| Package manager | `pkg>` | `]` | `backspace` |\n",
|
|
"| Help | `help?>` | `?`| `backspace `|\n",
|
|
"|Shell | `shell>` | `;` | `backspace`|\n",
|
|
"\n",
|
|
":::\n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"## Jupyter-Notebooks (IJulia)\n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"In einem Jupyter-Notebook sind die Modi sind als Einzeiler in einer eigenen Input-Zelle nutzbar: \n",
|
|
"\n",
|
|
"(i) ein Kommando des Paket-Managers:\n"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"id": "efacde4f",
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"#| eval: false\n",
|
|
"] status "
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "markdown",
|
|
"id": "85fec425",
|
|
"metadata": {},
|
|
"source": [
|
|
"(ii) eine Help-Abfrage:\n"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"id": "80535b76",
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"#| eval: false\n",
|
|
"?sin"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "markdown",
|
|
"id": "581aae68",
|
|
"metadata": {},
|
|
"source": [
|
|
"(iii) Ein Shell-Kommando:\n"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"id": "c2438155",
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"#| eval: false\n",
|
|
";ls "
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "markdown",
|
|
"id": "bd2c64b7",
|
|
"metadata": {},
|
|
"source": [
|
|
"## Der Paketmanager\n",
|
|
"\n",
|
|
"Wichtiger Teil des _Julia Ecosystems_ sind die zahlreichen Pakete, die Julia erweitern.\n",
|
|
"\n",
|
|
"- Einige Pakete sind Teil jeder Julia-Installation und müssen nur mit einer `using Paketname`-Anweisung aktiviert werden. \n",
|
|
" - Sie bilden die sogenannte _Standard Library_ und dazu gehören \n",
|
|
" - `LinearAlgebra`, `Statistics`, `SparseArrays`, `Printf`, `Pkg` und andere.\n",
|
|
"- Über 9000 Pakete sind offiziell registriert, siehe [https://julialang.org/packages/](https://julialang.org/packages/). \n",
|
|
" - Diese können mit wenigen Tastendrücken heruntergeladen und installiert werden.\n",
|
|
" - Dazu dient der _package manager_ `Pkg`.\n",
|
|
" - Man kann ihn auf zwei Arten verwenden: \n",
|
|
" - als normale Julia-Anweisungen, die auch in einer `.jl`-Programmdatei stehen können:\n",
|
|
" ```\n",
|
|
" using Pkg\n",
|
|
" Pkg.add(\"PaketXY\")\n",
|
|
" ```\n",
|
|
" - im speziellen pkg-Modus des Julia-REPLs:\n",
|
|
" ```\n",
|
|
" ] add PaketXY\n",
|
|
" ```\n",
|
|
" - Anschließend kann das Paket mit `using PaketXY` verwendet werden.\n",
|
|
"- Man kann auch Pakete aus anderen Quellen und selbstgeschriebene Pakete installieren.\n",
|
|
"\n",
|
|
" \n",
|
|
"### Einige Funktionen des Paketmanagers\n",
|
|
"\n",
|
|
"| Funktion | `pkg` - Mode | Erklärung |\n",
|
|
"|:------------------------|:--------------------------| :-------------------------------------------------------|\n",
|
|
"| `Pkg.add(\"MyPack\")` | `pkg> add MyPack` | add `MyPack.jl` to current environment |\n",
|
|
"| `Pkg.rm(\"MyPack\")` | `pkg> remove MyPack` | remove `MyPack.jl` from current environment |\n",
|
|
"| `Pkg.update()` | `pkg> update` | update packages in current environment |\n",
|
|
"| `Pkg.activate(\"mydir\")` | `pkg> activate mydir` | activate directory as current environment |\n",
|
|
"| `Pkg.status()` | `pkg> status` | list packages |\n",
|
|
"| `Pkg.instantiate()` | `pg> instantiate` | install all packages according to `Project.toml` |\n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"### Installierte Pakete und Environments \n",
|
|
"\n",
|
|
"- Julia und der Paketmanager verwalten \n",
|
|
" 1. eine Liste der mit dem Kommando `Pkg.add()` bzw. `]add` explizit installierten Pakete mit genauer Versionsbezeichnung in einer Datei `Project.toml` und \n",
|
|
" 2. eine Liste aller dabei auch als implizite Abhängigkeiten installierten Pakete in der Datei `Manifest.toml`. \n",
|
|
"- Das Verzeichnis, in dem diese Dateien stehen, ist das `environment` und wird mit `Pkg.status()` bzw. `]status` angezeigt. \n",
|
|
"- Im Normalfall sieht das so aus: \n",
|
|
"\n",
|
|
"```\n",
|
|
"(@v1.8) pkg> status\n",
|
|
" Status `~/.julia/environments/v1.8/Project.toml`\n",
|
|
" [1dea7af3] OrdinaryDiffEq v6.7.1\n",
|
|
" [91a5bcdd] Plots v1.27.1\n",
|
|
" [438e738f] PyCall v1.93.1\n",
|
|
"```\n",
|
|
"\n",
|
|
"- Man kann für verschiedene Projekte eigene `environments` benutzen. Dazu kann man entweder Julia mit \n",
|
|
"```shell\n",
|
|
"julia --project=path/to/myproject\n",
|
|
"```\n",
|
|
"starten oder in Julia das environment mit `Pkg.activate(\"path/to/myproject\")` aktivieren. Dann werden `Project.toml, Manifest.toml` dort angelegt und verwaltet. (Die Installation der Paketdateien erfolgt weiterhin irgendwo unter `$HOME/.julia`) \n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"### Zum Installieren von Paketen auf unserem Jupyter-Server `misun103`:\n",
|
|
"\n",
|
|
"- Es gibt ein zentrales Repository, in dem alle in diesem Kurs erwähnten Pakete bereits installiert sind. \n",
|
|
"- Dort haben Sie keine Schreibrechte.\n",
|
|
"- Sie können aber zusätzliche Pakete in Ihrem `HOME` installieren. Dazu ist als erster Befehl nötig, das aktuelle Verzeichnis zu aktivieren: \n"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"id": "87138f78",
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"#| eval: false\n",
|
|
"] activate ."
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "markdown",
|
|
"id": "da9c6bb6",
|
|
"metadata": {},
|
|
"source": [
|
|
"(Man beachte den Punkt!)\n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"Danach können Sie mit `add` im Pkg-Modus auch Pakete installieren:\n"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"id": "7a9e6ab0",
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"#| eval: false\n",
|
|
"] add PaketXY"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "markdown",
|
|
"id": "d5fc8aef",
|
|
"metadata": {},
|
|
"source": [
|
|
"Achtung! Das kann dauern! Viele Pakete haben komplexe Abhängigkeiten und lösen die Installation von weiteren Paketen aus. Viele Pakete werden beim Installieren vorkompiliert. Im REPL sieht man den Installationsfortschritt, im Jupyter-Notebook leider nicht.\n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"\n",
|
|
"## Der Julia JIT _(just in time)_ Compiler: Introspection\n",
|
|
"\n",
|
|
"Julia baut auf die Werkzeuge des _LLVM Compiler Infrastructure Projects_ auf.\n",
|
|
"\n",
|
|
":::{.narrow}\n",
|
|
"Stages of Compilation \n",
|
|
"\n",
|
|
"| stage & result | introspection command |\n",
|
|
"| :--- | :--- |\n",
|
|
"|Parse $\\Longrightarrow$ Abstract Syntax Tree (AST) | `Meta.parse()` |\n",
|
|
"| Lowering: transform AST $\\Longrightarrow$ Static Single Assignment (SSA) form | `@code_lowered`|\n",
|
|
"| Type Inference | `@code_warntype`, `@code_typed` |\n",
|
|
"| Generate LLVM intermediate representation | `@code_llvm`|\n",
|
|
"| Generate native machine code | `@code_native` |\n",
|
|
"\n",
|
|
":::\n"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"id": "bc5fdcec",
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"function f(x,y)\n",
|
|
" z = x^2 + log(y)\n",
|
|
" return 2z\n",
|
|
"end"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"id": "bb56b5a6",
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"p = Meta.parse( \"function f(x,y); z=x^2+log(y); return 2x; end \")"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"id": "9a8825dd",
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"using TreeView\n",
|
|
"\n",
|
|
"walk_tree(p)"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"id": "aa2d2ada",
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"@code_lowered f(2,4)"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"id": "e6303b02",
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"@code_warntype f(2,4)"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"id": "05f5a0cd",
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"@code_typed f(2,4)"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"id": "523e86a5",
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"@code_llvm f(2,4)"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"id": "953d5e83",
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"@code_native f(2,4)"
|
|
]
|
|
}
|
|
],
|
|
"metadata": {
|
|
"kernelspec": {
|
|
"display_name": "Julia 1.10.2",
|
|
"language": "julia",
|
|
"name": "julia-1.10"
|
|
}
|
|
},
|
|
"nbformat": 4,
|
|
"nbformat_minor": 5
|
|
}
|