Математическое ПО

Материал из ALT Linux Wiki

В этой статье мы разберем основное математическое ПО которое используется в сфере Data Science и доступно для использования на ОС Альт Линукс.

Spyder

Spyder (ранее Pydee) — свободная и кроссплатформенная интерактивная IDE для научных расчетов на языке Python, обеспечивающая простоту использования функциональных возможностей и легковесность программной части.

Spyder является частью модуля spyderlib для Python, основанного на PyQt4, pyflakes, rope и Sphinx, предоставляющего мощные виджеты на PyQt4, такие как редактор кода, консоль Python (встраиваемая в приложения), графический редактор переменных (в том числе списков, словарей и массивов).

Возможности Spyder

  • Редактор с подсветкой синтаксиса Python, C/C++ и Fortran
  • Динамическая интроспекция кода (с помощью rope) — автодополнение, переход к определению объекта по клику мыши
  • Нахождение ошибок на лету (с использованием pyflakes)
  • Поддержка одновременного использования множества консолей Python (включая оболочку IPython)
  • Просмотр и редактирование переменных с помощью GUI (поддерживаются различные типы данных - числа, строки, списки, массивы, словари)
  • Встроенные средства доступа к документации (в формате Sphinx)
  • Гибко настраиваемый интерфейс
  • Интеграция с научными библиотеками Python - NumPy, SciPy, Matplotlib, Pandas

Установка Spyder

ВАЖНО На данный момент Spyder запускается с версией Python 2.7.

Чтобы установить пакет spyder, нужно открыть командую строку, зайти в режим супер-пользователя (su-), обновить систему (apt-get update) и ввести команду: 

# apt-get install spyder

Запуск Spyder

Чтобы запустить spyder, достаточно в терминале ввести spyder. 

spyder

GNU Octave

GNU Octave — свободная программная система для математических вычислений, использующая совместимый с MATLAB язык высокого уровня.

Octave представляет интерактивный командный интерфейс для решения линейных и нелинейных математических задач, а также проведения других численных экспериментов. Кроме того, Octave можно использовать для пакетной обработки. Язык Octave оперирует арифметикой вещественных и комплексных скаляров, векторов и матриц, имеет расширения для решения линейных алгебраических задач, нахождения корней систем нелинейных алгебраических уравнений, работы с полиномами, решения различных дифференциальных уравнений, интегрирования систем дифференциальных и дифференциально-алгебраических уравнений первого порядка, интегрирования функций на конечных и бесконечных интервалах. Этот список можно легко расширить, используя язык Octave (или используя динамически загружаемые модули, созданные на языках C, C++, Фортран и др.).

Особенности GNU Octave

  • Octave написан на C++ с использованием стандартной библиотеки шаблонов;
  • Для запуска скриптов Octave использует интерпретатор;
  • Octave можно дополнять динамически подгружаемыми модулями;
  • Для создания и распечатки графиков Octave использует на выбор gnuplot, встроенный модуль на основе FLTK, или Grace.
  • Название дано в честь американского химика-технолога Октейва Левенспиля (Octave Levenspiel).

Установка GNU Octave

Чтобы установить GNU Octave необходимо ввести команду: 

# apt-get install octave

Запуск GNU Octave

После успешной установки программы, мы можем запустить ее через меню ОС и ввод octave


Octave.png


Далее, появится приветственное окно программы с предложением создать конфигурационный файл.


Octave2.png


Итоговая рабочая среда:


Octave3.png

Scilab

Scilab — пакет прикладных математических программ, предоставляющий открытое окружение для инженерных (технических) и научных расчётов. Это самая полная общедоступная альтернатива MATLAB.

Возможности Scilab

Scilab содержит сотни математических функций, и есть возможность добавления новых, написанных на различных языках (C, C++, Fortran и т. д.). Также имеются разнообразные структуры данных (списки, полиномы, рациональные функции, линейные системы), интерпретатор и язык высокого уровня.

Scilab был спроектирован как открытая система, и пользователи могут добавлять в него свои типы данных и операции путём перегрузки.

В системе доступно множество инструментов:

  • 2D- и 3D-графики, анимация
  • Линейная алгебра, разреженные матрицы (sparse matrices)
  • Полиномиальные и рациональные функции
  • Интерполяция, аппроксимация
  • Симуляция: решение ОДУ и ДУ
  • Scicos: гибрид системы моделирования динамических систем и симуляции
  • Дифференциальные и не дифференциальные оптимизации
  • Обработка сигналов
  • Параллельная работа
  • Статистика
  • Работа с компьютерной алгеброй
  • Интерфейс к Fortran, Tcl/Tk, C, C++, Java, LabVIEW
  • Scilab имеет схожий с MATLAB язык программирования. В состав пакета входит утилита, позволяющая конвертировать документы Matlab в Scilab.

Scilab позволяет работать с элементарными и большим числом специальных функций (Бесселя, Неймана, интегральные функции), имеет мощные средства работы с матрицами, полиномами (в том числе и символьно), производить численные вычисления (например, численное интегрирование) и решение задач линейной алгебры, оптимизации и симуляции, мощные статистические функции, а также средство для построения и работы с графиками.

Установка Scilab

Чтобы установить Scilab необходимо в терминале, под супер-пользователем ввести команду: 

# apt-get install scilab

Запуск Scilab

Чтобы запустить программу, нужно в левом нижнем меню ОС Альт Линукс ввести название программы Scilab

Scilab1.png

Итог запуска программы:

Scilab2.png