Genius - Linux的高階科學計算器

Genius是一個計算器程式，具有命令列版本和GNOME GUI版本。 它應該在您的發行版的軟體包管理系統中可用。 對於基於Debian的發行版，GUI版本和命令列版本是兩個單獨的軟體包。 假設要同時安裝這兩種軟體，則可以使用以下命令進行安裝：

[linuxidc@linux:~/www.linuxidc.com]$ sudo apt-get install genius gnome-genius

如果使用Ubuntu，請注意gnome-genius軟體包似乎不在Bionic中。 它處於早期版本（trusty, xenial  和 arty），並且似乎處於下一版本（cosmic）。 如果要在Ubuntu 18.04中安裝，用其他方法，特地跟你說下，以免使您感到煩惱。

啟動命令列版本提供了一個Python或R使用者應該熟悉的直譯器。

圖1、啟動Genius命令列時，您會看到版本和一些許可證資訊，然後您將看到直譯器提示。

如果您啟動gnome-genius，您將看到一個圖形介面，對於新使用者來說可能更舒適。 在本文的其餘部分中，我將使用GUI版本來演示您可以使用Genius進行的一些操作。

圖2. GUI介面可讓您輕鬆存取Genius中的大多數功能。

您可以將Genius用作通用計算器，因此可以執行以下操作：

genius> 7+9
= 16

除了基本的數學運算子，您還可以使用三角函數。 此命令給出60度正弦：

genius> sin(60)
= -0.304810621102

這些型別的計算基本上可以是任意大小的。您還可以使用開箱即用的複數。還有許多其他的標準數學函數，包括對數、統計、組合、甚至微積分函數。

除了函數之外，Genius還提供了控制結構，比如條件語句和迴圈結構。例如，下面的程式碼為您提供了一個基本的For迴圈，它列印出前60度的正弦值:

genius> for i = 1 to 60 do (
      > x = sin(i);
      > print(x)
      > )
0.841470984808
0.909297426826
0.14112000806
-0.756802495308
-0.958924274663
-0.279415498199
0.656986598719

如您所見，語法幾乎類似於C。 乍一看，看起來分號被用作行尾字元，但實際上它是命令分隔符。 這就是為什麼在正弦函數行上沒有分號，而在帶有列印函數行上沒有分號的原因。 這意味著您可以編寫如下的for迴圈：

genius> for i = 1 to 60 do ( m = sin(i); print(m) )
0.841470984808
0.909297426826
0.14112000806
-0.756802495308
-0.958924274663
-0.279415498199

除了for回圈外，還有while迴圈，until迴圈，do-while迴圈，do-until迴圈和foreach迴圈。 您還可以使用break和continue命令控制是否彈出迴圈。 它們的行為與使用C之類的語言時的行為相同。Genius中的條件結構是非常基本的if結構，因此基本的if-then語句如下所示：

if (i==6) then (i=i-1)

您還可以使用else語句：

if (b>0) then (b=b-1) else (b=0)

Genius沒有elseif宣告。

你可以在任何你想放表示式的地方使用條件句，這意味著你可以使用if結構來設定一個變數值:

x = (if i>0 then i else 1)

如剛才看到的那樣，這裡我沒有使用括號。您只需要在可能混淆操作順序的情況下使用它們。

到目前為止，我已經介紹了命令，變數，條件和迴圈結構。 Genius還聲稱它使用一種稱為GEL的程式語言。 程式語言應具有最後一種結構，即將程式碼組織成可重用的塊的能力。 而且，當然，GEL具有讓終端使用者定義自己的函數的能力。 函數定義的基本語法如下所示：

function <identifier>(<comma separated arguments>) =
 ?<function body>

作為一個非常簡單的範例，以下程式碼定義了一個cubing函數：

genius> function linuxidc_cube(x) = a*a*a
= (`(x)=((a*a)*a))

然後，您可以像使用其他任何函數一樣使用它：

genius> genius> linuxidc_cube(3) = 27
Lvalue not an identifier/dereference/matrix location!
= ((genius>linuxidc_cube(3))=27)

有時，您可能需要能夠處理常式的輸入引數的可變列表。 在這些情況下，您定義的函數的最後一個引數為“ ...”。 看起來如下：

function linuxidc_func(a, b, c...) = <function body>

在這種情況下，輸入引數將作為值的向量傳遞給函數主體。

當您開始編寫較大的程式碼段時，您可能需要開始處理錯誤情況。 Genius（以及因此的GEL）具有基本的錯誤處理功能。 當您在程式碼中檢測到錯誤時，可以使用error命令向終端使用者傳送訊息：

genius> if not IsMatrix (M) then (
      > error("M is not a matrix")
      > )
使用了未初始化的變數“M”，可能您指的是 'm'。
M is not a matrix

 

但是，這可能還不夠。如果錯誤無法恢復，則需要以某種方式停止執行。 GEL提供了兩種選擇。首先是停止當前功能，然後使用bailout命令返回到呼叫程式碼。如果錯誤極其嚴重，則可能需要停止所有執行。在這種情況下，可以使用exception命令。

Genius還具有大量高階功能。

您還可以進行無窮和（infinite sums），數值微分(numerical derivatives)和極限（limits）。

我想要檢視的最後一項只有在GNOME版本的Genius中才可用。在這種情況下，您可以繪製資料和函數並將它們顯示在螢幕上。當您單擊主視窗上的繪圖按鈕時，您將得到一個可以定義繪圖引數的新視窗。

繪圖視窗使您可以定義多個函數的line plots 和 surface plots。

由於可以繪製多個函數，所以可以在同一個視窗中並排看到它們。如果你需要繪製一個曲面的3D圖形，你可以選擇繪圖視窗的“繪製麵”索引標籤，並定義一個關於x和y的函數，在繪圖視窗中，有幾個選項可以改變檢視。對於曲面圖，你甚至可以讓它旋轉，這樣你就可以從各個角度看到結果圖。當您讓圖形看起來完全符合您的需要時，單擊繪圖選單項並將其匯出為幾種檔案格式之一，這樣您就可以在其他出版物或報告中使用它。

GNOME Genius使您可以輕鬆地繪製多個函數。例如，您可以繪製正弦和切線以檢視它們之間的比較。

您可以輕鬆地根據x和y繪製單個函數，例如x*sin(y)。

如您所見，Genius在一個小包裝中提供了相當多的功能。它已用於教育中，使學生可以快速檢視不同計算的結果，並根據輸入或演算法的變化顯示它們的變化。同樣，它提供了高階科學計算器的基本知識。使用過HP或TI高階手持式計算器的人會發現Genius是桌面版上非常強大的替代產品。您可以在主網站上找到更多資訊，包括手冊和範例集。