Julia 入门学习教程

有一门语言，它看起来像 Python ，感觉起来像 Lisp ，运行起来又像 C 一样快速，他就是Julia。

近年来，Julia 语言已然成为编程界的新宠，尤其在科学计算和人工智能领域炙手可热。

据 Julia Computing 的宣传，在七项基础算法的测试中，Julia 比 Python 快 20 倍，比 R 快 100 倍，比 Matlab 快 93 倍。

为什么 Julia 能做到这些，看一下它的开发者的初衷：

“我们想要的是一种自由开源的语言，它同时拥有 C 的速度和 Ruby 的动态性；我们想要一个可以像 Python 一样作为通用编程语言的工具， 像 R 那样适用于统计分析，像 Perl 那样自然地处理字符串，像 MATLAB 那样给力地处理矩阵运算，它还要能像 Shell 一样作为胶水将各种程序粘合在一起……”

Julia 在开发之初就将这些理念纳入其中，才有了今天的成绩。

实验楼上线了一门免费的 Julia 入门课程 ---《Julia简明教程》，包含 6 个实验和一个挑战。你将学习到 Julia 的基础语法，并亲手用 Julia 开发出一个小项目。

建议点击课程链接，直接使用实验楼的在线虚拟机学习这门课，效果会更好。

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以下为课程第一节内容：

一、实验简介

本课程作为 Julia 这门编程语言的入门教程，旨在介绍其基础语法，希望大家能够通过本课程的学习，熟练掌握 Julia 的语法风格和编程习惯。

二、知识点

• Julia 简介
• 在实验环境中安装 Julia
• Julia REPL 用法

三、Julia 简介

根据维基百科中的描述，大约在 2009 年，一群拥有各种语言丰富编程经验的 Matlab 高级用户，对现有的科学计算编程工具感到不满 —— 这些软件对自己专长的领域表现得非常棒，但在其它领域却非常糟糕。

他们想要的是一个开源的软件，它要像 C 语言一般快速而又拥有如同 Ruby 的动态性；要具有 Lisp 般真正的同向性而又有 Matlab 般熟悉的数学记号；要像 Python 般通用、像 R 一般在统计分析上得心应手、像 Perl 般自然地处理字符串、像 Matlab 般具有强大的线性代数运算能力、像 shell 一般拥有胶水语言的能力，易于学习而又不让真正的黑客感到无聊；还有，它应该是交互式的，同时又是编译型的。

最后 Julia 出现之后，大家评价它看起来像 Python ，感觉起来像 Lisp ，运行起来像 C 。

以下描述来自官方文档：

Julia 与传统动态语言最大的区别是：

1. 核心语言很小；标准库是用 Julia 本身写的，如整数运算在内的基础运算

2. 完善的类型，方便构造对象和做类型声明

3. 基于参数类型进行函数 重载

4. 参数类型不同，自动生成高效、专用的代码

5. 高性能，接近静态编译语言，如 C 语言

Julia 想要变成一个前所未有的集易用、强大、高效于一体的语言。除此之外，Julia 的优势还在于：

1. 免费开源（ MIT 协议 ）

2. 自定义类型与内置类型同样高效、紧凑

3. 不需要把代码向量化；非向量化的代码跑得也很快

4. 为并行和分布式计算而设计

5. 轻量级 “绿色” 线程（ 协程 ）

6. 低调又牛逼的类型系统

7. 优雅、可扩展的类型转换

8. 高效支持 Unicode, 包括且不只 UTF-8

9. 直接调用 C 函数（不需封装或 API）

10. 像 Shell 一样强大的管理其他进程的能力

11. 像 Lisp 一样的宏和其他元编程工具

四、安装 Julia

打开实验环境，我们要安装目前最新的 Julia1.3 版本（截止 2020 年 1 月）。

首先，在终端执行 wget-c https://julialang-s3.julialang.org/bin/linux/x64/1.3/julia-1.3.1-linux-x86_64.tar.gz 命令下载安装包，这是官方提供的下载地址。因为此安装包比较大，90 多 M ，所以建议大家执行如下命令下载它：

wget https://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/1485/julia-1.3.1-linux-x86_64.tar.gz

首先在终端命令行执行 cd 命令切换到用户家目录 /home/shiyanlou ，然后再执行上述命令：

下载完成之后，会在当前目录下出现 Julia 的安装包 julia-1.3.1-linux-x86_64.tar.gz ；执行 tar xzvf julia-1.3.1-linux-x86_64.tar.gz 命令，即可完成解包；然后将 Julia 的可执行文件创建一个软连接到 /usr/bin 目录下即可完成全部安装工作：

cd /usr/bin
sudo ln -s ~/julia-1.3.1/bin/julia julia
cd
julia

如上图所示，终端执行 julia 命令即可进入命令行交互解释器，也叫 REPL 。这个是不是有些熟悉呢？各个数据库以及 Python 都有这个交互工具。输入 exit() 或按下快捷键 Ctrl + D 即可退出，终端执行 julia-version 命令可以查看版本：

启动 Julia 命令行交互解释器的时候，会打印一张横幅，如上图所示。我们可以创建一个文件，使其在打印横幅之前，打印一些别的：

mkdir .julia/config
echo 'println("Hello Shiyanlou")' > .julia/config/startup.jl
julia

如上图所示，在启动 REPL 时，先打印了一行字：Hello Shiyanlou 。熟悉 Python 的同学都知道打印信息到屏幕上使用的是 print 方法，在 Julia 中是 println 方法，而且需要切记的是，在 Julia 中单引号和双引号不可混用，只有双引号才能描述字符串。

五、Julia REPL 的四种模式

进入 REPL 之后，会有 julia> 字样的提示符，这是常规模式，我们可以在其中执行一些代码：

julia> println("hello kitty")
hello kitty

julia> 2 + 3
5

julia> ans
5

julia> x = 5
5

julia> x -= 1
4

julia> x
4

julia> x *= 2
8

julia> x
8

julia>

如上所示，ans 这个变量会保存上一次命令的执行结果，它仅在命令行交互解释器中适用，不可写到 jl 文件里，Julia 的文件后缀为 jl ，如同 Python 文件的后缀为 py 。

除了常规模式，REPL 还有 help 模式、shell 模式和 package 模式。

六、help 模式

在常规模式下输入问号即可进入 help 模式，此模式的提示符是 help?> ，输入一个方法，即可显示此方法的帮助信息，然后自动回到常规模式：

这等同于在常规模式下使用 @doc 这个宏来查看帮助信息：

七、shell 模式

在常规模式下输入分号 ; 进入 shell 模式，提示符为 shell> ，这等同于环境终端，可以执行 zsh 命令，同样是执行完一个命令后自动退回到常规模式：

八、package 模式

常规模式下输入中括号 ] 进入 pkg 模式，提示符为 (v1.3)pgk> ，括号里面是版本号，这是包管理模式。

该模式下输入 status 命令可以查看包状态， add 命令添加工具包， rm 命令删除工具包：

安装这个包需要较长时间，执行 rm 命令删除它：

按退格键 Backspace 回到常规模式。

九、总结

本节实验主要介绍了 Julia 语言的来源，它与很多其它语言很像，这是因为作者是集各家之长创造的 Julia 。在实验环境中的安装方法十分简单，下载安装包，解包，设置软连接。

此外还介绍了命令行交互解释器的四种模式，在后面的课程中，我们会用到它们。

下一节实验将会学习 Julia 的变量。

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