物理建模的最佳语言是什么？ [已关闭]

Question

可以说，我已经退出模特行业有一段时间了。当我上大学时，我使用的大多数模型都是用 FORTRAN 编写的，我从来不喜欢它。我希望重新回到科学领域，所以我想知道是否有现代语言具有适合此类应用程序的功能集。您认为模拟复杂物理系统的最佳语言是什么？

Answer 1

虽然 Fortran 无疑是这方面的绝对统治者，但 Python 正越来越多地被用于此目的。虽然很难说哪个程序是最好的程序，但我发现 python 对于物理模拟和物理教育非常有用。

Answer 2

这取决于任务

• C++ 擅长复杂的数据结构，但不擅长矩阵切片和乘法。 （此任务需要您花费大量时间编写 for 循环。）
• FORTRAN 对于矩阵切片和乘法有很好的表示法，但对于创建复杂的数据结构（例如图和链表）来说却很笨拙。
• Python/scipy 对所有内容都有一个很好的表示法，但 python 是一种解释性语言，因此在某些任务上它很慢。
• 有些人对 CUDA 等语言感兴趣，这些语言允许您使用 GPU 来加速模拟。

在分子动力学社区中，c++ 似乎很流行，因为您需要一些复杂的数据结构来表示分子的形状。

Answer 3

我认为，只要我们谈论的是串行计算，在解决大规模物理问题时，FORTRAN 仍然占据主导地位是有争议的。

我知道并行化正在改变游戏规则。我不太确定 LINPACK 和其他线性代数包的并行版本是否仍然用 FORTRAN 编写。

如今许多工程师都在使用 MATLAB 和 Mathematica，因为它们结合了数值和图形功能。

我还想指出，计算引擎和显示引擎之间存在差异。前者可能仍然用 FORTRAN 编写，但后者可能使用更现代的语言和 OpenGL。

我也不确定建模在生物学中的应用程度。物理化学可能是一种完全不同的动物。

如果您用 Scala 或 F# 或 Haskell 编写了一个出色的并行线性代数包并且性能良好，那么世界将会向您敞开大门。

Answer 4

Python + Matplotlib + NumPy + α

Answer 5

核/粒子/高能物理社区已大力转向 c++（部分原因是 ROOT 和 Geant4），并对 Python 感兴趣（因为它具有 ROOT 绑定）。

但是你会注意到，这是依赖于子学科的......“物理”和“建模”是大，广泛的主题，所以没有一个答案。

Answer 6

Modelica 是一种用于建模（和模拟）物理系统的专用语言。 OpenModelica 是 Modelica 的开源实现。

Answer 7

Python 在科学人士中非常流行，Matlab 也是如此。这些的问题是它们都非常慢（运行）。如果您想做可能需要几分钟/几小时/几天的大型模拟，您将不得不选择另一种语言。

只要你选择一种语言是为了速度，那就忍耐一下并使用 C/C++，也许根据你的需要使用 CUDA。

最后的想法：如果用 C 语言编写和调试模型比用 Python 多花两天时间，并且生成的代码需要 10 分钟而不是一个小时来运行，那么你真的节省了时间吗？

Answer 8

MATLAB 还具有很多功能。特别是当您的模拟与硬件连接时，或者您需要可视化结果时。

Answer 9

我会用 Python 来配合，但你也应该使用 R 来完成你可能需要做的任何统计工作。您确实应该更多地询问哪些语言使用哪些软件包，而不是语言本身。

Answer 10

我发现 Python 和 MATLAB 都是建模和分析的最佳选择。如果您想做一些低级的事情来与硬件对话或运行硬核模拟，请使用 C/C++ 或 Rust。 Fortran和C/C++由于历史悠久而被广泛使用。然而，我觉得与 Fortran 相比，现代正在走向 Python 数值模拟，有些人可能会说你应该用 Rust 构建任何使用低级硬件的东西，因为与 C/C++ 相比，它的内存管理更安全。老实说，Python 和 MATLAB 之间最大的区别是 MATLAB 有很好的矩阵库，而 Python 是免费的。如果你想要 R 和 Julia 中间的东西，那很好。

对于符号计算Python的Sympy非常好，Maple和Mathematica。