Julia 语言初学笔记
Julia 与 Python 的主要差异
| Julia | Python | |
| if, for, while 代码块 | 以 end 关键字结束，缩进不重要 无 pass 关键字 |
由缩进决定 有 pass 关键字 |
| 字符串引号 | 单引号用于字符；双引号用于字符串 | 不区分单双引号 |
| 字符串连接 | 字符串连接：* 字符串重复：^ 字符串插值：$ |
字符串连接：+ 字符串重复：* 字符串插值：% 或 format 函数 |
| 数组索引 | 从 1 开始（类似 R）
不支持负索引，末尾元素的索引为 end |
从 0 开始
支持负索引，末尾元素的索引为 -1 |
| 切片 | 包含冒号后的终点元素 例：（Julia）a[2: 3]
冒号后的终点元素不能为空，如需直至末尾的切片，须用 end 例：（Julia）a[2: end] |
不含冒号后的终点元素
冒号后的终点元素可以为空，此时表示切片直至末尾 |
| 有步长的切片 | a[起点: 步长: 终点]
例：（Julia）a[end: -1: 1] |
a[起点: 终点: 步长] |
| 矩阵索引 | 子矩阵： X[[1,2], [1,3]] 表示矩阵 X 的第 1、2 行和第 1、3 列的交点构成的子矩阵
元素索引： （Julia）X[[CartesianIndex(1,1), CartesianIndex(2,3)]] |
子矩阵： （Julia）X[[1,2], [1,3]]
元素索引： X[[1,2], [1,3]] 表示矩阵 X 中索引为 [1, 1] 和 [1, 3] 所对应元素组成的向量 |
| 行连接 | 括号 | 反斜杠或括号 |
| 数组 | 列优先（Fortran 模式） | NumPy: 行优先（C 模式） |
| 默认参数 | 每次函数调用时重新加载
例： f(x=rand()) = x 每次调用时，返回一个新的随机值 g(x=[1,2]) = push!(x,3) 每次调用时，均返回[1,2,3] |
不要使用可变对象作为默认值 |
| 关键字参数 | 函数调用时，须输入关键字 | 函数调用时，可不输入关键字，按位置顺序传参即可 |
| % 运算符 | 取余运算
例： 7 % 3 = 1 (-7) % 3 = -1 |
取模运算
例： 7 % 3 = 1 (-7) % 3 = 2 |
| 溢出 | Int 类型对应 Int32 或 Int64，数值过大时可能溢出 如需表示更大的数值，可使用 Int128, BigInt, Float64 等数据类型
例：2 ^ 64 == 0 |
int 可表示任意长度的整数，不会溢出 |
| 虚数单位 | im | j |
| 幂运算 | ^ | ** |
| 空值 | nothing | None |
| 矩阵乘法 | 矩阵乘法：* 按元素相乘：.* |
矩阵乘法：@ 按元素相乘：* |
| 转置 | ' | NumPy: .T |
| 多态 | 支持多态，同一个函数名可对应多种方法 |
不支持多态，函数有唯一表达 |
| 类 | 无类，只有结构体 struct，包含数据但无方法 | 有类 |
| 调用 | 包与模块的调用与文件结构无关 | 代码结构取决于路径（包）和文件（模块） |
| 条件表达式（三目运算符） | 可用于变量赋值
例：（Julia）x > 0 ? 1 : -1 |
不可用于变量赋值 |
| @ 运算符 | 宏 | 装饰器 |
| 异常 | try - catch - finally 结构 常规工作流中不建议使用异常处理结构，可能会影响代码性能 |
try - except - finally 结构 |
| 条件判断 | 须使用显式布尔值（类似 Java） | 允许使用隐式布尔值（类似 C） 注：Python 语言规范中，建议尽可能使用隐式 False |
| 局部作用域 | 除 if 外的代码块，包括 try - catch - finally，均有局部作用域 | （此条同 Julia） |
| 命名规则 | 变量名使用小写； 除非难于理解，否则单词之间不加下划线； 类型（Type）或模块（Module）使用双驼峰形式命名，不使用下划线形式； 函数（Function）或宏（Macro）使用小写，且不加下划线； 能够修改自变量的函数（mutating / in-place）以叹号结尾。 |
除类之外，均使用下划线形式命名； 类使用双驼峰形式命名； 全局变量所有字母全部大写。 |
a[1: 3]（Python）
参考资料：
Noteworthy differences from Python
Julia 的一些有趣用法
UTF-8
变量与函数，均可以使用 UTF-8 编码下的字符命名：
支持 markdown 方式输入特殊字符：
机械极小值（Machine Epsilon）
只有浮点数才有机械极小值，含义为，与下一个可表示的浮点数之间的距离
eps(T)：T 为浮点数类型（Float32 / Float64），返回 1.0 与下一个可表示的浮点数之间的距离
eps(x)：x 为浮点数，返回 x 与下一个可表示的浮点数之间的距离；该数值随 x 的增大而增大
上/下一个浮点数可由 prevfloat / nextfloat 函数获得
变量系数
系数乘法的运算优先级：低于一元运算符，高于二元运算符
不可以将括号形式的变量作为系数，乘于括号形式的变量前，否则会报函数调用的错误：
冲突解决：
- 0x11 表示十六进制下的 11，不表示以 0 为系数乘以 x11 变量；
- 1.5e10 或 1.5E10 表示浮点数，不表示以 1.5 为系数乘以 e11 或 E10 变量；
- 1.5f22 表示 Float32 类型的浮点数，不表示以 1.5 为系数乘以 f11 变量，但由于大写的 F 没有该功能，故 1.5F22 正常表示以 1.5 为系数乘以 F11 变量
Inf 和 NaN
有关 Inf 和 NaN 的大小比较:
- Inf 与自身相等，比除 NaN 之外的任何数都大；
- -Inf 与自身相等，比除 NaN 之外的任何数都小；
- NaN 不等于、不小于、不大于任何数，包括其自身
数组运算时需注意：
Unicode
有效的 Unicode 数值范围为：[0x0000, 0xD7FF] 和 [0xE000, 0x10FFFF]，但并非所有数值均被分配字符。
单引号内使用 \u 可以表示四位十六进制数对应的 Unicode 字符；使用 \U 则表示八位十六进制数对应的 Unicode 字符，但由 Unicode 的数值范围可知，最大有效长度仅为六位十六进制数。
含有 Unicode 字符串，由于字符的长度可能超过 1 byte，某些索引可能不合法，此时可使用 firstindex, lastindex, nextind, prevind 方法：
也可用于字符遍历：
length(str, i, j) 函数用于获取位置 i 到 j 之间（闭区间）有效字符的数量：
三引号字符串
有关三引号字符串的缩进：
每一行的缩进程度取决于缩进最小的一行。如下所示，示例中的最后一行决定了缩进程度：
起始三引号的所在行和由空格组成的行，不决定缩进程度；起始三引号的所在行，不受缩进程度的影响：
复合函数、向量化函数
复合函数：
函数链：
向量化函数：点运算符
宏 @. 用于所有函数均为向量化调用时，可以简化点运算符过多的情况：
点运算符与函数链一同使用：
短路计算（short-circuit evaluation）
- a && b：当且仅当表达式 a 为 true 时，计算表达式 b；
- a || b：当且仅当表达式 a 为 false 时，计算表达式 b
不使用短路计算的布尔运算，可使用位布尔运算符：
循环
for 循环内定义的计数变量 i，只在循环内可见（作用域只在循环内）：
for 循环可在任何容器内迭代，此时使用关键字 in 或运算符 ∈：
多层循环可组合在同一行，按照笛卡尔积迭代，如遇 break 语句，直接跳出所有循环；而多行 for 的循环遇 break 语句时，只跳出当前循环：
变量作用域
词法作用域（lexical scoping）：
模块内定义的变量，不能在模块外重新赋值：
函数内定义的变量，作用域只在函数内：
如前所述，循环内定义的变量，作用域只在循环内：
如需在外部使用循环内迭代后的计数变量，可使用 outer 关键词：
可以使用宏 @isdefined() 来确定变量是否定义：
let 代码块：let 内定义的变量，只在内部有效，如与外部变量重名，两个变量对应的是不同的存储空间
常量
若对常量进行重新赋值，当赋值类型不同时，会报错；类型相同时，会报警告：
而当重新赋值不会导致数值改变时，则不会给出警告信息：
然而，若重新赋值的常量为可变对象时，会报警告：
虽然可以对常量进行重新赋值，但是这强烈不建议这种做法，改变常量的值可能导致各种以外的问题发生。
例如，当某方法引用了一个常量，且在常量值被改变前被编译时，就会一直保持使用旧的数值：
复合类型（结构体）
filednames 函数可用于获得其所有字段名
除其中可变对象外，各字段的值均不可变。
声明复合类型时在前面加上 mutable 关键字，即变为可变类型：
参数复合类型：
不同参数的复合类型之间不互为子类型，但可以在参数内加入 <: 或 >: 运算符获得几种类型的并集，此时父子类型关系成立：
元组
长度为1时，要加逗号：
可变元组：元组中的最后一个元素可为特殊类型 Vararg，即长度可变
命名元组：
方法
方法指的是，一个函数的一种可能行为的定义，体现了语言的多态性。
方法歧义：
NTuple 参数：
上例中另一种消除歧义的方式：
构造器
外部构造器：
内部构造器：（注：new 函数仅在 struct 内有定义）
new 函数可以无参：
内部构造器会抑制默认构造器：
自更新运算符
如在数组中使用自更新运算符，而所用数组来自其他数组的直接赋值，则原赋值数组的值不会改变；
而当自更新运算符配合向量化运算符（.）使用时，原赋值数组的值会一同改变。
参考资料：
Julia Documentation