使用Boost-Python计算python中定义的函数的导数

Question

我想编写一个Boost-Python程序来从用户那里获取一个符号python函数，并在我的程序中评估它的派生。

例如，User提供了一个python文件（Function.py），它定义了一个函数，如F = sin（x）* cos（x）。

然后我希望使用Sympy的符号分化能力来访问F'（x）（F（x）的导数）。 我不想使用数值微分。

有没有办法使用Boost-Python在C ++中访问这样的函数F'（x）。

Answer 1

这里有一些代码可以帮助您入门。

main.cpp中：

#include <boost/python.hpp>
#include <iostream>

using namespace boost::python;

int main(void) {
    Py_Initialize();

    object main_module = import("__main__");
    object main_namespace = main_module.attr("__dict__");

    exec("from __future__ import division\n"
        "from sympy import *\n"
        "x = symbols('x')\n"
        "f = symbols('f', cls=Function)\n"
        "f = cos(x) * sin(x)\n"
        "f1 = lambda u: diff(f).subs(x, u);\n",
        main_namespace);

    exec("result = f1(1.0)", main_namespace);
    double res = extract<double>(main_namespace["result"]);
    std::cout << "Out: " << res << std::endl;

    return 0;
}

编译命令，替换为您的路径和编译器：

$ clang++ -I"/usr/local/Cellar/python/2.7.3/Frameworks/Python.framework/Versions/Current/Headers/" -L"/usr/local/Cellar/python/2.7.3/Frameworks/Python.framework/Versions/Current/lib/" -lpython2.7 main.cpp

它编译但现在对我不起作用。 希望它有所帮助。

Answer 2

我不是SymPy专家，但也许这可以帮助你：

您可以定义一个Python方法，如：

def f(x):
  return sin(x)*cos(x)

您可以使用以下方法创建可评估函数f1作为f的导数：

from sympy import *
x = symbols('x')
f1 = lambdify(x, diff(f(x)))

可以使用boost :: python从C ++调用此函数f1。 您可以创建一个函数f1的对象，使用（）运算符调用该函数，并使用extract <>将结果转换为double。

这是一个例子：

  namespace py = boost::python;

  Py_Initialize();

  py::object main_module = py::import("__main__");
  py::object main_dict   = main_module.attr("__dict__");

  py::exec(
    "def f(x):\n"
    "  return  sin(x)*cos(x)\n",
    main_dict
  );

  py::exec(
    "from sympy import *\n"
    "x = symbols('x')\n"
    "f1 = lambdify(x, diff(f(x)))\n",
     main_dict
  );

  py::object f1 = main_dict["f1"];
  std::cout << py::extract<double>(f1(0.0)) << std::endl;
  std::cout << py::extract<double>(f1(1.0)) << std::endl;

  return 0;