在 iPad 上用 Python 开发是一种怎样的体验?
苹果公司在 2021 年 3 月发布了 M1 iPad Pro ,其实我很想知道在 iPad 上编程是怎样的体验。虽然 iPadOS 仍然无法提供原生 Python IDE,但事实证明,在 iPad 上用 Python 编写代码实际上非常容易,尤其是如果你愿意在 Jupyter Notebooks 中工作。
以下是您现在可以在任何 iPad 上使用 Python 编写代码的五种方法。
1、a-Shell
a-Shell 为您的 iPad 或 iPhone 提供了一个 Unix 风格的终端,而且它是完全免费的,非常强大。
安装并打开 a-Shell 后,键入 help
可以快速了解该应用程序:
a-Shell 带有 vim
和 ed
用于编辑文件,它包括开箱即用的 Python 3.9。这是在 vim 中编辑 Python 文件的样子:
a-Shell 与 iPadOS 15 的多任务功能完美搭配。您可以打开新窗口,将 a-Shell 与另一个应用程序并排放置,并且我最喜欢在滑动模式下使用 a-Shell。
我在我的 iPad 上做了大量的阅读工作。当我遇到想要在 Python REPL 中检查的内容时,能够从 iPad 的右侧滑入,快速检查 REPL 中的内容,然后通过向右滑动来关闭应用程序:
您可以在 a-Shell 中使用 pip 安装 Python 包,只要这些包是纯 Python 即可。这对很多人来说是一个严重的限制,但它确实允许您安装一些非常棒的软件包:
除了是在 iPad 上使用 Python 的好方法之外,a-Shell 还有许多其他有用的功能。您可以浏览 iPad 的文件系统、使用 curl 传输文件、生成 SSH 密钥、SSH 到远程服务器等等。您甚至可以用 C 和 C++ 编写程序并在 iPad 上运行它们。
a-Shell 的主要缺点之一是缺乏对 Python 虚拟环境的支持。这意味着 a-Shell 非常适合进行测试,或进行一些基本的纯 Python 编程,但它不太适合专业开发。
2、Carnets
Carnets 是一款免费的独立 Jupyter notebook 应用程序,可在 iPad 和 iPhone 上使用。无需连接到外部 Jupyter 服务器,您可获得完整的 Python 和 Jupyter 实现,以及一些有用的 Python 包,包括 NumPy、pandas 和 Matplotlib。
您可以创建、查看和编辑 notebook 文件,包括您在其他地方创建或别人发送给您的 notebook 文件。我最喜欢它的一点是它“有效”。下载该应用程序,几分钟后您就可以在 iPad 上运行 Jupyter notebook 了。
Carnet 的界面看起来就像浏览器中的 Jupyter。但所见即所得,这里没有任何花里胡哨的东西。
如果您需要安装 Carnets 未附带的软件包,您可以在笔记本单元内使用 %pip install
来安装该软件包:
要查看通过 Carnets 获得的所有 Python 包,请运行 %pip list
:
App Store 中有两个版本的 Carnets:
Carnets – Jupyter
Carnets – Jupyter (with scipy)
Carnets – Jupyter(with scipy) 包括一些额外的包,用于在 iPad 上进行机器学习:scipy、seaborn、sklearn 和 coremltools。如果您负担得起额外的空间,我强烈建议您下载 Carnets – Jupyter(with scipy) 而不是基本的 Carnets 应用程序。
与 a-Shell 一样,Carnets 应用程序不允许您创建隔离的 Python 环境。
3. Juno
Juno 是另一款适用于 iPad 的 Jupyter notebook 应用程序,自称是 Jupyter IDE。与 Carnets 不同的是,Juno 售价 15 美元,并带有一些不错的奖励功能。
Juno 凭借其时尚的 iPad 界面脱颖而出:
您可以通过在单元格内按 Shift + Enter 或点击屏幕右下角的蓝色Run Cell
按钮来运行单元格。
闪电按钮可让您快速访问一些常见任务。您可以将单元格类型从代码更改为 Markdown,上下移动单元格,以及剪切、复制、粘贴和删除单元格:
虽然 Carnets 可以从 iPad 上的任何位置打开 Jupyter notebooks,但该界面对 iPad 不太友好。将此与 Juno 的文件选择器进行对比,后者在 iPad 和 iOS 设备上真的很舒服:
Juno 的另一个亮点是内置的类似 IDE 的选项卡完成和工具提示:
像 Carnets 一样,Juno 带有一套内置软件包。但是你不能像在 Carnets 中一样在单元格中运行 %pip list
来查看它们:
Juno 中的软件包管理实际上有点令人失望,尤其是对于一个售价 15 美元的应用来说。
我找不到 Juno 预装的软件包的完整列表,但这里有一些开箱即用的导入:
要安装包,请单击屏幕顶部中心的notebook名称,然后选择安装 Python 包。您将看到以下对话框:
像 Carnets 和 a-Shell 一样,您只能安装纯 Python 包。但与 Carnets 和 a-Shell 不同的是,您安装的软件包的任何依赖项都不会自动安装。您需要一个一个地手动安装它们。
Juno 软件包管理器的一个好处是,您有机会在安装包之前查看包的一些元数据,包括依赖项——您可以按一下按钮进行安装:
正如我之前提到的,您不能在 Juno 中使用 %pip list
查看已安装到 Juno 环境中的软件包。您必须打开 Files 应用程序并导航到 Juno 设备存储中的 site_packages/
文件夹:
如果要删除已安装的软件包之一,则需要从 site_packages/
中手动执行此操作。我觉得这是一个很大的缺点。
尽管包管理器很笨重,但 Juno 看起来确实比 Carnets 好得多,而且制表符补全和工具提示确实提高了生产力。如果这些功能对您很重要,并且您愿意花 15 美元以上的价格,那么 Juno 是一个不错的选择。
4. Juno Connect
Juno Connect 是一个 Jupyter notebook客户端应用程序,可用于访问远程服务器上的 Jupyter。所以,从技术上讲,Python 并没有在你的 iPad 上运行,但 Juno Connect 提供了一个漂亮的界面来处理远程 Jupyter notebook服务器。您可以花 10 美元从 App Store 购买它。
首次启动 Juno Connect 时,您将看到一个屏幕,其中包含一些可供试用的notebook,以及连接到远程notebook服务器的几个选项:
开箱即用的 Juno Connect 支持服务,例如 Cocalc 和 Binder。您还可以连接到托管在其他地方的 Jupyter 服务器,例如在 Digital Ocean droplet 上。
当您连接到notebook服务器时,您将看到如下所示的屏幕,您可以在其中创建新notebook或选择打开一个:
打开或创建新notebook后,您将看到一个与典型 Juno 界面完全相同的界面。由于 notebook 在外部服务器上运行,因此您可以访问所有典型的 Jupyter 功能,包括不适用于仅限本地版本的 Juno 的 %pip
魔法:
Juno Connect 的一个不错的功能是能够将远程notebook导出到 iPad 上的本地文件:
您甚至可以将notebook 导出为新notebook ,允许您保存本地副本以在 Juno 或 Carnets 应用程序中离线使用。
5. Codeanywhere Cloud IDE
我列表中的最后一个选项不是 iPad 应用程序,它不会在你的 iPad 上本地运行 Python,但如果你需要访问一个成熟的开发环境,它绝对是必不可少的。该解决方案就是 Codeanywhere Cloud IDE。
计划起价为每月 6 美元。这将解锁一个完全在您的浏览器中运行的 VS Code 风格的 IDE。
一旦您选择了一个计划并创建了一个帐户,您将被带到您的仪表板,您可以在其中创建用于处理项目的新容器:
当您单击 New Container 时,您将有机会使用一个空白的 Ubuntu Linux 容器或从一些预装了各种语言的预定义容器中进行选择:
创建容器后,它需要几分钟才能启动并在仪表板中可供您使用:
每个容器获得的资源取决于您选择的计划。我的计划给了我 15GB 的存储空间和 4GB 的内存。
单击绿色的 Open IDE 按钮以在新的浏览器选项卡中启动 IDE:
如果您熟悉 VS Code,您会在 Codeanywhere 的 IDE 中感到非常熟悉。它的功能非常全面,包括调试支持:
您甚至可以安装扩展程序!
与此列表中提到的其他选项相比,Codeanywhere 价格昂贵。它还需要互联网连接。但是,我不能没有它。这是我发现在 iPad 上进行硬核编码的最佳方式。
在 iPad 上使用 Python 进行编码的其他方法
我提到的五个工具是我目前在 iPad 上运行 Python 时日复一日使用的工具,但还有许多其他选项值得一提。
Pythonista3
曾经有一段时间 Pythonista3 是一个不错的选择,但在我看来,情况已不再如此。
首先,Pythonista3 似乎完全被抛弃了。最后一个版本是在 iPadOS 14 可用于一年多前发布的。其次,Pythonista3 仅支持 Python 3.6,该版本已于 2021 年 12 月结束生命周期。
PyTo
PyTo 应用程序是 Python-for-iPad 领域的有力竞争者。您可以在本地运行 Python 3.10 并获得良好的 IDE 风格体验,支持编辑多个文件,包括 NumPy、SciPy、Scikit-learn 和 statsmodels 在内的几个包。完整的应用体验费用为 10 美元。
我目前正在尝试使用 PyTo,看看它是否适合我的日常使用!
Google Colab
Google 的 Colab 是基于浏览器的Jupyter notebooks。您的代码在预装了大部分 Python 数据科学包的私有虚拟机上运行。您甚至可以免费使用 GPU,这使 Colab 成为机器学习项目的绝佳选择。
vscode.dev
如果您不需要在本地运行 Python,但想要可靠的 IDE 体验,请查看 vscode.dev。您可以快速克隆外部代码存储库并直接从浏览器开始使用 Python 进行编码。
GitHub Codespaces
我从未使用过 GitHub 的 Codespaces 项目,但如果您在 Team 或 Enterprise 计划中有 GitHub 组织,这可能是一个不错的选择。它看起来与 Codeanywhere 非常相似。
pyodide
pyodide 项目通过将 Python 和 Python 数据科学包中的超过 75 个包全部编译到 WebAssembly中,然后 将它们带到任何浏览器。您可以在 REPL 中尝试 pyodide 并将其添加为书签以便将来快速访问。
iPad + RaspberryPi
另一种选择是通过 USB 将 iPad 连接到 Raspberry Pi,这样您就可以将 Raspberry Pi 作为以太网设备访问。这真的很酷,但就我个人而言,我不想随身携带更多设备。不过,它确实是一个有趣的小项目,并且可以让您访问完整的本地开发服务器。
小结
我很想在 iPad 上看到像 VS Code 这样的 IDE 的原生版本,但好像目前还没有。然而,在 a-Shell、Carnets 和 Codeanywhere 之间,我已经能够通过我的 iPad 进行 Python 开发。
所以,在 2022 年,在 iPad 上用 Python 编码不仅可行,而且非常有趣!
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F#探险之旅(二):函数式编程(上)-函数式编程范式简介 F#主要支持三种编程范式:函数式编程(Functional Programming,FP)、命令式编程(Imperative Programming)和面向对象(Object-Oriented,OO)的编程。回顾它们的历史,FP是最早的一种范式,第一种FP语言是IPL,产生于1955年,大约在Fortran一年之前。第二种FP语言是Lisp,产生于1958,早于Cobol一年。Fortan和Cobol都是命令式编程语言,它们在科学和商业领域的迅速成功使得命令式编程在30多年的时间里独领风骚。而产生于1970年代的面向对象编程则不断成熟,至今已是最流行的编程范式。有道是“*代有语言出,各领风骚数十年”。 尽管强大的FP语言(SML,Ocaml,Haskell及Clean等)和类FP语言(APL和Lisp是现实世界中最成功的两个)在1950年代就不断发展,FP仍停留在学院派的“象牙塔”里;而命令式编程和面向对象编程则分别凭着在商业领域和企业级应用的需要占据领先。今天,FP的潜力终被认识——它是用来解决更复杂的问题的(当然更简单的问题也不在话下)。 纯粹的FP将程序看作是接受参数并返回值的函数的集合,它不允许有副作用(side effect,即改变了状态),使用递归而不是循环进行迭代。FP中的函数很像数学中的函数,它们都不改变程序的状态。举个简单的例子,一旦将一个值赋给一个标识符,它就不会改变了,函数不改变参数的值,返回值是全新的值。 FP的数学基础使得它很是优雅,FP的程序看起来往往简洁、漂亮。但它无状态和递归的天性使得它在处理很多通用的编程任务时没有其它的编程范式来得方便。但对F#来说这不是问题,它的优势之一就是融合了多种编程范式,允许开发人员按照需要采用最好的范式。 关于FP的更多内容建议阅读一下这篇文章:Why Functional Programming Matters(中文版)。F#中的函数式编程 从现在开始,我将对F#中FP相关的主要语言结构逐一进行介绍。标识符(Identifier) 在F#中,我们通过标识符给值(value)取名字,这样就可以在后面的程序中引用它。通过关键字let定义标识符,如: let x = 42 这看起来像命令式编程语言中的赋值语句,两者有着关键的不同。在纯粹的FP中,一旦值赋给了标识符就不能改变了,这也是把它称为标识符而非变量(variable)的原因。另外,在某些条件下,我们可以重定义标识符;在F#的命令式编程范式下,在某些条件下标识符的值是可以修改的。 标识符也可用于引用函数,在F#中函数本质上也是值。也就是说,F#中没有真正的函数名和参数名的概念,它们都是标识符。定义函数的方式与定义值是类似的,只是会有额外的标识符表示参数: let add x y = x + y 这里共有三个标识符,add表示函数名,x和y表示它的参数。关键字和保留字关键字是指语言中一些标记,它们被编译器保留作特殊之用。在F#中,不能用作标识符或类型的名称(后面会讨论“定义类型”)。它们是: abstract and as asr assert begin class default delegate do donedowncast downto elif else end exception extern false finally forfun function if in inherit inline interface internal land lazy letlor lsr lxor match member mod module mutable namespace new nullof open or override private public rec return sig static structthen to true try type upcast use val void when while with yield 保留字是指当前还不是关键字,但被F#保留做将来之用。可以用它们来定义标识符或类型名称,但编译器会报告一个警告。如果你在意程序与未来版本编译器的兼容性,最好不要使用。它们是: atomic break checked component const constraint constructor continue eager event external fixed functor global include method mixinobject parallel process protected pure sealed trait virtual volatile 文字值(Literals) 文字值表示常数值,在构建计算代码块时很有用,F#提供了丰富的文字值集。与C#类似,这些文字值包括了常见的字符串、字符、布尔值、整型数、浮点数等,在此不再赘述,详细信息请查看F#手册。 与C#一样,F#中的字符串常量表示也有两种方式。一是常规字符串(regular string),其中可包含转义字符;二是逐字字符串(verbatim string),其中的(")被看作是常规的字符,而两个双引号作为双引号的转义表示。下面这个简单的例子演示了常见的文字常量表示: let message = "Hello World"r"n!" // 常规字符串let dir = @"C:"FS"FP" // 逐字字符串let bytes = "bytes"B // byte 数组let xA = 0xFFy // sbyte, 16进制表示let xB = 0o777un // unsigned native-sized integer,8进制表示let print x = printfn "%A" xlet main = print message; print dir; print bytes; print xA; print xB; main Printf函数通过F#的反射机制和.NET的ToString方法来解析“%A”模式,适用于任何类型的值,也可以通过F#中的print_any和print_to_string函数来完成类似的功能。值和函数(Values and Functions) 在F#中函数也是值,F#处理它们的语法也是类似的。 let n = 10let add a b = a + blet addFour = add 4let result = addFour n printfn "result = %i" result 可以看到定义值n和函数add的语法很类似,只不过add还有两个参数。对于add来说a + b的值自动作为其返回值,也就是说在F#中我们不需要显式地为函数定义返回值。对于函数addFour来说,它定义在add的基础上,它只向add传递了一个参数,这样对于不同的参数addFour将返回不同的值。考虑数学中的函数概念,F(x, y) = x + y,G(y) = F(4, y),实际上G(y) = 4 + y,G也是一个函数,它接收一个参数,这个地方是不是很类似?这种只向函数传递部分参数的特性称为函数的柯里化(curried function)。 当然对某些函数来说,传递部分参数是无意义的,此时需要强制提供所有参数,可是将参数括起来,将它们转换为元组(tuple)。下面的例子将不能编译通过: let sub(a, b) = a - blet subFour = sub 4 必须为sub提供两个参数,如sub(4, 5),这样就很像C#中的方法调用了。 对于这两种方式来说,前者具有更高的灵活性,一般可优先考虑。 如果函数的计算过程中需要定义一些中间值,我们应当将这些行进行缩进: let halfWay a b = let dif = b - a let mid = dif / 2 mid + a 需要注意的是,缩进时要用空格而不是Tab,如果你不想每次都按几次空格键,可以在VS中设置,将Tab字符自动转换为空格;虽然缩进的字符数没有限制,但一般建议用4个空格。而且此时一定要用在文件开头添加#light指令。作用域(Scope)作用域是编程语言中的一个重要的概念,它表示在何处可以访问(使用)一个标识符或类型。所有标识符,不管是函数还是值,其作用域都从其声明处开始,结束自其所处的代码块。对于一个处于最顶层的标识符而言,一旦为其赋值,它的值就不能修改或重定义了。标识符在定义之后才能使用,这意味着在定义过程中不能使用自身的值。 let defineMessage = let message = "Help me" print_endline message // error 对于在函数内部定义的标识符,一般而言,它们的作用域会到函数的结束处。 但可使用let关键字重定义它们,有时这会很有用,对于某些函数来说,计算过程涉及多个中间值,因为值是不可修改的,所以我们就需要定义多个标识符,这就要求我们去维护这些标识符的名称,其实是没必要的,这时可以使用重定义标识符。但这并不同于可以修改标识符的值。你甚至可以修改标识符的类型,但F#仍能确保类型安全。所谓类型安全,其基本意义是F#会避免对值的错误操作,比如我们不能像对待字符串那样对待整数。这个跟C#也是类似的。 let changeType = let x = 1 let x = "change me" let x = x + 1 print_string x 在本例的函数中,第一行和第二行都没问题,第三行就有问题了,在重定义x的时候,赋给它的值是x + 1,而x是字符串,与1相加在F#中是非法的。 另外,如果在嵌套函数中重定义标识符就更有趣了。 let printMessages = let message = "fun value" printfn "%s" message; let innerFun = let message = "inner fun value" printfn "%s" message innerFun printfn "%s" message printMessages 打印结果: fun value inner fun valuefun value 最后一次不是inner fun value,因为在innerFun仅仅将值重新绑定而不是赋值,其有效范围仅仅在innerFun内部。递归(Recursion)递归是编程中的一个极为重要的概念,它表示函数通过自身进行定义,亦即在定义处调用自身。在FP中常用于表达命令式编程的循环。很多人认为使用递归表示的算法要比循环更易理解。 使用rec关键字进行递归函数的定义。看下面的计算阶乘的函数: let rec factorial x = match x with | x when x < 0 -> failwith "value must be greater than or equal to 0" | 0 -> 1 | x -> x * factorial(x - 1) 这里使用了模式匹配(F#的一个很棒的特性),其C#版本为: public static long Factorial(int n) { if (n < 0) { throw new ArgumentOutOfRangeException("value must be greater than or equal to 0"); } if (n == 0) { return 1; } return n * Factorial (n - 1); } 递归在解决阶乘、Fibonacci数列这样的问题时尤为适合。但使用的时候要当心,可能会写出不能终止的递归。匿名函数(Anonymous Function) 定义函数的时候F#提供了第二种方式:使用关键字fun。有时我们没必要给函数起名,这种函数就是所谓的匿名函数,有时称为lambda函数,这也是C#3.0的一个新特性。比如有的函数仅仅作为一个参数传给另一个函数,通常就不需要起名。在后面的“列表”一节中你会看到这样的例子。除了fun,我们还可以使用function关键字定义匿名函数,它们的区别在于后者可以使用模式匹配(本文后面将做介绍)特性。看下面的例子: let x = (fun x y -> x + y) 1 2let x1 = (function x -> function y -> x + y) 1 2let x2 = (function (x, y) -> x + y) (1, 2) 我们可优先考虑fun,因为它更为紧凑,在F#类库中你能看到很多这样的例子。 注意:本文中的代码均在F# 1.9.4.17版本下编写,在F# CTP 1.9.6.0版本下可能不能通过编译。 F#系列随笔索引页面