从sympy表达式生成python代码？

Question

给定一个sympy表达式，是否有一种简单的方法生成Python代码（最终我想要一个.py或者.pyc文件）？我想这个代码将包含一个函数，该函数提供任何必要的输入，并返回表达式的值。我经常需要生成Python代码来计算一些很难推导的东西，比如nasty nonlinear function的Jacobian矩阵。 我可以使用sympy为我想要的非线性功能派生表达式。然后我想从所得到的sympy表达式生成Python代码，并将该Python代码保存到自己的模块中。Sympy具有其他几种语言的代码生成能力，但没有Python。 有没有一种简单的方法从sympy中获取Python代码呢？看起来 sympy.python 或者只是 str(expression) 是目前可用的方式（参见 smichr 的答案和 Oliver W. 的评论），并且它们适用于简单的标量表达式。

但这对于像雅各比矩阵之类的东西没有什么帮助，而 sympy.printing.print_ccode 对于矩阵也无法处理。我想，能够处理将矩阵打印到另一种语言的代码，必须假定目标语言支持矩阵，对于 Python 而言，这可能意味着依赖于诸如 numpy 等库的存在。如果存在一种生成 numpy 代码的方法，那就太好了，但好像并没有这样的方法。

- stochastic

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取决于您使用Sympy生成的函数类型。大多数函数在标准模块“math”中都有直接等效物，有些也在“numpy”或“scipy.special”中表示。如果您不想依赖Sympy，那么您仍然需要将字符串表示复制到实际文件中，类似于您现在所做的方式（给定已导入“math”，字符串表示通常是有效的Python代码）。您可以使用编写包含该（sympy）函数的有效python文件的函数自动化此过程，但这样它就不会是非常通用的导出函数。 - Oliver W.

Answer 1

如果您不介意在代码本身中使用SymPy依赖项，更好的解决方案是在代码中生成SymPy表达式并使用lambdify来评估它。这比使用evalf要快得多，特别是如果您使用numpy。您还可以直接使用sympy.printing.lambdarepr中的打印机，这就是lambdify用于将表达式转换为lambda函数的方法。

- asmeurer

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请问您能否给出一个代码示例，展示一下它的样子？ - Andreas Schuldei

Answer 2

您要查找的用于生成Python代码的函数是python。尽管它生成Python代码，但需要做一些调整才能消除对SymPy对象的依赖，正如Oliver W所指出的那样。

>>> import sympy as sp
>>> x = sp.Symbol('x')
>>> y = sp.Symbol('y')
>>> print(sp.python(sp.Matrix([[x**2,sp.exp(y) + x]]).jacobian([x, y])))
x = Symbol('x')
y = Symbol('y')
e = MutableDenseMatrix([[2*x, 0], [1, exp(y)]])

- smichr