Scala 和 Jython 中的中缀运算符

Question

我正在评估面向计算的应用程序的语言，该应用程序需要为最终用户提供简单嵌入式脚本语言。 我一直在考虑使用 Scala 作为主要底层语言，使用 Jython 作为脚本接口。 Scala 的吸引力在于我可以定义诸如 :* 之类的方法来进行矩阵对象的元素乘法，并将其与中缀语法 a :* b 一起使用。 但是 :* 在 Python 中不是有效的方法名称。 Jython 如何处理这个问题？

由于 Scala 的灵活性，我会考虑使用 Scala 作为脚本语言。 但即使使用类型推断，所有 val 和 var 以及所需的类型定义对于习惯像 matlab 这样的动态语言的外行用户来说还是太多了。 相比之下，Boo 的 -ducky 选项可能会起作用，但我想留在 JVM 而不是 .NET。 我假设 Scala 没有 -ducky 。

更一般地说，考虑以下 DSL（来自 http://www.cs.utah.edu /~hal/HBC/）来建模潜在狄利克雷分配：

model {
      alpha     ~ Gam(0.1,1)
      eta       ~ Gam(0.1,1)
      beta_{k}  ~ DirSym(eta, V)           , k \in [1,K]
      theta_{d} ~ DirSym(alpha, K)         , d \in [1,D]
      z_{d,n}   ~ Mult(theta_{d})          , d \in [1,D] , n \in [1,N_{d}]
      w_{d,n}   ~ Mult(beta_{z_{d,n}})     , d \in [1,D] , n \in [1,N_{d}]
}

result = model.simulate(1000)

对于熟悉分层贝叶斯建模的用户来说，这种语法非常棒（例如与 PyMCMC 相比）。 JVM 上是否有任何语言可以轻松定义此类语法，并且可以访问像 python 这样的基本脚本语言？

思想赞赏。

Answer 1

就我个人而言，我认为您夸大了 Scala 的开销。 例如，

alpha     ~ Gam(10,10)
mu_{k}    ~ NorMV(vec(0.0,1,dim), 1, dim)     , k \in [1,K]
si2       ~ IG(10,10)
pi        ~ DirSym(alpha, K)
z_{n}     ~ Mult(pi)                          , n \in [1,N]
x_{n}     ~ NorMV(mu_{z_{n}}, si2, dim)       , n \in [1,N]

可以写成

def alpha =                   Gam(10, 10)
def mu    = 1 to 'K map (k => NorMV(Vec(0.0, 1, dim), 1, dim)
def si2   =                   IG(10, 10)
def pi    =                   DirSym(alpha, 'K)
def z     = 1 to 'N map (n => Mult(pi))
def x     = 1 to 'N map (n => NormMV(mu(z(n)), si2, dim))

在这种特殊情况下，除了定义 Gam、Vec、NorMV 等之外，几乎没有做任何事情，并创建从 Symbol 到 Int 或 Double 的隐式定义，从稍后存储此类定义的表中读取（例如使用loadM 等效项）。 这种隐式定义会像这样：

import scala.reflect.Manifest
val unknowns = scala.collection.mutable.HashMap[Symbol,(Manifest[_], Any)]()
implicit def getInt(s: Symbol)(implicit m: Manifest[Int]): Int = unknowns.get(s) match {
  case Some((`m`, x)) => x.asInstanceOf[Int]
  case _ => error("Undefined unknown "+s)
}
// similarly to getInt for any other desired type

它也可以这样写：

Model (
  'alpha    -> Gam(10, 10),
  'mu -> 'n -> NorMV(Vec(0.0, 1, dim), 1, dim)      With ('k in (1 to 'K)),
  'si2      -> IG(10, 10),
  'pi       -> DirSym('alpha, 'K),
  'z -> 'n  -> Mult('pi)                            With ('n in (1 to 'N)),
  'x -> 'n  -> NorMV('mu of ('z of 'n), 'si2, dim)) With ('n in (1 to 'N)) 
)

在这种情况下，Gam、Mult等需要定义得有点不同，以处理传递给他们的符号。 不过，过多的“'”肯定很烦人。

HBC 也不是没有自己的特性，比如偶尔需要类型声明、索引前加下划线、偶尔需要将“~”替换为“\in”，甚至是后面需要加的反斜杠。 只要使用它而不是 HBC、MathLab 或人们习惯的其他任何东西确实有好处，他们就会给自己带来一些麻烦。

Answer 2

编辑：

阅读完所有讨论后，最好的方法可能是定义 DSL 的语法，然后使用 scala 内置的解析实用程序对其进行解析。

我不确定你想要实现什么目标。 您的脚本语言会更多地是“什么”还是“如何”类型？ 你给我的例子是一个“什么”类型的 DSL -> 您描述了您想要实现的目标，而不关心实施情况。 这些语言最适合用来描述问题，并且根据您正在构建应用程序的领域，我认为这是最好的方法。 用户只需使用问题域非常熟悉的语法来描述问题，应用程序就会解析该描述并将其用作输入以运行模拟。 为此，构建语法并使用 scala 解析实用程序解析它可能是最好的方法（您只想向用户公开一小部分功能）。

如果您需要“如何”脚本，那么使用已经建立的脚本语言是可行的方法（除非您想自己实现循环、基本数据结构等）。

在设计系统时，总是需要进行权衡。 这里它介于您想要向用户公开的功能数量和脚本的简洁性之间。 我自己，我将公开尽可能少的功能来完成工作，并以“如何”的方式完成它 - 如果模拟给出，用户不需要知道您将如何模拟其问题正确的结果并在合理的时间内运行。

如果您向用户公开完整的脚本语言，您的 DSL 将只是该脚本语言中的一个小型 API，并且用户必须学习完整的语言才能使用其全部功能。 而且您可能不希望用户使用其全部功能（这可能会对您的应用程序造成严重破坏！）。 例如，当您的应用程序不需要连接到互联网时，为什么要公开 TCP 套接字支持？ 这可能是一个可能的安全漏洞。

-- 以下部分讨论可能的脚本语言。 我上面的答案建议不要使用它们，但为了完整性我已经离开了讨论。

我没有这方面的经验，但看看Groovy。 它是 JVM 的动态类型脚本语言（由于 invokedynamic，JVM 支持在 JDK 7 中可能会变得更好）。 它还对运算符重载和编写 DSL。 不幸的是，它不支持用户定义的运算符，至少据我所知。

不过，我仍然会选择 scala（部分是因为我喜欢静态类型，而且我发现它的类型推断很好:)。 它的脚本支持非常好，你几乎可以让任何东西看起来像本地语言支持（例如看看它的演员库！）。 它还对函数式编程有很好的支持，可以使脚本非常短小简洁。 另一个好处是，您将可以使用 Java 库的所有功能。

为了使用 scala 作为脚本语言，只需将脚本放入以 .scala 结尾的文件中，然后运行 ​​scala filename.scala 即可。 请参阅 Scala 作为脚本语言进行讨论，比较 scala 和 JRuby。

Answer 3

JVM 脚本语言（JavaScript Rhino、JRuby、Jython 和 Groovy）中没有一个明显的嫌疑人支持用户定义的运算符（您可能需要这些）。 范亦没有。

您可以尝试将 JRuby 与 superators gem 一起使用。