不知道經常需要做科學計算的朋友們有沒有這樣的好奇：在Linux系統下使用什麼工具呢？說到科學計算，首先想到的肯定是Matlab，如果再說到符號計算，那就非Mathematica不可了。可惜，以上兩款軟件都是商業軟件。雖然破解版滿天飛，但是這不符合開源世界的邏輯。在Linux系統下，也有非常不錯的科學計算工具，包括符號計算的也有。下面我就來隆重向大家推薦幾款。
Octave 這款軟件是GNU出品，在GNU的在線文檔網站上可以下載到它的完整的幫助文檔，我喜歡pdf版，可以一口氣從頭讀到尾，很舒服。從語法角度講，Octave和matlib完全兼容。下面是其運行效果圖：
它也有GUI界面的包裝，那就是QtOctave，如下圖：
在Ubuntu下該軟件的安裝非常簡單，使用如下命令即可：
復制代碼代碼如下:
sudo apt-get install octavesudo apt-get install qtoctave
Maxima
數值計算使用Octave，那麼符號計算就少不了Maxima了。由於符號計算中，數學公式的顯示也是非常重要的一環，所以我喜歡用它的GUI封裝wxMaxima，該軟件使用如下命令安裝：
復制代碼代碼如下:
sudo apt-get install wxmaxima
下面是它的運行效果圖：
有了GUI的封裝，我們的學習曲線都要簡單很多，因為它的功能都在它的菜單欄中體現出來了。只不過，目前的wxMaxima似乎有一個致命的bug，在我的Ubuntu上，只要在對話框中輸入括號它就會崩潰。Maxima也自帶完善的文檔，如下圖：
符號運算不僅能對各種數學公式進行運行、變形、化簡，也可以直接對函數作圖，如下圖：
但是以上介紹的都不是重點。下面的工具才是我這篇隨筆的重量級嘉賓。它就是：
IPython-Notebook使用python進行科學計算最近幾年很火，主要得益於python語言和Numpy、SciPy、pandas、matplotlib、SymPy等庫。另外一個大殺器就是ipython-notebook，它可以說是提供了在數學方面讀寫算加畫圖一條龍的服務了。Ubuntu對Python的支持真心不錯，先使用下面的命令將以上庫全部安裝：
復制代碼代碼如下:
sudo apt-get install pandas
sudo apt-get install sympy
不是說全部安裝嗎？怎麼只有兩個命令？因為安裝pandas時NumPy、SciPy、matplotlib都作為依賴項自動安裝了，只有符號計算庫SymPy需要另外安裝。然後，使用如下命令安裝ipython-notebook：
復制代碼代碼如下:
sudo apt-get install ipython-notebook
同理，IPython也作為依賴項自動安裝了。然後使用如下命令啟動ipython-notebook：
復制代碼代碼如下:
ipython notebook --pylab=inline
然後ipython-notebook就在浏覽器中啟動了。不錯，這是一個BS應用，我們啟動它時會在我們的機器上建立一個簡單的服務器，然後用浏覽器訪問這個服務器就可以使用ipython-notebook了，遠程訪問也行。下面是運行效果：
新建一個筆記後，就會給我們一個輸入代碼的提示。ipython-notebook中的內容是由一個一個的輸入區域組成的，稱為Cell。每一個Cell除了可以輸入代碼，還可以輸入Markdown、rawtext、heading，如上圖中的選項所示。下面是輸入Markdown的效果圖：
按Shift+Enter即可結束該區域的輸入，並執行和顯示效果。如果以後要重新編輯裡面的內容，雙擊該區域即可。Markdown區域也是支持MathJax的哦，如下圖：
下面看看使用NumPy來進行數值計算和繪圖的效果：
使用pandas進行數據分析並繪圖的效果：
最後，看看使用SymPy進行符號計算的效果：
從上圖可以看到，SymPy的latex函數可以把輸出的數學公式轉換成LaTeX代碼，不過該代碼有點問題，它裡面每個反斜槓都變成了雙反斜槓。將該LaTeX代碼復制、修改後，輸入Markdown區域就可以看到完美的數學公式了。
我們在IPython-Notebook中建立的筆記是可以保存的，而且保存的是純文本的JSON格式，所以可以非常方便地把它放到GitHub進行分享。從IPython-Notebook的幫助菜單可以很方便地導航到NumPy、SciPy、matplotlib、pandas、SymPy的幫助文檔。在matplotlib的官網中，還專門有一個gallary頁面，裡面有各種圖表的縮略圖和代碼，對我們的學習真的是很有幫助哦。
這一篇隨筆和前面的兩篇加起來，就基本上完成了進行數學工作的工具論。希望大家喜歡，多給點推薦。
