SymbolicUtlis.jl中符号的Metadata

最新推荐文章于 2024-09-16 07:50:48 发布

原创最新推荐文章于 2024-09-16 07:50:48 发布 · 356 阅读

1 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#julia

本文介绍了Julia语言中Metadata的概念及其在符号计算体系中的作用。Metadata作为符号变量的一部分，能够帮助跟踪符号的来源并附加额外信息。文章通过实例演示了如何使用setmetadata、hasmetadata和getmetadata函数来操作Metadata。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

Metadata

Metadata是符号变量中的一种信息载体。其定义于SymbolicUtlis.jl,被纳入Symbolics.jl的符号计算体系中。从而被Modelingtoolkit.jl、Sims.jl等用于构建符号模型系统。

Metadata的类型

为了得知Metadata的源头，首先定义一个符号。

PS:以下代码都在Julia REPL中操作。

julia> using ModelingToolkit

julia> @variables data
1-element Vector{Num}:
 data

julia> typeof(data)
Num

可以看到，符号的类型是Num，这一点从vector储存的类型和data的类型都可以证实。

那么Num中有哪些字段？

julia> fieldnames(Num)
(:val,)

julia> data.val
data

可以看到有一个字段（或者说成员）:val。调用它之后，还是显示data。这应该不是它的“真面目”。

julia> typeof(data.val)
Sym{Real, Base.ImmutableDict{DataType, Any}}

julia> fieldnames(Sym)
(:name, :metadata)

查看data.val的类型后发现，它是Sym类型。查看Sym的字段，又发现它有两个字段：:name和*:metadata*。

julia> data.val.name
:data

julia> data.val.metadata
Base.ImmutableDict{DataType, Any} with 1 entry:
  VariableSource => (:variables, :data)

分别查看两个字段中的内容。可以发现，name中存储的是符号名，metadata是可变字典类型，字典的key是DataType类型，value是Any类型。

操作Metadata

从SymbolicUtils.jl的源码中可以看到Metadata的处理函数有 setmetadata，hasmetadata, getmetadata。

setmetadata

使用setmetadata操作“打标签”。

使用方法为：

julia>?setmetadata
setmetadata(s::SymbolicUtils.Symbolic, ctx::DataType, val)

简单来说就是，给符号s,以ctx的类型为标签，给一个值val

julia> struct mystruct end

julia> data = setmetadata(data,mystruct,1.0)
data

julia> data.val.metadata
Base.ImmutableDict{DataType, Any} with 2 entries:
  mystruct       => 1.0
  VariableSource => (:variables, :data)

可以看到，metadata里多了一项！

julia> data = setmetadata(data,mystruct,"test")
data

julia> data.val.metadata
Base.ImmutableDict{DataType, Any} with 2 entries:
  mystruct       => "test"
  VariableSource => (:variables, :data)

可以看到，1.0被修改成了"test"。

PS:ImmutableDict类型的特点是只能被覆盖修改，不能被删除。

再来一个标签！

julia> struct mysecondstruct end

julia> data = setmetadata(data,mysecondstruct,:ok)
data

julia> data.val.metadata
Base.ImmutableDict{DataType, Any} with 3 entries:
  mysecondstruct => :ok
  mystruct       => "test"
  VariableSource => (:variables, :data)

嗯哼，又多了一个！再来一个非空标签。

julia> struct mythirdstruct
       mynum::Int64
       end

julia> data = setmetadata(data,mythirdstruct,1)
data

julia> data.val.metadata
Base.ImmutableDict{DataType, Any} with 4 entries:
  mythirdstruct  => 1
  mysecondstruct => :ok
  mystruct       => "test"
  VariableSource => (:variables, :data)

可以看到，标签的val和struct本身没有关系！

hasmetadata

julia>?hasmetadata
hasmetadata(s::SymbolicUtils.Symbolic, ctx)

查看ctx是不是s的metadata的key。

julia> hasmetadata(data,mystruct)
true

julia> hasmetadata(data,mysecondstruct)
true

julia> hasmetadata(data,mythirdstruct)
true

julia> hasmetadata(data,Int64)
false

getmetadata

getmetadata(s::SymbolicUtils.Symbolic, ctx)

获得metadata中key为ctx的值。

julia> getmetadata(data,mystruct)
"test"

julia> getmetadata(data,mysecondstruct)
:ok

julia> getmetadata(data,mythirdstruct)
1

Metadata存在的意义

目前还没有探究清楚，根据符号的特点猜测，应该是在构建符号计算体系时需要。