Come usare Mathematica da Python

Question

Ho utilizzato le seguenti righe di codice per generare la geometria 3D ( rif ). Gli ingressi edges, vd, vle ewvengono da Python nei seguenti formati

edges = [(1,2), (1,3), (1,4), (2,5), (2,6), (5,6), (3,4), (3,7), (6,7), (7,8), (2,9)];
vl = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
ew = {(1, 2) : 49.6, (1,3): 74.4, (1, 4) : 49.6, (2,5): 37.2, (2, 6) : 74.4, (5, 6): 49.6, 
     (3, 4) : 37.2, (3, 7):24.8, (6, 7) : 62, (7, 8) : 37.2, (2, 9) : 24.8}
vd = {1:[75., 25., 0], 2:[115., 45., 0], 3:[10., 5., 0], 4:[45., 0, 0], 
      5:[90., 60., 0], 6:[45., 55., 0], 7:[0, 25., 0], 8:[10., 50., 0], 9:[115.,  25.,0]}; 

Converto manualmente quanto sopra nei formati di input utilizzati in Mathematica. Mi piacerebbe sapere come evitare questa conversione manuale e integrare ed eseguire direttamente il codice Mathematica da Python.

edges = {1 <-> 2, 1 <-> 3, 1 <-> 4, 2 <-> 5, 2 <-> 6, 5 <-> 6, 
   3 <-> 4, 3 <-> 7, 6 <-> 7, 7 <-> 8, 2 <-> 9};

vd = {{75., 25., 0}, {115., 45., 0}, {10., 5., 0}, {45., 0, 0}, 
  {90., 60., 0}, {45., 55., 0}, {0, 25., 0}, {10., 50., 0}, {115.,  25.,0}};

vl = Range[Length@vd];

vcoords = MapIndexed[#2[[1]] -> # &, vd];
ew = {1 \[UndirectedEdge] 2 -> 49.6, 1 \[UndirectedEdge] 3 -> 74.4, 
 1 \[UndirectedEdge] 4 -> 49.6, 2 \[UndirectedEdge] 5 -> 37.2, 
 2 \[UndirectedEdge] 6 -> 74.4, 5 \[UndirectedEdge] 6 -> 49.6, 
 3 \[UndirectedEdge] 4 -> 37.2, 3 \[UndirectedEdge] 7 -> 24.8, 
 6 \[UndirectedEdge] 7 -> 62, 7 \[UndirectedEdge] 8 -> 37.2, 
 2 \[UndirectedEdge] 9 -> 24.8}

g3d = Graph3D[vl, edges, VertexCoordinates -> vcoords, 
  EdgeWeight -> ew, VertexLabels -> Placed["Name", Center], 
  EdgeLabels -> {e_ :> Placed["EdgeWeight", Center]}, 
  VertexSize -> .3, VertexStyle -> Red]
vars3d = Array[Through[{x, y, z}@#] &, Length @ vd];

λ = 1/100.;

obj3d = Total[(Norm[vars3d[[First@#]] - vars3d[[Last@#]]] - # /. ew)^2 & /@ 
  EdgeList[g3d]] +  λ Total[Norm /@ (vars3d - vd)];

lbnd = 0;
ubnd = 500;

solution3d = Last@Minimize[{obj3d, And @@ Thread[lbnd <= Join @@ vars3d <= ubnd]}, 
    Join @@ vars3d];

edgeLengths3d = # -> Norm[vars3d[[First@#]] - vars3d[[Last@#]]] /. 
     solution3d & /@ EdgeList[g3d];

Grid[Prepend[{#, # /. ew, # /. edgeLengths3d} & /@ 
   EdgeList[g3d], {"edge", "EdgeWeight", "Edge Length"}], 
 Dividers -> All]

Suggerimenti su come procedere e interfacciare Mathematica da Python saranno davvero utili.

EDIT: la risposta pubblicata di seguito aiuta a passare gli argomenti di input da Python usando PythonExpression. Successivamente, vorrei valutare queste espressioni di Mathematica da uno script Python. Sulla base dei commenti qui sotto, ho installato wolframclient e ho fatto quanto segue

from wolframclient.evaluation import WolframLanguageSession
session = WolframLanguageSession()
from wolframclient.language import wlexpr
session.evaluate(wlexpr('')) # I would like to know how to inclide Mathematica expressions here

EDIT2: posso fare

session.evaluate(wlexpr(
'edges = {1 <-> 2, 1 <-> 3, 1 <-> 4, 2 <-> 5, 2 <-> 6, 5 <-> 6, 3 <-> 4, 3 <-> 7, 6 <-> 7, 7 <-> 8, 2 <-> 9};'

'vd = {{75., 25., 0}, {115., 45., 0}, {10., 5., 0}, {45., 0, 0},{90., 60., 0}, {45., 55., 0}, {0, 25., 0}, {10., 50., 0}, {115.,  25.,0}};'

'vl = Range[Length@vd];'))

Provai,

from wolframclient.evaluation import WolframLanguageSession
session = WolframLanguageSession()
from wolframclient.language import wlexpr


session.evaluate(wlexpr(
'edges = {1 <-> 2, 1 <-> 3, 1 <-> 4, 2 <-> 5, 2 <-> 6, 5 <-> 6, 3 <-> 4, 3 <-> 7, 6 <-> 7, 7 <-> 8, 2 <-> 9};'

'vd = {{75., 25., 0}, {115., 45., 0}, {10., 5., 0}, {45., 0, 0},{90., 60., 0}, {45., 55., 0}, {0, 25., 0}, {10., 50., 0}, {115.,  25.,0}};'

'vl = Range[Length@vd];'
'vcoords = MapIndexed[#2[[1]] -> # &, vd];'
'ew = {1 \[UndirectedEdge] 2 -> 49.6, 1 \[UndirectedEdge] 3 -> 74.4,'
'1 \[UndirectedEdge] 4 -> 49.6, 2 \[UndirectedEdge] 5 -> 37.2,'
'2 \[UndirectedEdge] 6 -> 74.4, 5 \[UndirectedEdge] 6 -> 49.6,'
'3 \[UndirectedEdge] 4 -> 37.2, 3 \[UndirectedEdge] 7 -> 24.8,'
'6 \[UndirectedEdge] 7 -> 62, 7 \[UndirectedEdge] 8 -> 37.2,'
'2 \[UndirectedEdge] 9 -> 24.8};'

'g3d = Graph3D[vl, edges, VertexCoordinates -> vcoords,EdgeWeight -> ew, VertexLabels -> Placed["Name", Center],'
'EdgeLabels -> {e_ :> Placed["EdgeWeight", Center]},'
'VertexSize -> .3, VertexStyle -> Red];'

'vars3d = Array[Through[{x, y, z}@#] &, Length @ vd];'
'λ = 1/100.;'
'obj3d = Total[(Norm[vars3d[[First@#]] - vars3d[[Last@#]]] - # /. ew)^2 & /@EdgeList[g3d]] +  λ Total[Norm /@ (vars3d - vd)];'
'lbnd = 0;'
'ubnd = 500;'

'solution3d = Last@Minimize[{obj3d, And @@ Thread[lbnd <= Join @@ vars3d <= ubnd]},Join @@ vars3d];'

'edgeLengths3d = # -> Norm[vars3d[[First@#]] - vars3d[[Last@#]]] /.solution3d & /@ EdgeList[g3d];'

'Grid[Prepend[{#, # /. ew, # /. edgeLengths3d} & /@EdgeList[g3d], {"edge", "EdgeWeight", "Edge Length"}],Dividers -> All];'

'z1 = Values[solution3d] // Partition[#, 3] &;'

'theFile = File["op.txt"];'

'Export[theFile, z1, "Table"];'
    ))

Ma ottengo il seguente errore,

String expected at position 1 in StringForm[MessageName[General, msgl], $MessageList]. Undefined message MessageName[Message, msgl] with arguments {$MessageList} The problem may be unbounded. Specifying a value for MaxIterations greater than 5000 may improve the solution. String expected at position 1 in StringForm[MessageName[General, msgl], $MessageList].
Undefined message MessageName[Message, msgl] with arguments {$MessageList} String expected at position 1 in StringForm[MessageName[General, msgl], $MessageList].
Further output of MessageName[StringForm, string] will be suppressed during this calculation.
The problem may be unbounded. Specifying a value for MaxIterations greater than 5000 may improve the solution.
String expected at position 1 in StringForm[MessageName[General, msgl], $MessageList]. Undefined message MessageName[Message, msgl] with arguments {$MessageList} The problem may be unbounded. Specifying a value for MaxIterations greater than 5000 may improve the solution. String expected at position 1 in StringForm[MessageName[General, msgl], $MessageList].
Undefined message MessageName[Message, msgl] with arguments {$MessageList} String expected at position 1 in StringForm[MessageName[General, msgl], $MessageList].
Further output of MessageName[StringForm, string] will be suppressed during this calculation.
The problem may be unbounded. Specifying a value for MaxIterations greater than 5000 may improve the solution.

Potresti suggerire come risolverlo? Come mostrato di seguito, non ci sono stati problemi nell'esecuzione delle stesse espressioni nel notebook MMA.

Answer 1

Ecco un modo per fare ciò che vuoi in Mathematica.

Innanzitutto, l'utilizzo di "PythonExpression" può essere utile per importare / esportare cose:

{edges,vl,ew,vd}=ImportString[#,"PythonExpression"]&/@ {"[(1,2),(1,3),(1,4),(2,5),(2,6),(5,6),(3,4),(3,7),(6,7),(7,8),(2,9)]",
"[1,2,3,4,5,6,7,8,9]","{(1,2):49.6,(1,3):74.4,(1,4):49.6,(2,5):37.2,(2,6):74.4,(5,6):49.6,(3,4):37.2,(3,7):24.8,(6,7):62,(7,8):37.2,(2,9):24.8}",
"{1:[75.,25.,0],2:[115.,45.,0],3:[10.,5.,0],4:[45.,0,0],5:[90.,60.,0],6:[45.,55.,0],7:[0,25.,0],8:[10.,50.,0],9:[115.,25.,0]}"};

Sfortunatamente i grafici non funzionano ancora con le associazioni, quindi hai bisogno di elenchi e i bordi dovrebbero usare simboli come UndirectedEdgeo DirectedEdge:

edges = UndirectedEdge @@@ edges; vcoords = List @@ vd; 
ew = Normal @ KeyMap[UndirectedEdge @@ # &,ew];
g3d = Graph3D[vl, edges, VertexCoordinates -> vcoords, 
      EdgeWeight->ew, VertexLabels->Placed["Name",Center], 
      EdgeLabels->{e_:>Placed["EdgeWeight",Center]}, VertexSize->.5, BaseStyle->16]

Il tuo calcolo ha quasi funzionato, ma dovevi trasformare i bordi in regole:

vars3d = Array[Through[{x, y, z}@#] &, Length@vd];
\[Lambda] = 1/100.; lbnd = 0; ubnd = 500;
obj3d = Total[(Norm[vars3d[[First@#]] - vars3d[[Last@#]]] - # /. (Rule @@@ ew))^2 & /@ EdgeList[g3d]] + \[Lambda] * Total[Norm /@ (vars3d - Values@vd)];
solution3d = Last @ Minimize[{obj3d, And @@ Thread[lbnd <= Join @@ vars3d <= ubnd]}, Join @@ vars3d]

Quindi funziona bene:

edgeLengths3d = # -> Norm[vars3d[[First@#]] - vars3d[[Last@#]]] /. 
     solution3d & /@ EdgeList[g3d];
ResourceFunction["PrettyGrid"][{#, # /. ew, # /. edgeLengths3d} & /@ 
  EdgeList[g3d],  "ColumnHeadings" -> {"edge", "EdgeWeight", "Edge Length"}]

Answer 2

Scusa, mi sbagliavo e non ricordavo che vuoi usare MMA da Python e non il contrario. ExternalEvaluate ["Python", str] è un comando MMA, non Python.

Come fornire input MMA da Python è descritto qui: "https://reference.wolfram.com/language/workflow/EvaluateAWolframLanguageExpressionFromPython.html".

Dopo aver avviato Python, esegui in Python:

from wolframclient.evaluation import WolframLanguageSession

session = WolframLanguageSession()

from wolframclient.language import wlexpr

session.evaluate(wlexpr('myCommandString'))

dove myCommandString è la stringa con le tue istruzioni Mathematica. Ad esempio in Python:

myCommandString="a=1;b=2;a+b" 

O se vuoi questo su più righe:

myCommandString="a=1;"

myCommandString=myCommandString+"b=2;"

myCommandString=myCommandString+"a+b"

spero che sia di aiuto.

Answer 3

Se hai un blocco di codice che si estende su più righe, potrebbe essere utile metterlo in un file .m e Getil file da python. Ecco un esempio:

Per prima cosa crea un file e scrivi il codice del linguaggio Wolfram che desideri valutare in esso. Chiamiamo il file /tmp/test.m.

Ora in Python:

from wolframclient.evaluation import WolframLanguageSession
from wolframclient.language import wl

# important note: the session is automatically closed.
with WolframLanguageSession() as s:
    s.evaluate(wl.Get('/tmp/test.m'))

Non dimenticare di chiudere WolframLanguageSessionaltrimenti otterrai kernel orfani (maggiori informazioni qui ).

Come puoi vedere, il passaggio di valutazione ora rientra in una riga. Sei libero di aggiornare il tuo codice nel tuo editor preferito. Questo è esattamente quello che ho fatto con il tuo codice iniziale, ho appena aggiunto due punti e virgola mancanti ed ho esportato il risultato come eseguito in seguito.

Ecco il mio /tmp/test.mfile:

edges = {1 <-> 2, 1 <-> 3, 1 <-> 4, 2 <-> 5, 2 <-> 6, 5 <-> 6, 
   3 <-> 4, 3 <-> 7, 6 <-> 7, 7 <-> 8, 2 <-> 9};

vd = {{75., 25., 0}, {115., 45., 0}, {10., 5., 0}, {45., 0, 0}, {90., 
    60., 0}, {45., 55., 0}, {0, 25., 0}, {10., 50., 0}, {115., 25., 
    0}};

vl = Range[Length@vd];

vcoords = MapIndexed[#2[[1]] -> # &, vd];
ew = {1 \[UndirectedEdge] 2 -> 49.6, 1 \[UndirectedEdge] 3 -> 74.4, 
  1 \[UndirectedEdge] 4 -> 49.6, 2 \[UndirectedEdge] 5 -> 37.2, 
  2 \[UndirectedEdge] 6 -> 74.4, 5 \[UndirectedEdge] 6 -> 49.6, 
  3 \[UndirectedEdge] 4 -> 37.2, 3 \[UndirectedEdge] 7 -> 24.8, 
  6 \[UndirectedEdge] 7 -> 62, 7 \[UndirectedEdge] 8 -> 37.2, 
  2 \[UndirectedEdge] 9 -> 24.8};

g3d = Graph3D[vl, edges, VertexCoordinates -> vcoords, 
  EdgeWeight -> ew, VertexLabels -> Placed["Name", Center], 
  EdgeLabels -> {e_ :> Placed["EdgeWeight", Center]}, 
  VertexSize -> .3, VertexStyle -> Red];
vars3d = Array[Through[{x, y, z}@#] &, Length@vd];

\[Lambda] = 1/100.;

obj3d = Total[(Norm[vars3d[[First@#]] - vars3d[[Last@#]]] - # /. 
         ew)^2 & /@ EdgeList[g3d]] + \[Lambda] Total[
     Norm /@ (vars3d - vd)];

lbnd = 0;
ubnd = 500;

solution3d = 
  Last@Minimize[{obj3d, 
     And @@ Thread[lbnd <= Join @@ vars3d <= ubnd]}, Join @@ vars3d];

edgeLengths3d = # -> Norm[vars3d[[First@#]] - vars3d[[Last@#]]] /. 
     solution3d & /@ EdgeList[g3d];

z1 = Values[solution3d] // Partition[#, 3] &;
Export["/tmp/result.txt", z1, "Table"];
```