深度剖析Python 工具特性
下面給大家進(jìn)行詳細(xì)說明下什么是Python 工具，對于那些從來沒有學(xué)習(xí)過編程或者并非計(jì)算機(jī)專業(yè)的編程學(xué)習(xí)者而言，Python應(yīng)用語言是***的選擇之一，它具備簡單清晰的語言特點(diǎn)。
但在其它時(shí)候，只有實(shí)際運(yùn)行（或模擬）系統(tǒng)時(shí)，具體設(shè)計(jì)的缺陷才會顯現(xiàn)出來。本文中，David 討論了 SimPy，它是一種 Python 包，允許您非常方便地創(chuàng)建離散事件系統(tǒng)的模型。
在我遇到 SimPy 包的其中一位創(chuàng)始人 Klaus Miller 時(shí)，從他那里知道了這個(gè)包。Miller 博士閱讀過幾篇提出使用 Python 2.2+ 生成器實(shí)現(xiàn)半?yún)f(xié)同例程和“輕便”線程的技術(shù)的可愛的 Python 工具專欄文章。特別是（使我很高興的是），他發(fā)現(xiàn)在用 Python 實(shí)現(xiàn) Simula-67 樣式模擬時(shí)，這些技術(shù)很有用。
結(jié)果表明 Tony Vignaux 和 Chang Chui 以前曾創(chuàng)建了另一個(gè) Python 庫，它在概念上更接近于 Simscript，而且該庫使用了標(biāo)準(zhǔn)線程技術(shù)。而不是我的半?yún)f(xié)同例程技術(shù)。該小組在一起研究時(shí)，認(rèn)為基于生成器的樣式更有效得多，并且最近在 SourceForge 上發(fā)起了使用 GPL 的項(xiàng)目。
稱為 SimPy（請參閱參考資料，獲得 SimPy 主頁的鏈接），目前處于 beta 測試版狀態(tài)。Vignaux 教授希望他在惠靈頓維多利亞大學(xué)（University of Victoria）的將來大學(xué)教學(xué)中使用統(tǒng)一的 SimPy 包；
我相信該庫也非常適合應(yīng)用到各類實(shí)用問題中。我承認(rèn)在近期的通信交流和調(diào)查研究之前，我對編程領(lǐng)域的模擬方面沒有任何基礎(chǔ)知識。我猜想本專欄文章的大部分讀者也和我一樣，對這方面的知識知之甚少。
盡管有人會認(rèn)為這種樣式編程的方式有些新奇，但在理解資源有限的實(shí)際系統(tǒng)的行為時(shí)，模擬是很有用的。不管您感興趣的是有限帶寬網(wǎng)絡(luò)、汽車交通行為、市場和商業(yè)性優(yōu)化、生物／進(jìn)化的交互作用還是其它“隨機(jī)”系統(tǒng)，SimPy 對這樣的建模都提供了簡單的 Python 工具。
我將使用食品雜貨店內(nèi)具有多條通道的付款區(qū)域這個(gè)相當(dāng)簡單的示例。通過使用所演示的模擬，我們可以根據(jù)對掃描器技術(shù)。購物者習(xí)慣、人員配備需求等進(jìn)行的各種更改所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)上和等待時(shí)間上的含義提出問題。這個(gè)建模的優(yōu)點(diǎn)是在您對所做的更改產(chǎn)生的含義有清晰的想法時(shí)。
它讓您能提前制定策略。很明顯，大多數(shù)讀者不會專門經(jīng)營一家食品雜貨店，但這些技術(shù)可以廣泛地應(yīng)用于各類系。SimPy 庫只提供了三個(gè)抽象／父類，并且它們對應(yīng)于模擬的三個(gè)基本概念。有許多其它常規(guī)函數(shù)和常量用于控制模擬的運(yùn)行，但重要的概念都與這些類結(jié)合在一起。
模擬中的核心概念是進(jìn)程。一個(gè)進(jìn)程只是一個(gè)對象，它完成某些任務(wù)，隨后在它準(zhǔn)備完成下一個(gè)任務(wù)之前有時(shí)會等待一會兒。在 SimPy 中，您還可以“鈍化”進(jìn)程，這意味著在一個(gè)進(jìn)程完成一個(gè)任務(wù)后，只有當(dāng)其它進(jìn)程要求該進(jìn)程完成其它任務(wù)時(shí)，它才會去做。
把進(jìn)程當(dāng)作嘗試完成一個(gè)目標(biāo)，常常是很有用的。在編寫進(jìn)程時(shí)，通常把它編寫成可以在其中執(zhí)行多個(gè)操作的循環(huán)。在每個(gè)操作之間，可以插入 Python 工具語句，它讓模擬調(diào)度程序在返回控制之前執(zhí)行每個(gè)等待進(jìn)程的操作。
進(jìn)程執(zhí)行的許多操作取決于資源的使用。資源只是在可用性方面受到限制。在生物學(xué)模型中，資源可能是食物供應(yīng)；在網(wǎng)絡(luò)模型中，資源可以是路由器或有限帶寬通道；在我們的市場模擬中，資源是付款通道。資源執(zhí)行的唯一任務(wù)是在任何給定的時(shí)間內(nèi)將它的使用限于一個(gè)特定的進(jìn)程上。
在 SimPy 編程模型下，進(jìn)程單獨(dú)決定它要保留資源的時(shí)間有多長，資源本身是被動的。在實(shí)際系統(tǒng)中，SimPy 模型可能適合概念性方案，也可能不適合；很容易想象到資源在本質(zhì)上會限制其利用率（例如，如果服務(wù)器計(jì)算機(jī)在必需的時(shí)間幀內(nèi)沒有獲得滿意的響應(yīng)，則它會中斷連接）。
但作為編程問題，進(jìn)程或資源是否是“主動”方就不是特別重要（只要確保您理解了您的意圖）。***一個(gè) SimPy 類是監(jiān)控程序。實(shí)際上監(jiān)控程序不是很重要，只不過它很方便。監(jiān)控程序所做的全部任務(wù)就是記錄向它報(bào)告的事件，并保存有關(guān)這些事件的統(tǒng)計(jì)信息（平均值、計(jì)數(shù)、方差等）。
該庫提供的 Monitor 類對記錄模擬措施是個(gè)有用的工具，但您也可以通過您想使用的其它任何技術(shù)來記錄事件。事實(shí)上，我的示例使 Monitor 子類化，以提供某些（稍微）增強(qiáng)的能力。
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