Q&A
python初心者です。
未だにpythonで何が出来るか、理解できていないことが多いです。
もし知っていることがありましたら、ご教授して頂きたく存じます。
何卒宜しくお願いいたします。
前提・実現したいこと
現在持っている計算コード（C++）をpython上で使用したいです。
ちなみに、使用したいC++のコードは以下になります。
環境
Mac
pyhton3.7
//////////////////////////////////////////////*/ #include <iostream> #include <fstream> #include <math.h> using namespace std; //グローバル変数[mksA] double Pi=3.141592653589793;// double Rho=1.e3; // double R_dom =0.32e-6;// double R_nucl=3.9e-6;// // double Beta=0.0615;// double Alpha0=0.172; // double PrimEne=2000.;// double z=6.;// double n=12.;// double A=n;// double Zt=7.4;// double MI=75;// double mc2=511028.3556;// double re=2.817e-15;// double Sn=Pi*Rho*R_nucl*R_nucl; double Z0=sqrt(Sn/Beta/(1/(Pi*Rho*R_dom*R_dom)+1/Sn))/(Pi*R_dom*R_dom*Rho); //Track-D(r) ****************************************** int LEMhenkan=0; double R_core,D_core,R_penu,K_penu; double track(double r){ double dose; if(r<=R_core){dose=D_core;}// else if(r>R_penu){dose=0.;}// else{dose=K_penu/(r*r);}// //LEM-z' if(LEMhenkan==1){ double a=Alpha0,b=Beta,Dt=20.; if(dose>Dt)dose=(sqrt(a*a-4*b*(b*Dt*Dt-(a+2*b*Dt)*dose)) -a)/(2*b); } return dose; } /* */ //**** r-z(r)-zD,zFに変換 *************** double z1ave,z1z1ave,z1doseAve,z1stAve;//<z1>,<z1*z1>,z1D void z1moment(void){ double length1,length2,z,z1,z2; double zzpdr,zpdr,pdr,zzstpdr; zzpdr=zpdr=pdr=zzstpdr=0.; ifstream in2("r_z.txt"); in2 >>length1>>z1; while(!in2.eof()){ in2 >>length2>>z2; if(z1==0.)break; //if(z1==z2)continue; z=(z2+z1)/2; zzpdr += z*z*Pi*fabs(length2*length2-length1*length1); zpdr += z*Pi*fabs(length2*length2-length1*length1); pdr += Pi*fabs(length2*length2-length1*length1); zzstpdr += Z0*Z0*(1.-exp(-z*z/(Z0*Z0)))*Pi*fabs(length2*length2-length1*length1); length1=length2; z1=z2; //cout<<" "<<zzpdr/zpdr; } in2.close(); z1ave =zpdr/pdr; z1z1ave = zzpdr/pdr; z1doseAve =zzpdr/zpdr; z1stAve = zzstpdr/zpdr; } //IP-zの関係 ************************** double LET; void r_z(double R_site,double E){ //ローカル変数[mksA] double L_site=2.*R_site;// double M_site=Pi*R_site*R_site*L_site*Rho;// double r,dr; // double edep; // double length,dlength;// double x; // double enko;// double beta;// double L0; // ===================== beta=pow((1.-pow( (931.506*A/(E*n+931.506*A)),2) ),0.5);//β; L0=log(2.*mc2*beta*beta/MI)-log(1-beta*beta)-beta*beta; LET=0.306*10/18*z*z/(beta*beta)*L0*1.602e-11;//LET[J/m]=[MeV/cm]*1.602e-11 /* //TS計算 =================== */ R_core=0.0116*beta *1.e-6;// R_penu=6.16e-2*pow((E*n/A),1.7) *1.e-6;// K_penu=1.6021892e-10*7.8e5*(z/beta)*(z/beta) *1.e-12;// D_core=(LET/Rho -2.*Pi*K_penu*log(R_penu/R_core))/(Pi*R_core*R_core);// cout<<"D_core="<<D_core<<" R_core="<<R_core<<" R_penu="<<R_penu<<endl; // cout<<"Ene="<<E<<" MeV/u"<<" LET="<<LET/1.602e-10<<" keV/um"; ofstream out9("trackStructure.txt"); LEMhenkan=0; out9 <<0.<<" "<<track(0.)<<endl; for(length=R_core/20;length<1.1*R_penu+R_site+R_core; length *= 1.01){ out9 <<length<<" "<<track(length)<<endl; } out9.close(); ofstream out("r_z.txt"); dlength=R_site/20; //A. ================ for(length=0.; length< fabs(R_site-R_core); length += dlength){// +=R_core/20 if(R_site<R_core){ edep =track(0.)*M_site;//cout<<" R_site<R_core "; }else{ edep =Rho*L_site*Pi*R_core*R_core*track(0.); r=R_core; dr=dlength/5;//R_core/100; while(r<R_site+length){// enko=2.*Pi*r; if(r > R_site-length){ x=(length*length +r*r -R_site*R_site)/(2*r*length)*0.9999; enko = 2.*r*acos(x); } edep += Rho*dr*enko*L_site*track(r+dr/2); //cout<<length<<" "<<enko<<" "<<edep<<endl; r *= 1.01; dr = 0.01*r; } } //cout<<length<<"A "<< edep/M_site<<"Gy"<<endl; out<<length<<" "<<edep/M_site<<endl; } cout<<" A_OK"; //out<<fabs(R_site-R_core)<<" "<<0.9999*edep/M_site<<endl; //B. ======================= if(R_core/20<dlength)dlength=R_core/20; double thi_min; for(length=fabs(R_site-R_core)+dlength/20; length< R_site+R_core; length += dlength){ if(R_site<R_core){ edep=0; r =length-R_site; if(r<0)r=0.; dr=dlength/100;//R_site/20; while(r<R_site+length){// x=(length*length +r*r -R_site*R_site)/(2*r*length)*0.9999; if(x<=-1.)x=-0.999; if(x>=1.)x=0.999; enko = 2.*r*acos(x); edep += Rho*dr*enko*L_site*track(r+dr/2); r += dr; } }else{ thi_min=acos((R_site-length)/R_core);//cout<<thi_min<<"Rad"<<endl; edep=track(0.)*Rho*L_site *(R_core*R_core*(Pi-thi_min +cos(thi_min)*sin(thi_min)) );//コア r=R_core; dr=dlength;//R_core/20; while(r<R_site+length){// x=(length*length +r*r -R_site*R_site)/(2*r*length)*0.9999; enko = 2.*r*acos(x); edep += Rho*dr*enko*L_site*track(r+dr/2); r += dr; } } if(edep/M_site>track(0.))continue; out<<length<<" "<< edep/M_site<<endl; } cout<<" B_OK"; //C. ============ for(length=R_site+R_core; length<10*R_site+R_core; length *= 1.01){ edep=0.; r=length-R_site; dr=R_site/1000; while(r<R_site+length){// x=(length*length +r*r -R_site*R_site)/(2*r*length)*0.9999; enko = 2.*r*acos(x); //cout <<" "<<x; edep += Rho*dr*enko*L_site*track(r+dr/2); r += dr; } if(edep/M_site>track(0.))continue; //cout <<length<<"C "<< edep/M_site<<"Gy"<<endl; out <<length<<" "<< edep/M_site<<endl; } cout<<" C_OK"; //D. ==================== for(length=10*R_site+R_core; length<1.1*R_penu+R_site+R_core; length *= 1.01){ edep = track(length);// //cout <<length<<"D "<< edep/M_site<<"Gy"<<endl; out <<length<<" "<< edep<<endl; } cout<<" D_OK"<<endl; out.close(); } //メイン関数 int main(int argc, char* argv[]) { //ローカル変数 double energy;// double zD_dom,zD_nucl; double yD_dom,yD_nucl; double zst_dom,yst_dom; double alpha,alpha_st,doseXX; cout<<"Alpha0= "<<Alpha0<<endl; cout<<"y0= "<<Z0*Pi*R_dom*R_dom*Rho/1.602e-10<<endl; ofstream out3; //out3.open("yD.txt", ios::app); out3.open("results.txt"); //out3 <<"energy LET alpha_st doseXX"<<endl; energy=PrimEne; while(energy>.1) { LEMhenkan=0; r_z(R_dom,energy); //z_p() z1moment();// 。 zD_dom=z1doseAve; yD_dom=z1doseAve * Pi*R_dom*R_dom*Rho;// *M_dom/L_dom zst_dom=z1stAve; yst_dom=z1stAve * Pi*R_dom*R_dom*Rho;// *M_dom/L_dom // cout<<" zD_dom="<<z1doseAve<<" yD_dom= "<<yD_dom/1.602e-10<<endl; // out3 <<energy<<" "<<LET/1.602e-10<<" "<<yD_dom/1.602e-10<<" "<<z1doseAve<<endl; LEMhenkan=0; r_z(R_nucl,energy); //z_p() z1moment();// zD_nucl=z1doseAve; // yD_nucl=zD_nucl* Pi*R_nucl*R_nucl*Rho; // == 推定 ========================================== alpha_st=(Alpha0+Beta*zst_dom); /* */ // doseXX = (-alpha_st+sqrt(alpha_st*alpha_st-4.*Beta*log(0.1)))/(2*Beta); cout<<" yD_dom= "<<yD_dom/1.602e-10<<" yD_nucl="<<yD_nucl/1.602e-10<<" yst_dom="<<yst_dom/1.602e-10<<endl; // out3 <<energy<<" "<<LET/1.602e-10<<" "<<yD_dom/1.602e-10<<" "<<yst_dom/1.602e-10<<" "<< alpha_st<<" "<<doseXX<<endl; energy=energy*0.9; } out3.close(); return 0; }
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C++ のコードを Python から呼び出すにはラッパーを作成する必要があります。
「pybind11」または「Boost.python」を使う方法が有名です。
ぐぐると、解説記事がでてきます。
[python高速化]pybind11によるc++組み込み - Qiita
追記
pybind11 を試してみました。
上記の pybind11 を使ったプロジェクトを作成するための CMakeLists.txt を用意したので、これを参考に関数等を変えてみてください。
CMake Error at CMakeLists.txt:8 (pybind11_add_module):
Unknown CMake command "pybind11_add_module".
どうすれば宜しいのでしょうか？
pybind11 がダウンロードされていない、または適切な場所に配置されておらず参照できない状態かと思います。
CMake3.14以上であれば、FetchContent を使えば簡単に利用できるようになるので、以下の CMakeLists.txt を参考にしてみてください。
cmake_minimum_required(VERSION 3.1.4) project(sample VERSION 0.1.0) set(CMAKE_CXX_STANDARD 11) # PyBind11 を取得 include(FetchContent) FetchContent_Declare( pybind11 GIT_REPOSITORY https://github.com/pybind/pybind11 GIT_TAG v2.6.0 ) FetchContent_MakeAvailable(pybind11) # pybind11_add_module(モジュール名, a.cpp b.cpp ...) pybind11_add_module(sample main.cpp)
投稿2020/10/29 12:31
編集2020/11/03 08:03
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2020/10/31 02:26 編集
2020/11/01 20:58
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