在 Julia 中通过集合广播一个函数——broadcast() 和 broadcast!() 方法

Julia 是一种高性能的动态编程语言，其中广播 (broadcast) 是非常常见的数据操作方法。简而言之，广播操作允许你对数组或任何结构中的每个元素应用一个函数，这个过程通常非常高效，因为它能够允许程序员利用底层硬件的并行计算资源。

在 Julia 中，有两个用来实现广播操作的方法分别是 broadcast() 和 broadcast!()。在这篇文章中，我们将介绍如何使用它们来实现一个简单的函数应用的广播操作。

broadcast() 方法

broadcast() 方法是 Julia 的一个内置函数，它用于将一个函数应用在一个集合中的每个元素上。下面是一个简单的例子：

julia> f(x) = x*2
f (generic function with 1 method)

julia> a = [1, 2, 3, 4, 5];

julia> broadcast(f, a)
5-element Vector{Int64}:
  2
  4
  6
  8
 10

上述代码中，我们定义了一个函数 f(x)，该函数可以将传入的参数 x 乘以 2。然后，我们定义了一个包含 5 个元素的数组 a，并在用 broadcast() 函数将 f(x) 应用到数组 a 中的每个元素上。因此，我们得到了一个包含原始数组元素乘以 2 值的新数组。

如果要将该操作的结果存储在一个新的变量中，可以将返回值赋值给一个新变量，如下所示：

julia> b = broadcast(f, a)
5-element Vector{Int64}:
  2
  4
  6
  8
 10

如果你想要将广播操作应用于多个集合，而不仅仅是单个数组，也可以使用 broadcast() 函数。例如：

julia> g(x, y) = x + y
g (generic function with 1 method)

julia> a = [1, 2, 3, 4, 5];

julia> b = [2, 3, 4, 5, 6];

julia> broadcast(g, a, b)
5-element Vector{Int64}:
  3
  5
  7
  9
 11

在这个例子中，我们定义了一个新的函数 g(x, y)，它可以将两个参数相加。然后，我们定义了两个包含 5 个元素的数组 a 和 b，并用 broadcast() 函数将 g(x, y) 应用到每个数组中相应的元素上。最终，我们得到了一个新的数组，它包含了将 a 和 b 中对应元素相加的和。

broadcast!() 方法

广播操作通常还可以使用 broadcast!() 方法实现。与 broadcast() 函数的不同之处在于，broadcast!() 方法可以在原始数组上直接修改值，而不是返回一个新的数组。下面是一个例子：

julia> a = [1, 2, 3, 4, 5];

julia> broadcast!(f, a)
5-element Vector{Int64}:
  2
  4
  6
  8
 10

上面的代码展示了如何使用 broadcast!() 方法将 f(x) 应用于数组 a 上的每个元素，直接在原始数组上修改值。

如果你想要将广播操作应用于多个数组，并直接修改原始数组的值，同样也可以使用 broadcast!() 函数。例如：

julia> a = [1, 2, 3, 4, 5];

julia> b = [2, 3, 4, 5, 6];

julia> broadcast!(g, a, b)
5-element Vector{Int64}:
  3
  5
  7
  9
 11

在这个例子中，我们使用 broadcast!() 函数将 g(x, y) 应用到数组 a 和 b 中的每个元素上，并直接在原始数组 a 上修改值。

总结

广播操作是 Julia 的一个非常常见的数据操作方法，允许程序员对集合中的每个元素应用一个函数。在本文中，我们介绍了两种广播操作的方法：broadcast() 和 broadcast!()。你可以利用这些函数来实现上述的数据处理过程。