使用Mathematica编写小型或大型代码时如何调试？工作台？ mma调试器？或者是其他东西？

问题描述

| 在mathkb.com上，我找到了一个有趣的帖子““ Mathematica调试器的另一篇评论””。  （由berniethejet撰写）谈论Wolfram工作台中的调试。 http://www.mathkb.com/Uwe/Threads/List.aspx/mathematica/20986 我认为这是一个值得讨论的好问题，尽管我从未接触过工作台，但我想听听一些使用工作台的经验。 是工作台真正的调试器，但 观察者？它的优势是什么 数学？ 你如何调试     当你写大或小时     代码？ mabye工作台用于调试小代码，而mma调试器用于大代码？ 对轻量级和重度Mathemata用户的调试有何建议？     

解决方法

        当您以有状态样式（变量，赋值等）进行编程时，调试器通常会更有用-至少这是我的经验。对于惯用的Mathematica编程（基于功能/规则），

Print

语句的某些版本至少有效。您可能会在这篇文章中看到调试打印实用程序的一些变体。我将把我从Mathgroup帖子中获得的版本进行介绍。

SetAttributes[ShowIt,HoldAll];
ShowIt[code_] :=
  Module[{y},Print[ToString[Unevaluated[code]],\" = \",y = code];
    y]; 

这个想法是，您可以将这样的函数调用插入到函数调用的“管道”中-它输出值，然后将其传递给下一个（环绕）函数。作为一个简单的例子：

In[29]:= Map[#^2&,ShowIt@Select[Range[10],EvenQ]]
During evaluation of In[29]:= Select[Range[10],EvenQ] = {2,4,6,8,10}

Out[29]= {4,16,36,64,100}

在大多数情况下，这应该可以正常工作（可能除外，即周围函数保留其参数并对其进行平凡的处理）。这种方法在Mathematica中非常有效的原因之一是函数式编程会导致程序（几乎）每个部分都本身有意义-因为一个函数的结果通常直接传递给封闭函数。 也就是说，您肯定可以在交互式会话中和在WorkBench中使用“调试为Mathematica”机制来使用调试器。虽然我自己经常使用WorkBench，但我从未发现有此必要，而是YMMV。 另一个有用的功能是内置的Trace命令。我建议您阅读其中的文档-它具有许多高级选项，可以对其进行自定义以提供很多帮助。我将给出一个简单但不平凡的示例：使用以下（简单的）实现来跟踪mergesort算法的执行：

Clear[merge];
merge[{},{x__}] := {x};
merge[{x__},{}] := {x}
merge[{x__?NumericQ},{y__?NumericQ}] /; First[{x}] <= First[{y}] := 
  Flatten[{First[{x}],merge[Rest[{x}],{y}]}];
merge[{x__?NumericQ},{y__?NumericQ}] := merge[{y},{x}];

Clear[mergesort];
mergesort[x : {} | {_}] := x;
mergesort[x : {__?NumericQ}] := 
 With[{splitlen = IntegerPart[Length[x]/2]},merge[mergesort[Take[x,splitlen]],mergesort[Drop[x,splitlen]]]]

我们将采用非常小的输入列表，只是为了减少输出的长度：

In[41]:= testlst = RandomInteger[10,5]

Out[41]= {0,9,8}

您可以只使用

Trace[mergesort[testlst]];

，但是输出不容易阅读，因为它包含所有步骤。通过使用

In[42]:= Trace[mergesort[testlst],_mergesort]

Out[42]= {mergesort[{0,8}],{mergesort[{0,6}],{mergesort[{0}]},{mergesort[{6}]}},{mergesort[{9,{mergesort[{9}]},{mergesort[{8,{mergesort[{8}]},{mergesort[{8}]}}}}

您会很清楚地看到递归函数调用。您可以更深入地了解

merge

函数的动态。为此，您必须处理

Trace

的结果（这也是Mathematica表达式！）：

In[43]:= 
Cases[Trace[mergesort[testlst],_merge],merge[x__List]/;FreeQ[{x},mergesort]:> 
 HoldForm[merge[x]],Infinity]

Out[43]= {merge[{0},{6}],merge[{},merge[{8},{8}],merge[{9},{8,merge[{8,8},{9}],merge[{0,6},9}],merge[{6},9}]}

最后一个示例说明，即使很难直接配置ѭ8来过滤掉不必要的执行步骤，也可以使用Mathematica提供的用于表达式解构的标准方法（例如

Cases

）简单地对

Trace

的结果进行后处理。 我还要提到，Mathematica的专家用户和顾问David Bailey编写了一个包DebugTrace，该包应该是替代的调试器。我还没有机会尝试，但是我相信值得尝试。 最后，虽然这与调试没有直接关系，但WorkBench具有集成的单元测试框架MUnit，我发现它非常有用。它在本质上类似于其他语言（例如Java的JUnit）中著名的单元测试框架。对于大规模开发，这可能是真正的帮助。 关于WorkBench的用途，我想说，除最小的项目（甚至是最小的项目）以外，将其用于任何其他项目都是值得的。它基于Eclipse，您将获得相同的好处，例如带有代码突出显示的编辑器，“转到函数定义”功能，导航，搜索，CVS / SVN集成等。在交互性方面几乎没有任何损失-在“以数学方式运行”机制下工作时，您仍然可以在与WorkBench链接的交互式Mathematica会话中开发新功能。对于涉及许多软件包的大型项目，我只是没有理由不使用它。     ,在Wolfram Workbench中使用调试器可以使调试简单有效。我开始使用Workbench的原因是调试器。工作台还支持MUnit，它是JUnit的Mathematica变体。 -“先测试，然后再编码。” Workbench中的调试器支持调试器提供的所有功能。我已经在Eclipse和NetBeans中使用过Java调试器。 至少尝试一下调试器，以便您可以进行比较。在工作台文档站点上有一个教程。     ,        这是Leonid描述的ShowIt的一些变体。在系统上下文中定义它们可以轻松地在包中使用它们。

SetAttributes[System`ShowIt,HoldAll];
System`ShowIt[code__] := System`ShowIt[{code}];
System`ShowIt[code_] :=
   With[{y = code},Print[Defer[code = y]];
      y
   ]; 

SetAttributes[System`PrintIt,{HoldAll,Listable}];
System`PrintIt[expr__]:=System`PrintIt[{expr}];
System`PrintIt[expr_] := System`ShowIt[expr];

例：

ShowIt[{x=2,x=3}]
PrintIt[{x=2,x=3}]

通过将其样式更改为\“ Input \”，可以在前端轻松重用这些函数的输出。     ,        我在调试器上获得的成功有限，主要是因为我从未花时间正确地学习它。我确实经常使用一种技术。我不依靠打印语句，而是根据自己的操作（或其他方式）以Dynamic [var]的形式创建表达式。您可以通过这种方式实时监控任何文件全局变量，而不会产生巨大的输出。要查看操作变量，请使用LocalizeVariables-> False并执行相同的操作。在操作上下文之外，变量是可见的，但不是动态的。因此，它们的监视是相同的。