SymPy 保存/加载 sympy 符号化表达式

在本文中，我们将介绍如何使用 SymPy 库保存和加载 sympy 符号化表达式。SymPy 是一个强大的 Python 符号化计算库，可以进行符号计算、解方程、微积分、数值计算等等。保存和加载 sympy 符号化表达式可以帮助我们在需要时重新使用之前的计算结果，提高工作效率。

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保存符号化表达式

要保存 sympy 符号化表达式，我们可以使用 Python 的 pickle 模块来序列化对象，并将其保存到文件中。pickle 可以将任何 Python 对象转换为字节流，并在需要时将其转换回对象。

下面是一个保存 sympy 符号化表达式的示例：

import pickle
from sympy import symbols

x, y, z = symbols('x y z')
expr = x**2 + y*z

with open('expr.pickle', 'wb') as file:
    pickle.dump(expr, file)

在这个示例中，我们首先导入了 pickle 模块和 sympy 中的 symbols 函数。然后，我们创建了一些符号变量 x、y 和 z，并定义了一个 sympy 表达式 expr。接下来，我们使用 pickle 的 dump 函数将 expr 对象保存到名为 expr.pickle 的文件中。

加载符号化表达式

要加载之前保存的 sympy 符号化表达式，我们可以使用 pickle 模块的 load 函数。

下面是一个加载 sympy 符号化表达式的示例：

import pickle

with open('expr.pickle', 'rb') as file:
    expr = pickle.load(file)

print(expr)

在这个示例中，我们打开之前保存的 expr.pickle 文件，并使用 pickle 的 load 函数将其加载回 expr 对象。最后，我们打印出这个加载的表达式。

示例

下面我们来看一个更完整的示例，演示如何保存和加载 sympy 符号化表达式。

import pickle
from sympy import symbols, simplify, expand, diff

x, y, z = symbols('x y z')
expr = (x + y)**2

# 保存表达式
with open('expr.pickle', 'wb') as file:
    pickle.dump(expr, file)

# 加载表达式
with open('expr.pickle', 'rb') as file:
    expr = pickle.load(file)

# 使用加载的表达式进行计算
expr_simplified = simplify(expr)
expr_expanded = expand(expr)
expr_diff = diff(expr, x)

# 打印结果
print("原始表达式:", expr)
print("简化后的表达式:", expr_simplified)
print("展开后的表达式:", expr_expanded)
print("求导后的表达式:", expr_diff)

在这个示例中，我们创建了一个表达式 (x + y)**2，将其保存到文件 expr.pickle 中，并使用加载的表达式进行简化、展开和求导计算。