其他干货——大气人计算机必备技能——不同编程语言比较（Matlab, python, fortran, NCL, IDL）

作为一枚大气人，不会几门编程语言那怎么行呢？

但编程语言众多，学哪个好呢？

只有小孩子才做选择，我全都要。贪心的结果是。。。每一样只会一些皮毛。

记得当时上气候模拟课，老师关于编程说了一句话，我记得特别清楚：“学好一两个，要到削铁如泥的那种。”

所以我现在主要是matlab+NCL, 但因为python的大趋势，python也学了不少，但是因为实战少，操作还是不熟练。

NCL是为WRF-Chem学的，好用，画图好看，好学也不太好学；但NCL也要投入python的怀抱了，诶，我还没来得及学，之后要把PyNGL补上。

IDL是一开始为了GEOS-Chem学的，现在也快弃了，毕竟它亲妈都快不要它了哈哈哈。

闲话不多说，开始吧~

Linux:（这个不是语言了，算计算机基础吧）

概述：一种免费试用和自由传播的类UNIX操作系统。（windows更多是可视化的操作系统，而Linux更多是命令行操作，尽管它现在也有图形化界面）

优点：开源，多用户、多任务、多平台，功能完善、操作稳定。

缺点：除了可视化弱一些，也没啥缺点了吧？

适用情形：跑模式、画图、数据分析等等，就是一个操作系统啊，想干啥都能干。

难点：跑模式或者安装软件环境变量的设置

学习资料：

鸟哥的Linux私房菜

https://www.linuxprobe.com/

掌握程度：会基本的操作命令

Linux常用命令：https://blog.csdn.net/qq_27984679/article/details/107712916

FORTRAN ：

概述：是Formula Translation的缩写，译为公式翻译，从名字就能看出它是为公式翻译而生的。尽享公式之美哈哈哈。

优点：计算高效，运行速度快呀，适合大规模科学计算。

缺点：需要编译，可视化弱一些。如果打草稿不是很直观。它更适合做成一个大项目。

适用情形：大气模式的内核框架, WRF-Chem, GEOS-Chem, CESM的动力框架、微物理过程全是Fortran，这也是为什么模式需要编译运行了。

虽然现在很多人猛推Julia，但是我觉得在可见的未来，在大气领域，fortran不会被替代的，毕竟要把那么多模式内核全部重写，谁愿意来干呢？而且现在也还是很好用的嘛。

一个改进例子：CESM2是一个很好的多语言结合的例子，结合了xml、fortran、python、perl……fortran的核心是不变的。以后有空再来说说这个。

参考资料：彭国伦，Fortran95程序设计

掌握程度：如果不需要去动模式的内核框架的话，不一定要会写，但一定要会读；如果想当模式的developer，那必须会读会写呀！

Python：

概述：Python语法和动态类型，以及解释型语言的本质，使它成为多数平台上写脚本和快速开发应用的编程语言。数据结构高效，面向对象编程。

优点：高级语言，人称胶水语言，有大量第三方库，功能强大，容易学习。

缺点：计算速度貌似比较慢，线程不能利用多CPU（其他我也不知道了，当然一般优点多缺点也多。。。就好比事儿干的多的人犯错的次数也自然多了）

适用情形：好像啥都能干，如果要做机器学习相关的研究推荐使用这个，毕竟机器学习三大框架Caffe, Tensorflow, Keras都是基于python的。入门级直接用scikit-learn工具包就很好，http://scikit-learn.org/。

参考资料：太多辽，自己喜欢啥搜啥吧

掌握程度：会读也会写，熟练掌握基本库Numpy（数值计算），SciPy (科学计算)，Pandas（数据分析）， Matplotlib（科学绘图）

更多python工具包汇总：https://blog.csdn.net/zhuzemin45/article/details/79889061

Matlab：

概述：是Matrix Laboratory的缩写，译为矩阵实验室；本质是一个线性代数包，外加好多好多扩展工具箱。

优点：简单直观，易学，适合科学计算，demo演示，其他编程语言通常一次只能处理一个数字，MATLAB则是对整个矩阵和数组进行运算处理。

缺点：商业软件，需要付费使用；做循环处理速度慢

适用情形：适用于矩阵运算，数据处理，数学建模，仿真

参考资料：太多辽，不说啦。哪里不懂？百度一下; 命令不会？doc一下; 参数不会？help一下。O啦！

掌握程度：会读也会写，熟练掌握基本函数和m_map，毕竟大气人几乎天天处理数据画图哈哈哈。

NCL：

概述：The NCAR Command Language，来自NCAR，它就是为大气人而生的！为气象数据处理和可视化量身打造。

优点：地理信息数据处理方便，画图好看，出图质量高。我现在基本是matlab打草稿，ncl精细处理画图。

缺点：画图的设置比较复杂，但是复杂才能精致呀！为了美观我认了！

适用情形：模式数据处理，地理信息数据处理；毕竟是大气人搞的软件，确实顺手呐！

参考资料：官网妥妥够用了，http://www.ncl.ucar.edu/，真心喜欢NCAR做的这个网站，实用细致好上手。

然而，NCL目前停止更新了，也要投入python的怀抱了，诶，之后也还是要去学PyNGL：

http://www.ncl.ucar.edu/Applications/NCL_to_Python/

https://geocat-examples.readthedocs.io/en/latest/gallery/index.html

掌握程度：会读也会写，熟练掌握基本函数和画图语句。新手就请直接奔向PyNGL的怀抱吧。

IDL：

概述：Interactive Data Language，交互式数据语言

优点：分析GEOS-Chem模式结果挺方便

缺点：参考资料太少了，想当时我学的时候，想搜个命令百度半天也查不到，要不是因为gamap还有一些古早代码，可能更早就弃了。。。

适用情形：GEOS-Chem模式数据处理

参考资料：想学请人教吧，百度老费劲了。。。看到相关网页点进去经常就是“Not found”, "当前无法使用此页面"……

也就gamap还可以用用，http://acmg.seas.harvard.edu/gamap/

http://wiki.seas.harvard.edu/geos-chem/index.php/Other_tools_for_visualizing_and_analyzing_GEOS-Chem_output#GAMAP_and_other_IDL-based_software_tools

掌握程度：没学过的可以不用学了，一句话，吃力不讨好。血泪教训，学会画一个图的功夫我python一个包都摸清楚了。。。

看看连GEOS-Chem也要抛弃它了。（对不起，感觉我字里行间充满了怨念，为什么博客不能搞的表情包呢，诶，想抒发一下情绪还得去微信里截小黄豆~）

http://wiki.seas.harvard.edu/geos-chem/index.php/Other_tools_for_visualizing_and_analyzing_GEOS-Chem_output#Visualization_tools

“NOTE: IDL, which is proprietary software, can be very expensive. For this reason, the GEOS-Chem Support Team and other GEOS-Chem developers are currently developing several open-source software packages (mostly based on Python) for GEOS-Chem data analysis and visualization. Please see our Python tools for use with GEOS-Chem wiki page.”

Shell：

概述：脚本语言，将各类命令预先放入到一个文件中，方便一次性执行的一个程序文件，主要是方便管理员进行设置或者管理用的。

优点：语法结构简单，容易上手

缺点：效率不高，I/O性能不高

适用情形：主要用于Linux下的批处理，流程化的系统管理工作

参考资料：https://www.runoob.com/linux/linux-shell-basic-operators.html

掌握程度：会读，会写简单的脚本

孩儿们滴百度百科，读读也不错：

1. MATLAB-百度百科： https://baike.baidu.com/item/MATLAB/263035?fr=aladdin

2. Python(计算机编程语言）-百度百科：https://baike.baidu.com/item/Python/407313?fr=aladdin

3. FORTRAN语言-百度百科：https://baike.baidu.com/item/FORTRAN%E8%AF%AD%E8%A8%80/295590?fr=aladdin

4. ncl-百度百科：https://baike.baidu.com/item/ncl/7555401?fr=aladdin

5. IDL（交互式数据语言Interactive Data Language） -百度百科：https://baike.baidu.com/item/IDL/8026653?fr=aladdin

6. shell脚本-百度百科：https://baike.baidu.com/item/Shell%E8%84%9A%E6%9C%AC/572265?fr=aladdin

感觉任重而道远呐，大气人真不容易，光是计算机语言这一块儿就要学好久好久了。

第一个阶段小目标，希望毕业前达到自己定下的掌握程度喽！

没几天要返校了，新学期也要加油呀！

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