新手问题没想到在 IRuby 中绘个图这么难…

liggest · 2021年08月22日 · 最后由 liggest 回复于 2021年08月31日 · 1162 次阅读

前情提要

本人小白，没写过太多 Ruby，之前学过一点 Python

最近想试着在 Jupyter Notebook 中写点代码，有个绘制柱状图/直方图的任务，说是建议使用 matplotlib 或 Gnuplot

用过的可能知道，Jupyter Notebook 默认基于 IPython 内核提供了交互式编程环境，用来做一些计算分析和绘图，在一个记事本里展示出来，个人感觉还挺方便的

恰好前段时间发现也有个能用的 IRuby 内核，可以在记事本里面跑 Ruby，听起来还不错

因为 Python 中直接用 matplotlib 就可以轻松在记事本中绘图，故我下意识的以为这应该是个很快就能搞定的任务

~~前提是在 Ruby 中找到合适的库…~~

所用环境：

Windows 10
Ruby 3.0.2
Python 3.7.2（用 Anaconda 装的）
IRuby 0.7.4
Pry 0.14.1（因为用 Pry 做的 IRuby 后台）

太长不看

在尝试过 matplotlib.rb、gnuplotrb、numo-gnuplot、daru-view 后，最终发现 daru-view 依赖中的 nyaplot 在 5 年未更新后依然是可用的，折腾了大半天终于画出了柱状图，好耶！

踩坑

matplotlib.rb

因为要绘图，首先想到了 matplotlib，毕竟任务也推荐使用嘛

发现 PyCall 的作者也特地为 matplotlib 做了 Ruby 中的封装 gem，就是 matplotlib.rb，还提供了 IRuby 使用示例，当场就安装了。

起初是在require的时候会提示 Python 那边的ImportError，好像是 numpy 在初始化时无法找到某些 DLL，相应的 matplotlib 也无法成功导入

于是尝试在搜索引擎和 Github Issue 中寻找解决方案，numpy 的 Issue 中似乎提到这是由 Conda 安装的 numpy 才有的问题，应该和 Conda 环境有关

不像用 Python 内核时那样，即便我在启动 Notebook 前先进入 Conda 环境，PyCall 似乎也无法正确导入相应的包

在花了一些时间后，我在 PyCall 仓库一个名为 windows 的 workflow 中发现它好像在执行测试时将环境变量CONDA_DLL_SEARCH_MODIFICATION_ENABLE设为了1

于是我这边在require前也照做了一下，同时用PyCall.init指定了 Python 可执行文件的的位置，确实使得ImportError消失了，但导入仍未成功，取而代之的是从 Ruby 端执行到 C 端后产生的大量报错调试信息，感到自己没法解决这个问题，只能作罢

gnuplotrb

转而去看看能不能用上 Gnuplot，在 SourceForge 上下载并安装了，窗体程序似乎正常运行

Ruby 这边，虽然有 Star 更多的 ruby_gnuplot，但其 README 中似乎没提到任何支持 IRuby 的内容，故选择先试着用与 IRuby 同属一组织的 gnuplotrb

安装完后把它示例记事本的首格代码丢到这边的记事本中测试

提示参数个数有问题，应该有 1 个参数，实际给了 2 个，猜测应该是 Ruby3.0 以来关于关键字参数的修改导致的，斗胆开 VSCode 顺着源码查了一下，把喂给参数的 Hash 按关键字参数的格式传进去了

本以为这样就能画出图了，然后代码一运行当场就卡住了（代码所在的那一格无法停止运行）

调试发现，似乎Plot.new的执行并没有什么问题，但 IRuby 在将其返回的对象显示出来的过程中出现了问题

本以为是 IRuby 的问题，但粗略探索后发现似乎它的display方法主要是调用了对象相应的to_xxx方法（如to_png），而且先前照着 IRuby 示例也成功显示过 svg

转而去看 gnuplotrb 那边，经过数次重启记事本的尝试，发现似乎是同 Gnuplot 通信时，本应用Open3.capture2e获取输出结果，但不知为何其启动的 Gnuplot 无法结束执行，导致程序原地卡住

在 Pry 与 Irb 中都试着运行了同样的语句，均会让程序卡住

更糟的是，即使 Ctrl+C 强行终止，似乎 Gnuplot 依然会在后台运行，甚至记事本重启也不会使其结束，以至于后台运行的 Gnuplot 数量随着记事本重启而不停增加，后面想结束 Jupyter 时似乎才一并把不知多少个 Gnuplot 结束掉，控制台直接未响应了……

这还是试用 Gnuplot 不成，卸载时卸不干净才发现的

尝试把Open3.capture2e换成了能执行命令行指令的 ` `（反引号），似乎解决了上述问题，虽然还搞不清楚它们有什么区别…

但返回去执行示例代码，程序却依然卡住，Github 上似乎也有人提到了这个问题，但却没有解决方案…

此时我已经有点疲惫了，决定先去看看其他绘图库

numo-gnuplot

借助搜索引擎我找到了 ruby_gnuplot、gnuplotrb 之外的另一个 Gnuplot 库—— numo-gnuplot，本体 Numo 似乎是一个数值计算库（类似 Numpy？），也写明了支持 IRuby

虽然安装本体 Numo 没能成功，但似乎 numo-gnuplot 可以单独安装使用

然后执行了 README 中的示例代码，不出意外地又卡住了

果然在 Windows 下用 Ruby 调用 Gnuplot 会有问题吧…？这样想着，也不再太多兴趣去试着解决卡住的问题，干脆把上述几个用不了的库全都卸掉了 (╯‵□′)╯︵┻━┻

解决

再次求助谷歌（百度搜不到什么相关内容啦…），又看到一个名为 daru-view 的，本体是 Daru（看起来像类似 pandas 的东西？）

daru-view 似乎作为 Daru 的插件使用，万幸两者都安装成功

它看起来还挺高级的，内部集成了:googlecharts、:highcharts、:nyaplot三套绘图工具，安装时一下子装了十四、五个 gem，好家伙，我只是想画个柱状图而已

其中安装 nyaplot 时命令行出现了诸如欢迎使用 nyaplot 和推荐使用 IRuby 的输出，让我想起 IRuby 的示例中确实也有使用 nyaplot 绘图的内容，想必两者关系还挺密切的

但 nyaplot 仓库默认分支的最后更新日期是 2016 年，已经约莫 5 年没更新过了，看起来就是一种年久失修的状态

抱着既然都装上了就先试试看的心态，用记事本运行了一些示例代码

结果图啪地一下就出来了，我也啪地从椅子上弹了起来——折腾了大半天，终于看到了柱状图！

不知道说什么好，默默地看了一眼那个让我找到其它几个绘图库的帖子的标题——Nyaplot 在 Jupyterhub 上的 IRuby 中无输出

总而言之，没有再继续测试 daru-view 的各种用法，暂且先用 nyaplot 完成了几个简单的绘图任务

虽然绘图功能看起来不及 matplotlib 那样复杂且强大，但用起来感觉还挺相似的，而且在 IRuby 上显示出来的图还能有轻度交互（缩放、查看数值之类的），感觉还算有点小惊喜的

碎碎念

感觉接触 Ruby 后，像这样想用一些工具，经常会出现不好使的情况…

除了 Ruby 对 Windows 的支持确实不算很优秀之外，感觉对于一些特定任务，可能也缺少那种大家集中开发、使用，处于领导地位的库

相应地在 Python 中，绘图大概会用 matplotlib，数值计算常常需要 Numpy，数据分析有 pandas 等等…似乎大家会聚焦于几个特定的库，而这些库也因此能愈发发展，变得更加强大，因而也越能吸引更多人，比如我这样的小白去入门使用

因此看到有类似的 Numo、Daru 等出现在 Ruby 中，第一反应还挺开心的（虽然 Numo 装都没装上）

IRuby 用起来感觉还有一些小问题，比如代码提示有时候不起效，会把代码结构搞乱等，可能是我还对相关工具不太熟练吧，体验不算完美，但也没有很差，能让 Ruby 搭上 Jupyter Notebook 交互式编程这一得力工具，感觉也挺不错的了

这些库目前感觉关注的人很少，从 Github 的 Star 数也能看出来，但就像 Python 那一系列库和 Jupyter Notebook 一起被用到各种学术研究领域，感觉 Ruby 在这方面还是能有一定前景才是…

至于绘图相关的库… numo-gnuplot 的 README 中提及的参考便有 ruby_gnuplot、ruby-plot、Plotrobber（404）、gnuplotr、gnuplotter、scbi_plot、gnuplotrb、numplot，此外还能找到 rubyplot、charty 等…

再补上文中提到的，不禁让人感叹，要是只有“matplotlib”该多好…可能更多开发者能合力维护一个项目，不至于像 nyaplot 那样看起来年久失修吧…

最后需要说明的是以上内容包含大量个人见解和闲扯，萌新一枚不太懂什么规矩，如有问题还请随意指正…如果大致读完了，那真的很感谢能看我啰嗦这么多！

5 个赞

exfx #1 2021年08月24日

IRuby 内核对 Jupyter 消息协议的实现不太完整....可能 IPython 更易用

liggest #2 2021年08月25日

对

exfx 回复

确实，感觉很多地方都挺简陋的…比如代码格中执行命令行脚本的 "!" 好像就没在 IRuby 中看到过

不过毕竟 py 那边是原装的，ruby 有总比没有强，能跑起来就感觉还不错了 233

459650075 #3 2021年08月25日

对

liggest 回复

再怎么说 IPython 可是（号称）能当系统 Shell 的东西，有着！开头的系统 Shell 透传和%开头的各种 Magic，甚至还用了 https://www.python.org/dev/peps/pep-0215/ 的字符串嵌入展开，还有着基于变量的强类型管道。

这些概念 Jupyter 是不关心的，虽然我有理由怀疑 Jupyter 的块是为了 IPython 的块魔法开的绿灯。而 IRuby 在我印象里应该就只是把 IRB 或者可选的 Pry 用 ZeroMQ 连接到 Jupyter 而已，没有这些特性也是理所应当的吧。

至于绘图那更是 Python 老家那边更加擅长，把 matplotlib 的 ipympl 后端列为 JupyterLab 的依赖里就是说句话的事情。所以折腾 ML 和统计还是直接用 Python 得了。

1 个赞

liggest #4 2021年08月26日

对

459650075 回复

还有这种，涨知识了 233，这样看 IPython 好厉害啊

单纯执行命令行指令的话 Ruby 本身有反引号，感觉还算可用，剩下的就只能羡慕 IPython 的魔法了

IRuby 好像确实只是把 IRB 或 Pry 接到了记事本上面

结果我这边用 Pry 后台对双引号字符串就没有代码补全；若不在代码块尾部触发补全，还可能把后面的代码吞掉，总之感觉是有点别扭的…

这次主要是想试着写点 Ruby，然后看看 IRuby 能做到什么地步，就经历来说确实有点折腾了 233

目前是感觉 Ruby 在一些简单的迭代逻辑上更清晰一些，可以将对可迭代对象的一系列处理串起来（如 .map.zip 这样）

而且似乎 Ruby3 的 IRuby 在我这里执行速度还挺快的（不知道是不是错觉）

遇到一些复杂的任务（统计、机器学习啥的），缺少第三方库的支持，确实还是得回去依靠 Python 了

Rei #5 2021年08月26日

马太效应，强者越强。有这个需求的一开始就会选最成熟的平台，缺少人扩展 Ruby 的这一领域。

459650075 #6 2021年08月27日

对

liggest 回复

IPython 在执行命令这方面还是猛的，一方面是把很多东西都 Alias 进来了，不用加感叹号也能执行，另一方面是命令的返回不仅仅是其他语言的 REPL 里捕获标准输出作为一个字符串或者 Buffer，还按照 Unix 的习惯分节符给切成了数组（有时候不准，就是一行一个元素），所以有人说 IPython 尝试做 PowerShell 的有类型管道（虽然没多少人 care）。

Ruby3 我印象里是提升了粘贴 IRB 多行代码的效率，以前的话要等好久。至于速度和以前有什么区别还真不太确定。我倒是觉得没有必要强行往 Jupyter 上面凑，那上面虽然列出来 Kernel 的很多，能用的也就是 Python 和 R 的了。至于逻辑的组合，隔壁 Elixir 的作者在搞一个叫 Nx 的东西，借助 Elixir 能够操纵 AST 的宏机制，把 Elixir 代码编译到 Google 的 XLA，这样写个核函数或者激活函数啥的，就能以比较高效的方式在 CPU 或者 GPU 上运行。我觉得这才是比较合理的思路，Ruby 的话因为宏基本上还是基于字符串的，虽然其本身控制流在通用领域比 Python 强不少，但在计算这方面往往还是需要手动请原生外援然后做绑定，像 Elixir 这样直接编译过去应该比较难做吧。

另外 Elixir 就不打算去做适应 Jupyter 的尝试，而是自己用 Phoenix LiveView 写了一个 Livebook，可能也是因为这么做更加符合 BEAM 虚拟机的架构（一个 Notebook 一个 BEAM Process 或 Node），另外用了 LiveView 也好做多人协作。这样的话绘图之类的也是自己从头做起，用的是 Vega Lite，还做了动画的适配。