環境構築 Mac or Ubuntu

2019年9月30日非圧縮性流体

環境について

開発環境を整えます。

僕はWindowsはあまり触ったことないのと、そもそもパソコン5台(Macbook, MacbookPro, 自作Ubuntu, ラズパイ2台)も持ってるのにWindowsを持ってません。学校でもUbuntuしか使いません。

よって、Windowsの方は開発環境はなんとかしてください。多分大丈夫です。

Mac か Ubuntuを想定して書きます。あと、言語はCとC++とfortranとpython全部で書こうかと思います。数値解析のプログラムだとどれも対して変わらないので、やりたい言語でやっていただけるのが一番かと思いますが、僕はC++を推してます。

数値解析は速い言語で書くのが一般的なので、基本はCやC++かfortranで書かれていることが多いです。ただ、pythonは分かりやすいし勉強しやすいのでありかと思います。pythonも別にそこまで遅くなく、そもそもCで書かれたライブラリをほぼ使うし、最適化されているのでむしろ一部分だけ見ると速い可能性もあります。

fortranは過去のコードを読むためにも必要だし、pythonは理解や試行錯誤しやすいんですが、C++は僕が好きなオープンソースの数値解析ソフトOpenFOAMがC++なのと、freefem++というC++ベースの言語を使ったりするので、C++を推してます。とりあえず、メインはC++で書いて、Cやfortran 2008、pythonで書き直したものはgithubに上げて行こうかと思います。

C++とFortranとgnuplotの環境構築

C++(C)とFortranの環境構築をします。

Macの方はHomebrewを入れます。

xcodeを入れてない方はAppstoreからxcodeを入れるか、xcodeの必要な部分だけを以下のコマンドでインストールします。

xcode-select --install

1	xcode-select --install

そしたら、Homebrewのサイトからコマンドをコピペして、実行してください。

次に、CとC++fortranのコンパイラを入れます。どれもgccに入っているので、gccをインストールします。

brew install gcc

1	brew install gcc

ここから、最新版にアップデートします。

Homebrew経由で入れたパッケージは/usr/local/Celler/に保存され、/usr/local/bin/にコマンドのエイリアスが自動で貼られます。

/usr/local/bin/からエイリアスを探し当てます

ls /usr/local/bin | grep gcc
ls /usr/local/bin | grep g++

1 2	ls /usr/local/bin \| grep gcc ls /usr/local/bin \| grep g++

上記コマンドで見つかったgcc-9とg++-9などの最新版がお目当てのエイリアスです。

見つかったエイリアスに対してシンボリックリンクを貼ります。

ln -s /usr/local/bin/gcc-9 /usr/local/bin/gcc
ln -s /usr/local/bin/g++-9 /usr/local/bin/g++

1 2	ln -s /usr/local/bin/gcc-9 /usr/local/bin/gcc ln -s /usr/local/bin/g++-9 /usr/local/bin/g++

最後に~/.bash_profileの良い感じの場所に以下の記述をして、優先順位高めのパスを通したら終了です。

export PATH=$PATH:/usr/local/bin

1	export PATH=$PATH:/usr/local/bin

ver確認してみます。

gcc --version
g++ --version

1 2	gcc --version g++ --version

これでgcc,g++,gfortranのインストールは終わりです。

続いて、gnuplotをインストールします。gnuplotだけをインストールしてもうまく画面表示してくれないので、aquatermとx11をまずインストールします。

AquaTermのインストール

AquaTermのダウンロードページより、ダウンロードしてインストール。

X11のインストール

Mac用の X11ライブラリ XQuartz のダウンロードページより、ダウンロードしてインストール。

brew uninstall gnuplot  #既にインストールしている場合アンインストール
brew install gnuplot --with-aquaterm --with-x11

1 2	brew uninstall gnuplot #既にインストールしている場合アンインストール brew install gnuplot --with-aquaterm --with-x11

これでできるはずですが、(2019/10/01)時点ではエラーがでる模様です。

その場合は、一旦素でインストールして、一旦バックアップをとります。

brew install gnuplot
sudo cp /usr/local/Homebrew/Library/Taps/homebrew/homebrew-core/Formula/gnuplot.rb /usr/local/Homebrew/Library/Taps/homebrew/homebrew-core/Formula/gnuplot_backup.rb

1 2	brew install gnuplot sudo cp /usr/local/Homebrew/Library/Taps/homebrew/homebrew-core/Formula/gnuplot.rb /usr/local/Homebrew/Library/Taps/homebrew/homebrew-core/Formula/gnuplot_backup.rb

何かしらのエディタで開きます。

vi /usr/local/Homebrew/Library/Taps/homebrew/homebrew-core/Formula/gnuplot.rb

1	vi /usr/local/Homebrew/Library/Taps/homebrew/homebrew-core/Formula/gnuplot.rb

内容を全て以下の内容に書き換えます。

class Gnuplot < Formula
  desc "Command-driven, interactive function plotting"
  homepage "http://www.gnuplot.info/"
  url "https://downloads.sourceforge.net/project/gnuplot/gnuplot/5.2.6/gnuplot-5.2.6.tar.gz"
  sha256 "35dd8f013139e31b3028fac280ee12d4b1346d9bb5c501586d1b5a04ae7a94ee"
  revision 1

  bottle do
    rebuild 1
    sha256 "47903eca8637b8de9b803932795fe9dec4a45df4ea8ab61c51e2692501edce03" => :mojave
    sha256 "24a6c735fb69f8f7f016cf4ecadbe8d11022523c9d7160ef03160f41bf117aa7" => :high_sierra
    sha256 "5ef8fe2bebfcc2232f8ee414f0ce0c6b13482e212938d041dc55db7ea139eb10" => :sierra
  end

  head do
    url "https://git.code.sf.net/p/gnuplot/gnuplot-main.git"

    depends_on "autoconf" => :build
    depends_on "automake" => :build
    depends_on "libtool" => :build
  end

  option "with-aquaterm", "Build with AquaTerm support"
  option "with-wxmac", "Build with wxmac support"

  deprecated_option "qt" => "with-qt"
  deprecated_option "with-qt5" => "with-qt"
  deprecated_option "with-x" => "with-x11"
  deprecated_option "wx" => "with-wxmac"

  depends_on "pkg-config" => :build
  depends_on "gd"
  depends_on "lua"
  depends_on "pango"
  depends_on "readline"
  depends_on "qt" => :optional
  depends_on "wxmac" => :optional
  depends_on :x11 => :optional

  needs :cxx11 if build.with? "qt"

  resource "libcerf" do
    url "http://apps.jcns.fz-juelich.de/src/libcerf/libcerf-1.5.tgz"
    mirror "https://www.mirrorservice.org/sites/distfiles.macports.org/libcerf/libcerf-1.5.tgz"
    sha256 "e36dc147e7fff81143074a21550c259b5aac1b99fc314fc0ae33294231ca5c86"
  end

  def install
# Qt5 requires c++11 (and the other backends do not care)
    ENV.cxx11 if build.with? "qt"

    if build.with? "aquaterm"
# Add "/Library/Frameworks" to the default framework search path, so that an
# installed AquaTerm framework can be found. Brew does not add this path
# when building against an SDK (Nov 2013).
      ENV.prepend "CPPFLAGS", "-F/Library/Frameworks"
      ENV.prepend "LDFLAGS", "-F/Library/Frameworks"
    end

# gnuplot is not yet compatible with More recent libcerf:
# https://sourceforge.net/p/gnuplot/bugs/2077/
# In next release, we can remove this and depend on the libcerf formula.
    resource("libcerf").stage do
      system "./configure", "--prefix=#{buildpath}/libcerf", "--enable-static", "--disable-shared"
      system "make", "install"
    end
    ENV.prepend_path "PKG_CONFIG_PATH", buildpath/"libcerf/lib/pkgconfig"

    args = %W[
--disable-dependency-tracking
--disable-silent-rules
--prefix=#{prefix}
--with-readline=#{Formula["readline"].opt_prefix}
--without-tutorial
]

    args << "--disable-wxwidgets" if build.without? "wxmac"
    args << (build.with?("aquaterm") ? "--with-aquaterm" : "--without-aquaterm")
    args << (build.with?("qt") ? "--with-qt" : "--with-qt=no")
    args << (build.with?("x11") ? "--with-x" : "--without-x")

    system "./prepare" if build.head?
    system "./configure", *args
    ENV.deparallelize # or else emacs tries to edit the same file with two threads
    system "make"
    system "make", "install"
  end

  def caveats
    if build.with? "aquaterm"
      <<~EOS
AquaTerm support will only be built into Gnuplot if the standard AquaTerm
package from SourceForge has already been installed onto your system.
If you subsequently remove AquaTerm, you will need to uninstall and then
reinstall Gnuplot.
      EOS
    end
  end

  test do
    system "#{bin}/gnuplot", "-e", <<~EOS
set terminal dumb;
set output "#{testpath}/graph.txt";
plot sin(x);
    EOS
    assert_predicate testpath/"graph.txt", :exist?
  end
end

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class Gnuplot < Formula

desc "Command-driven, interactive function plotting"

homepage "http://www.gnuplot.info/"

url "https://downloads.sourceforge.net/project/gnuplot/gnuplot/5.2.6/gnuplot-5.2.6.tar.gz"

sha256 "35dd8f013139e31b3028fac280ee12d4b1346d9bb5c501586d1b5a04ae7a94ee"

revision 1

bottle do

rebuild 1

sha256 "47903eca8637b8de9b803932795fe9dec4a45df4ea8ab61c51e2692501edce03" => :mojave

sha256 "24a6c735fb69f8f7f016cf4ecadbe8d11022523c9d7160ef03160f41bf117aa7" => :high_sierra

sha256 "5ef8fe2bebfcc2232f8ee414f0ce0c6b13482e212938d041dc55db7ea139eb10" => :sierra

end

head do

url "https://git.code.sf.net/p/gnuplot/gnuplot-main.git"

depends_on "autoconf" => :build

depends_on "automake" => :build

depends_on "libtool" => :build

end

option "with-aquaterm", "Build with AquaTerm support"

option "with-wxmac", "Build with wxmac support"

deprecated_option "qt" => "with-qt"

deprecated_option "with-qt5" => "with-qt"

deprecated_option "with-x" => "with-x11"

deprecated_option "wx" => "with-wxmac"

depends_on "pkg-config" => :build

depends_on "gd"

depends_on "lua"

depends_on "pango"

depends_on "readline"

depends_on "qt" => :optional

depends_on "wxmac" => :optional

depends_on :x11 => :optional

needs :cxx11 if build.with? "qt"

resource "libcerf" do

url "http://apps.jcns.fz-juelich.de/src/libcerf/libcerf-1.5.tgz"

mirror "https://www.mirrorservice.org/sites/distfiles.macports.org/libcerf/libcerf-1.5.tgz"

sha256 "e36dc147e7fff81143074a21550c259b5aac1b99fc314fc0ae33294231ca5c86"

end

def install

# Qt5 requires c++11 (and the other backends do not care)

ENV.cxx11 if build.with? "qt"

if build.with? "aquaterm"

# Add "/Library/Frameworks" to the default framework search path, so that an

# installed AquaTerm framework can be found. Brew does not add this path

# when building against an SDK (Nov 2013).

ENV.prepend "CPPFLAGS", "-F/Library/Frameworks"

ENV.prepend "LDFLAGS", "-F/Library/Frameworks"

end

# gnuplot is not yet compatible with More recent libcerf:

# https://sourceforge.net/p/gnuplot/bugs/2077/

# In next release, we can remove this and depend on the libcerf formula.

resource("libcerf").stage do

system "./configure", "--prefix=#{buildpath}/libcerf", "--enable-static", "--disable-shared"

system "make", "install"

end

ENV.prepend_path "PKG_CONFIG_PATH", buildpath/"libcerf/lib/pkgconfig"

args = %W[

--disable-dependency-tracking

--disable-silent-rules

--prefix=#{prefix}

--with-readline=#{Formula["readline"].opt_prefix}

--without-tutorial

]

args << "--disable-wxwidgets" if build.without? "wxmac"

args << (build.with?("aquaterm") ? "--with-aquaterm" : "--without-aquaterm")

args << (build.with?("qt") ? "--with-qt" : "--with-qt=no")

args << (build.with?("x11") ? "--with-x" : "--without-x")

system "./prepare" if build.head?

system "./configure", *args

ENV.deparallelize # or else emacs tries to edit the same file with two threads

system "make"

system "make", "install"

end

def caveats

if build.with? "aquaterm"

<<~EOS

AquaTerm support will only be built into Gnuplot if the standard AquaTerm

package from SourceForge has already been installed onto your system.

If you subsequently remove AquaTerm, you will need to uninstall and then

reinstall Gnuplot.

EOS

end

test do

system "#{bin}/gnuplot", "-e", <<~EOS

set terminal dumb;

set output "#{testpath}/graph.txt";

plot sin(x);

EOS

assert_predicate testpath/"graph.txt", :exist?

end

そして、gnuplotをアンインストールしてから、再度入れます。

brew uninstall gnuplot
brew install gnuplot --with-aquaterm --with-x11

1 2	brew uninstall gnuplot brew install gnuplot --with-aquaterm --with-x11

これで完了です。

ubuntuの場合は、

Pythonの環境構築

とりあえず、pyenvという開発環境を複数入れれるやつを入れて、そこからanacondaをインストールします。anacondaは最初から数値解析等に必要なパッケージが入ってるやつです。便利。

Ubuntuならば、必要なパッケージの準備(pyenvの構築に必要)をします。

Macは飛ばします。

apt-get install -y make build-essential libssl-dev zlib1g-dev libbz2-dev libreadline-dev libsqlite3-dev wget curl llvm libncurses5-dev libncursesw5-dev libpng-dev

1	apt-get install -y make build-essential libssl-dev zlib1g-dev libbz2-dev libreadline-dev libsqlite3-dev wget curl llvm libncurses5-dev libncursesw5-dev libpng-dev

pyenvの構築をします。

bashrcの部分は、bash_profileに書きたい人は適宜変えてください。

git clone git://github.com/yyuu/pyenv.git ~/.pyenv
git clone https://github.com/yyuu/pyenv-pip-rehash.git ~/.pyenv/plugins/pyenv-pip-rehash
echo 'export PYENV_ROOT="$HOME/.pyenv"' >> ~/.bashrc
echo 'export PATH="$PYENV_ROOT/bin:$PATH"' >> ~/.bashrc
echo 'eval "$(pyenv init -)"' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

git clone git://github.com/yyuu/pyenv.git ~/.pyenv

git clone https://github.com/yyuu/pyenv-pip-rehash.git ~/.pyenv/plugins/pyenv-pip-rehash

echo 'export PYENV_ROOT="$HOME/.pyenv"' >> ~/.bashrc

echo 'export PATH="$PYENV_ROOT/bin:$PATH"' >> ~/.bashrc

echo 'eval "$(pyenv init -)"' >> ~/.bashrc

source ~/.bashrc

これでpyenvのインストールは完了です。

pyenv install --list

1	pyenv install --list

でインストールできるバージョンを確認できます。

anacondaの最新版を入れましょう。

pyenv install anaconda3-5.3.1

1	pyenv install anaconda3-5.3.1

などとやって、anacondaをいれます。

pyenv global anaconda3-5.3.1

1	pyenv global anaconda3-5.3.1

とかやればanacondaの方のpythonの方がデフォルトで使えるようになります。

同じように色々なバージョンを入れれてバージョンの切り替えができて便利です。

もし、

(anadonda3-5.3.1)Macbook-8:tryeting1800002.1$

1	(anadonda3-5.3.1)Macbook-8:tryeting1800002.1$

のように左に環境名が表示されてうっとうしい場合、

bash_profileの最後の行あたりに、

export PYENV_VIRTUALENV_DISABLE_PROMPT=1

1	export PYENV_VIRTUALENV_DISABLE_PROMPT=1

と記入してやりましょう。

多分消えます。

vi ~/.bash_profile

1	vi ~/.bash_profile

とかで開けると思います。

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Posted by mamitsu

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