Futhark 示例教程

# Futhark 示例 来源: https://futhark-lang.org/examples.html 以下是通过一系列带注释的程序对 Futhark 进行的实践性介绍，按复杂度大致递增排列。你可以将程序加载到解释器 (https://futhark.readthedocs.io/en/stable/man/futhark-repl.html) 中进行实验。如需了解该语言的常规介绍，Parallel Programming in Futhark (https://futhark-book.readthedocs.io/) 可能是更好的选择。更多示例可查看我们已实现的基准测试 (https://github.com/diku-dk/futhark-benchmarks)。我们还维护了一个使用 Futhark 的项目列表 (https://futhark-lang.org/examples.html#projects-using-futhark)。 其中一些示例程序使用了指令 (https://futhark.readthedocs.io/en/latest/man/futhark-literate.html) 用于绘图或渲染图形。 ## 基本语言特性 (https://futhark-lang.org/examples.html#basic-language-features) - 阶乘函数的基本用法 (https://futhark-lang.org/examples/fact.html) - 原始值 (https://futhark-lang.org/examples/values.html) - 将值转换为不同类型 (https://futhark-lang.org/examples/converting.html) - 数学函数 (https://futhark-lang.org/examples/math-functions.html) - 函数 (https://futhark-lang.org/examples/functions.html) - 数组 (https://futhark-lang.org/examples/arrays.html) - 最小值和最大值 (https://futhark-lang.org/examples/minmax.html) - 类型标注 (https://futhark-lang.org/examples/type-ascriptions.html) - 基本并行性 (https://futhark-lang.org/examples/basic-parallelism.html) - 元组和记录 (https://futhark-lang.org/examples/tuples-and-records.html) - 大小强制转换 (https://futhark-lang.org/examples/size-coercions.html) - 范围 (https://futhark-lang.org/examples/ranges.html) - 反引号运算符 (https://futhark-lang.org/examples/backticks.html) - 扫描和规约 (https://futhark-lang.org/examples/scan-reduce.html) - 参数多态 (https://futhark-lang.org/examples/parametric-polymorphism.html) - 多态的最小值和最大值 (https://futhark-lang.org/examples/polyminmax.html) - Gather 和 Scatter (https://futhark-lang.org/examples/gather-and-scatter.html) - 独占扫描 (https://futhark-lang.org/examples/exclusive-scan.html) - 独占前缀和 (https://futhark-lang.org/examples/exclusive-prefix-sum.html) - Pipe 运算符 (https://futhark-lang.org/examples/piping.html) - 复杂范围 (https://futhark-lang.org/examples/complex-ranges.html) - 和类型与模式匹配 (https://futhark-lang.org/examples/sum-types.html) - 循环 (https://futhark-lang.org/examples/loops.html) - 数组的展开与折叠 (https://futhark-lang.org/examples/flatten-unflatten.html) - 原地更新 (https://futhark-lang.org/examples/inplace.html) ## 编程技巧 (https://futhark-lang.org/examples.html#programming-techniques) - 基准测试 (https://futhark-lang.org/examples/benchmarking.html) - 统计满足条件的元素个数 (https://futhark-lang.org/examples/filter-length.html) - 最小元素的索引 (argmin) (https://futhark-lang.org/examples/argmin.html) - 对过滤结果进行规约 (https://futhark-lang.org/examples/filter-reduce.html) - 散布过滤结果 (https://futhark-lang.org/examples/filter-scatter.html) - 大小参数 (https://futhark-lang.org/examples/size-parameters.html) - 矩阵乘法 (https://futhark-lang.org/examples/matrix-multiplication.html) - 逐对 L1 距离 (https://futhark-lang.org/examples/pairwise-l1.html) - 外积 (https://futhark-lang.org/examples/outer-product.html) - 比较数组相等性 (https://futhark-lang.org/examples/array-equality.html) - 搜索 (https://futhark-lang.org/examples/searching.html) - Option 类型 (https://futhark-lang.org/examples/opt.html) - 计算直方图 (https://futhark-lang.org/examples/histograms.html) - 移动平均 (https://futhark-lang.org/examples/moving-average.html) - 均值 (https://futhark-lang.org/examples/means.html) - 交换数组中的两个元素 (https://futhark-lang.org/examples/swap.html) - 整数对数 (https://futhark-lang.org/examples/integer-logarithm.html) - 基数排序 (https://futhark-lang.org/examples/radix-sort.html) - 按键基数排序 (https://futhark-lang.org/examples/radix-sort-key.html) - 归并排序 (https://futhark-lang.org/examples/merge-sort.html) - 去除重复 (https://futhark-lang.org/examples/removing-duplicates.html) - 抽象数据类型 (https://futhark-lang.org/examples/abstract-data-types.html) - 复数 (https://futhark-lang.org/examples/complex-numbers.html) - 结合性测试 (https://futhark-lang.org/examples/testing-associativity.html) - 不含中性元素的规约或扫描 (https://futhark-lang.org/examples/no-neutral-element.html) - 洞 (https://futhark-lang.org/examples/holes.html) - Kahan 求和 (https://futhark-lang.org/examples/kahan.html) - 随机数 (https://futhark-lang.org/examples/random-numbers.html) - 高斯模糊（含 Python 集成） (https://futhark-lang.org/examples/gaussian-blur.html) - 三维向量 (https://futhark-lang.org/examples/3d-vectors.html) - 模拟名义类型 (https://futhark-lang.org/examples/nominal-types.html) - 三角矩阵 (https://futhark-lang.org/examples/triangular.html) - 二分查找 (https://futhark-lang.org/examples/binary-search.html) - 对偶数的自动微分 (https://futhark-lang.org/examples/dual-numbers.html) - 方差 (https://futhark-lang.org/examples/variance.html) - 括号匹配 (https://futhark-lang.org/examples/parens.html) - 多项式求值 (https://futhark-lang.org/examples/polynomials.html) - 直线拟合 (https://futhark-lang.org/examples/line-fitting.html) - 解码 MNIST 数据文件 (https://futhark-lang.org/examples/mnist.html) ## 自动微分 (https://futhark-lang.org/examples.html#automatic-differentiation) - 前向模式自动微分 (https://futhark-lang.org/examples/forward-ad.html) - 反向模式自动微分 (https://futhark-lang.org/examples/reverse-ad.html) - 牛顿法 (https://futhark-lang.org/examples/newton-ad.html) ## Literate Futhark (https://futhark-lang.org/examples.html#literate-futhark) - Literate Futhark 的基本使用 (https://futhark-lang.org/examples/literate-basics.html) - 使用 Literate Futhark 生成视频 (https://futhark-lang.org/examples/literate-video.html) - 在 Literate Futhark 中读写文件 (https://futhark-lang.org/examples/literate-files.html) ## 绘图 (https://futhark-lang.org/examples.html#plotting) Literate Futhark 允许直接使用 gnuplot (http://www.gnuplot.info/)。以下示例展示了简单和常见的情况。 - 绘制直方图 (https://futhark-lang.org/examples/plot-histogram.html) ## 来自 Dex 的示例 (https://futhark-lang.org/examples.html#examples-from-dex) 以下示例移植自 Dex (https://github.com/google-research/dex-lang)，一种依赖类型的函数式数组语言，其描述循环处理的方式略有不同。我们尽量保留了原始的命名方案和编程风格。 - 前奏 (https://futhark-lang.org/examples/dex-prelude.html) - Mandelbrot 集 (https://futhark-lang.org/examples/dex-mandelbrot.html) - 多步骤光线追踪 (https://futhark-lang.org/examples/dex-raytrace.html) - 蒙特卡洛估计圆周率 (https://futhark-lang.org/examples/dex-pi.html) - 布朗运动 (https://futhark-lang.org/examples/dex-brownian-motion.html) - Sierpinski 三角形 (https://futhark-lang.org/examples/dex-sierpinski.html) ## 外部示例 (https://futhark-lang.org/examples.html#external-examples) - OCaml-GPU wordcount 示例 (https://github.com/ArulselvanMadhavan/ocaml_gpu_wordcount)，通过调用 Futhark 实现。 ## 使用 Futhark 的项目 (https://futhark-lang.org/examples.html#projects-using-futhark) 目前大多数 Futhark 代码可能仍然是 Futhark 自身的测试和基准测试套件。不过，也有一些程序是用 Futhark 编写的，因为它适合解决特定问题，而不仅仅是为了测试编译器。以下是一个可能不完整的列表： Diving Beet (https://github.com/Athas/diving-beet) 是一个*落沙*游戏，一种简单的粒子模拟玩具。它的主要目的是产生漂亮的视觉效果。有一篇博客文章 (https://futhark-lang.org/blog/2016-12-04-diving-beet.html) 提供了详细信息和视频。 Futball (https://github.com/Athas/futball) 是一个关于躲避被球击中的游戏。渲染引擎是用 Futhark 编写的光线追踪器。 Futcam (https://github.com/nqpz/futcam) 是一个应用程序，它将一组可交互配置的滤镜应用于摄像头流。滤镜用 Futhark 实现。 Futracer (https://github.com/nqpz/futracer) 是一个用 Futhark 编写的相当慢的暴力光线追踪器。 Futswirl (https://github.com/nqpz/futswirl) 是一个基于迭代函数系统 (https://en.wikipedia.org/wiki/Iterated_function_system) 的分形生成器。 Neptune (https://github.com/filecoin-project/neptune) 是一个为 Filecoin (https://filecoin.io/) 优化的 Poseidon 哈希函数 (https://www.poseidon-hash.info/) 实现，其中 GPU 部分 (https://github.com/filecoin-project/neptune-triton) 用 Futhark 实现。 Palathark (https://githepia.hesge.ch/orestis.malaspin/palathark) 是一个格子玻尔兹曼方法的 Futhark 实现。 Ray Tracing in One Weekend in Futhark (https://github.com/athas/raytracinginoneweekendinfuthark) 和 Ray Tracing: the Next Week in Futhark (https://github.com/athas/raytracingthenextweekinfuthark/) 是基于 Peter Shirley 系列丛书的实现。这些绝不是实时光线追踪器，但支持高级效果，并使用了诸如 BVH 树等加速结构。 Pareas (https://github.com/Snektron/pareas) 是一个用 Futhark 和 C++ 实现的编译器。