Python中的单位转换

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提问于 2025-04-15 18:23

我正在做一个项目，让用户可以跟踪不同类型的数据随时间的变化。这个项目的基本想法是，用户应该能够使用他们需要的任何单位来输入数据。我在研究两种工具：

和

不过我不太确定该选择哪一个。从我了解的情况来看，quantities 似乎更复杂，但它提供了一个更全面的单位列表。

用户输入编程项目数据类型数据跟踪单位转换工具选择单位列表量化分析

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还有一个叫做 unyt 的软件包，它是由 yt-project 开发的。unyt 的作者承认了 Pint 和 astropy.units 的存在，并且支持与这两个软件包之间的转换。

unyt 的一个主要特点是速度。它比另外两个软件包要快。关于这三个单位软件包的速度比较，可以在这篇论文中找到。

不过，对于那些特别关注性能的人来说，这些比较的结果可能会让人失望。:-( 使用这些单位系统进行计算时，速度会明显变慢。对于包含 1000 个条目的数组，速度降低的因素在 6 到 10 之间（对于更小的数组，情况更糟）。

声明：我与 unyt 没有任何关系，我只是想分享我对单位系统的了解。

回答于 2025-04-15 由 Python大师

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Pint 最近在这个领域出现了。有没有人愿意分享一下他们的使用经验？看起来不错。顺便提一下：Pint 未来将与 Uncertainties 集成。

回答于 2025-04-15 由 Python大师

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我非常赞同在科学计算中使用明确的单位。使用明确的单位就像刷牙一样，虽然一开始可能有点麻烦，但从长远来看，这种类型的安全性可以避免很多麻烦。比如说，避免把价值1.25亿美元的探测器撞到行星上。

你可能还想看看另外两个Python的单位/量的库：

我曾经研究过Scientific.Physics.PhysicalQuantity。虽然它没有完全满足我的需求，但可能会适合你。根据你简短的描述，很难判断你需要哪些功能。

最后我自己写了一个Python包，用于单位转换和维度分析，但还没有做好发布的准备。我们在GPU加速的分子力学系统OpenMM的Python绑定中使用了我的单位系统。你可以在这里浏览我的Python单位代码的svn仓库：

我最终打算将它打包以便分发。如果你觉得有趣，请告诉我。这可能会激励我更快地打包。设计SimTK python单位系统时，我寻找的功能包括：

单位在内部并不一定以国际单位制（SI）存储。这对我来说非常重要，因为我们一个重要的应用领域是在分子尺度。内部使用SI单位可能会导致在常用的分子力计算中出现指数溢出。在SimTK中，所有单位系统在内部都是同样基础的。
我希望有类似于Boost.Units系统的强大和灵活性，因为我对这个系统很熟悉，而且它是在一群优秀工程师的严格审查下设计的。Boost.Units是一个精心制作的第二代维度分析系统。因此，我可以说SimTK单位系统是一个第三代系统 :)。需要注意的是，虽然Boost.Units是一个“零开销”系统，没有运行时成本，但所有Python的量实现，包括SimTK单位，可能会有运行时成本。
我希望有维度的量能够与numpy数组兼容，但不一定需要Python的numpy包。换句话说，量可以基于numpy数组或内置的Python类型。

你觉得哪些功能对你来说很重要呢？

回答于 2025-04-15 由 Python大师

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