如何复制文件并修改其中一些参数？

Question

我在我的模型中使用Python作为多个Fortran文件的接口。我想把一个Fortran文件复制几遍，但每次复制时，我会更改一些描述我模型的参数。

举个例子：我有下面这个Fortran文件

!file.f
! This is a fortran code

!Parameters
alpha = 0.5
beta = 100
...

我想把file.f复制几遍，变成file1.f、file2.f、file3.f等等。不过在每个复制的文件中，我想自动更改参数alpha和beta。谢谢。

补充说明一下。我用Python来实现数据同化（卡尔曼滤波），这个过程是针对已经用Fortran开发的模型。基本上，它的工作原理是，在每个指定的时间点，Fortran模型会停止运行，然后我把真实世界的数据和模型数据结合起来，这个过程是在Python中完成的。然后，在数据结合（同化）之后，我会重新运行相同的模型，不过这次使用的是我从模型和观测数据融合得到的新参数和新的初始条件。除了运行模型是用Fortran，其他的所有操作都是用Python来完成的。

Answer 1

一个Fortran的解决方案是把参数行写在一个单独的文本文件里，然后在Fortran的源代码中用类似下面的代码把这个文件包含进来：

include 'parameters.inc'

这样你就可以简单地重新生成参数文件，而不需要去修改包含主要Fortran代码的文件。

Answer 2

这里有一个你可以做的例子。我把各种（alpha, beta）组合放在了 alpha_beta 列表里。在这个 alpha_beta 列表中，我选择用组合的位置索引来作为文件名的递增值，不过你可以用很多其他方法来实现这个功能。这个代码有点脆弱，因为它假设了很多关于你的 .f 文件的内容，但既然这是为了你个人生成这些文件，我觉得应该没问题（例如，我根据你提供的信息假设在你的文件中，每行开头只有一个“alpha”这个词 - 如果不是这样，你可能更适合使用正则表达式）。

alpha_beta = [(0.1, 16), (0.9, 50), (0.4, 76)]
file_name = 'file'
file_ext = '.txt'

for index, vars in enumerate(alpha_beta, start=1):
    with open(file_name + file_ext) as f:
        alpha, beta = vars
        new_file = open(file_name + str(index) + file_ext, 'w')
        for line in f:
            if line.startswith('alpha'):
                new_file.write('alpha = %s \n' % str(alpha))
            elif line.startswith('beta'):
                new_file.write('beta = %s \n' % str(beta))
            else:
                new_file.write(line)
        new_file.close()

Answer 3

我觉得最靠谱的方法是使用模板引擎。Python有很多这样的工具，通常是在网页应用中使用。

模板引擎的主要目的是让你可以把大部分不需要改变的代码作为静态文本，然后通过一些特殊的标记，把Python代码生成的变量插入进去。

根据你参数的复杂程度，其实你可能根本不需要单独的模板引擎，直接用Python的字符串格式化功能就可以了，下面有个例子。

模板引擎还可以给你一些额外的功能，比如在模板里面展开循环和条件判断。

举个例子，你可以写一个类似于fortran的模板：

!file.f
! This is a fortran code

!Parameters
alpha = %(alpha)s
beta = %(beta)s

然后在Python代码中写类似这样的内容：

template = open("fortram_template.for", "rt").read()
data = {"alpha": 0.5, "beta": 100}

with open("fortram_1.for", "wt") as output:
    output.write (template % data)