Schnittstellen#

Ein zentraler Aspekt von Sage ist, dass es Berechnungen mit Objekten vieler verschiedener Computer Algebra Systeme unter einem Dach durch eine einheitliche Schnittstelle und Programmiersprache vereinigt.

Die console und interact Methoden einer Schnittstelle unterstützen viele verschiedene Dinge. Zum Beispiel, anhand von GAP:

gap.console(): Öffnet die GAP Konsole und übergibt GAP die Kontrolle. Hier ist Sage nichts weiter als ein praktischer Programmstarter, ähnlich einer Linux-Bash-Konsole.
gap.interact(): Ist eine einfache Art mit einer GAP Instanz zu interagieren, die Sage Objekte enthalten kann. Sie können Sage Objekte in diese GAP Sitzung importieren (sogar von der interaktiven Schnittstelle aus), usw.

GAP#

Sage enthält ausserdem GAP für diskrete Mathematik, insbesondere Gruppentheorie.

Hier ist ein Beispiel für GAP’s IdGroup-Funktion, die die optionale kleine Gruppen Datenbank benötigt, die separat installiert werden muss, wie unten beschrieben.

Sage

sage: G = gap('Group((1,2,3)(4,5), (3,4))')
sage: G
Group( [ (1,2,3)(4,5), (3,4) ] )
sage: G.Center()
Group( () )
sage: G.IdGroup()
[ 120, 34 ]
sage: G.Order()
120

Python

>>> from sage.all import *
>>> G = gap('Group((1,2,3)(4,5), (3,4))')
>>> G
Group( [ (1,2,3)(4,5), (3,4) ] )
>>> G.Center()
Group( () )
>>> G.IdGroup()
[ 120, 34 ]
>>> G.Order()
120

Wir können die gleiche Berechnung in Sage durchführen ohne vorher explizit die GAP-Schnittstelle aufzurufen:

Sage

sage: G = PermutationGroup([[(1,2,3),(4,5)],[(3,4)]])
sage: G.center()
Subgroup generated by [()] of (Permutation Group with generators [(3,4), (1,2,3)(4,5)])
sage: G.group_id()
[120, 34]
sage: n = G.order(); n
120

Python

>>> from sage.all import *
>>> G = PermutationGroup([[(Integer(1),Integer(2),Integer(3)),(Integer(4),Integer(5))],[(Integer(3),Integer(4))]])
>>> G.center()
Subgroup generated by [()] of (Permutation Group with generators [(3,4), (1,2,3)(4,5)])
>>> G.group_id()
[120, 34]
>>> n = G.order(); n
120

Nach Installation eine optionale Sage-Pakete mit folgendem Befehl sind weitere GAP-Funktionen verfügbar:

sage -i gap_packages

Singular#

Singular bietet eine sehr gute, ausgereifte Bibliothek für Gröbnerbasen, größte gemeinsame Teiler von mehrdimensionalen Polynomen, Basen von Riemann-Roch Räumen einer planaren Kurve und Faktorisierungen unter anderem. Wir zeigen hier die Faktorisierung mehrdimensionaler Polynome mit Sages Singular-Schnittstelle (ohne die ....:):

Sage

sage: R1 = singular.ring(0, '(x,y)', 'dp')
sage: R1
polynomial ring, over a field, global ordering
//   coefficients: QQ
//   number of vars : 2
//        block   1 : ordering dp
//                  : names    x y
//        block   2 : ordering C
sage: f = singular('9*y^8 - 9*x^2*y^7 - 18*x^3*y^6 - 18*x^5*y^6 +'
....:     '9*x^6*y^4 + 18*x^7*y^5 + 36*x^8*y^4 + 9*x^10*y^4 - 18*x^11*y^2 -'
....:     '9*x^12*y^3 - 18*x^13*y^2 + 9*x^16')

Python

>>> from sage.all import *
>>> R1 = singular.ring(Integer(0), '(x,y)', 'dp')
>>> R1
polynomial ring, over a field, global ordering
//   coefficients: QQ
//   number of vars : 2
//        block   1 : ordering dp
//                  : names    x y
//        block   2 : ordering C
>>> f = singular('9*y^8 - 9*x^2*y^7 - 18*x^3*y^6 - 18*x^5*y^6 +'
...     '9*x^6*y^4 + 18*x^7*y^5 + 36*x^8*y^4 + 9*x^10*y^4 - 18*x^11*y^2 -'
...     '9*x^12*y^3 - 18*x^13*y^2 + 9*x^16')

Wir haben also das Polynom \(f\) definiert, nun geben wir es aus und faktorisieren es.

Sage

sage: f
9*x^16-18*x^13*y^2-9*x^12*y^3+9*x^10*y^4-18*x^11*y^2+36*x^8*y^4+18*x^7*y^5-18*x^5*y^6+9*x^6*y^4-18*x^3*y^6-9*x^2*y^7+9*y^8
sage: f.parent()
Singular
sage: F = f.factorize(); F
[1]:
   _[1]=9
   _[2]=x^6-2*x^3*y^2-x^2*y^3+y^4
   _[3]=-x^5+y^2
[2]:
   1,1,2
sage: F[1][2]
x^6-2*x^3*y^2-x^2*y^3+y^4

Python

>>> from sage.all import *
>>> f
9*x^16-18*x^13*y^2-9*x^12*y^3+9*x^10*y^4-18*x^11*y^2+36*x^8*y^4+18*x^7*y^5-18*x^5*y^6+9*x^6*y^4-18*x^3*y^6-9*x^2*y^7+9*y^8
>>> f.parent()
Singular
>>> F = f.factorize(); F
[1]:
   _[1]=9
   _[2]=x^6-2*x^3*y^2-x^2*y^3+y^4
   _[3]=-x^5+y^2
[2]:
   1,1,2
>>> F[Integer(1)][Integer(2)]
x^6-2*x^3*y^2-x^2*y^3+y^4

Genau wie im GAP Beispiel in GAP, können wir diese Faktorisierung berechnen ohne explizit die Singular-Schnittstelle zu nutzen. (Dennoch nutzt Sage im Hintergrund die Singular-Schnittstelle für die Berechnung.) Bitte geben Sie ein ohne ....::

Sage

sage: x, y = QQ['x, y'].gens()
sage: f = (9*y^8 - 9*x^2*y^7 - 18*x^3*y^6 - 18*x^5*y^6 + 9*x^6*y^4
....:     + 18*x^7*y^5 + 36*x^8*y^4 + 9*x^10*y^4 - 18*x^11*y^2 - 9*x^12*y^3
....:     - 18*x^13*y^2 + 9*x^16)
sage: factor(f)
(9) * (-x^5 + y^2)^2 * (x^6 - 2*x^3*y^2 - x^2*y^3 + y^4)

Python

>>> from sage.all import *
>>> x, y = QQ['x, y'].gens()
>>> f = (Integer(9)*y**Integer(8) - Integer(9)*x**Integer(2)*y**Integer(7) - Integer(18)*x**Integer(3)*y**Integer(6) - Integer(18)*x**Integer(5)*y**Integer(6) + Integer(9)*x**Integer(6)*y**Integer(4)
...     + Integer(18)*x**Integer(7)*y**Integer(5) + Integer(36)*x**Integer(8)*y**Integer(4) + Integer(9)*x**Integer(10)*y**Integer(4) - Integer(18)*x**Integer(11)*y**Integer(2) - Integer(9)*x**Integer(12)*y**Integer(3)
...     - Integer(18)*x**Integer(13)*y**Integer(2) + Integer(9)*x**Integer(16))
>>> factor(f)
(9) * (-x^5 + y^2)^2 * (x^6 - 2*x^3*y^2 - x^2*y^3 + y^4)

Schnittstellen#

GP/PARI#

GAP#

Singular#

Maxima#