Yeni Başlayanlar İçin Julia Programlama Eğitimi

Julia nasıl kurulur ve çalıştırılır? 

Julia’yı kurmak kolaydır. Julia web sitesinin bu sayfasından işletim sisteminize uygun yükleyiciyi indirin ve Julia’yı sistem PATH’ine ekleyen kutucuğu işaretleyin. Komut satırında julia yazıp aşağıdaki çıktıyı alıyorsanız, her şey yolunda demektir.

Julia programlama dilinin kurulumu ve çalıştırılması

Hem PyCharm hem de VSCode, kod renklendirme ve hata ayıklamayı destekleyen Julia eklentileri sunar. Ancak veri bilimciler genellikle JupyterLab içinde çalışmayı sevdiğinden, JupyterLab’e bir Julia çekirdeği eklemek de kolaydır. Terminalde julia istemine girdikten sonra şu iki satırı yazmanız yeterli:

using Pkg
add("IJulia")

Bu kod, sistemdeki Julia kurulumuna IJulia paketini ekler. Çalışan tüm JupyterLab oturumlarını yeniden başlatın; Launcher’da Julia seçeneğini görmelisiniz.

JupyterLab’de Julia’nın çalıştırılması

Temel Julia sözdizimi

Bu bölümde, değişkenler, veri türleri, operatörler, vektörler vb. dahil olmak üzere Julia sözdiziminin temellerini ele alacağız.

Operatörler  

Programlamada, belirli matematiksel veya mantıksal işlemleri temsil eden operatör adı verilen özel karakterler vardır. Aşağıda toplama, çıkarma, çarpma, bölme ve daha fazlası dahil en yaygın operatörleri göreceksiniz. 

Not: Julia’da yorumlar tek # karakteriyle yazılır. # sonrasına yazılan her şey (satır sonuna kadar) program tarafından yok sayılır.

# Addition in Julia
37 + 73

110

# Subtraction in Julia
17 - 19

-2

# Multiplication in Julia
29 * 33

957

# Division in Julia
22 / 7

3.142857142857143

# Backwards division in Julia, the above is equal to 0 / 5.
5 \ 0

0

# The remainder operator in Julia 
98456 % 23

16

# Raising to the power 2 (squaring)
(22 / 7) ^ 2

9.877551020408163

# Raising to the power 3 (cubing)
-7 ^ 3

-343

# Raising to the power 0.5 (square-rooting)
(355 / 133) ^ 0.5

1.633760365638372

Değişkenler

Programlamada bilgiyi depolamak için değişkenleri kullanırız. Değişkenler, bir bilgi parçasına bir ad aracılığıyla atıfta bulunmayı kolaylaştırır. Örneğin burada 73 sayısını a adlı bir değişkende, “Hello world!” dizgesini ise “word” değişkeninde saklıyoruz (Julia’nın farklı veri türlerine bir sonraki bölümde bakacağız). Komut satırında değişkenin adını yazmak, değerini yazdırır.

# Storing the number 73 in a variable a
a = 73
a

73

# Storing "Hello world!" in word
word = "Hello world!"
word

Hello world!

Tüm Julia operatörleri ve fonksiyonları değişkenlerde de aynı şekilde çalışır.

# Multiplying two numeric variables
a = 73
b = 37
a * b

2701

Değişken adlarında alt çizgi dahil her türlü alfasayısal karakteri kullanabilirsiniz. Ancak Julia’da adlandırma için belirli kurallar vardır. Değişken adları:

• lower_snake_case olmalıdır (küçük harf ve kelimeler alt çizgi ile ayrılır)
• bir sayı ile başlayamaz.

Julia’da veri türlerine giriş 

Veri türleri, bir değişkenin hangi değerleri alabildiğini ve hataya yol açmadan hangi tür matematiksel veya mantıksal operatörlerin kullanılabileceğini programa söyler. Julia’da çeşitli veri türleri vardır; aşağıda en temel olanlarını bulabilirsiniz.

Bir değişkenin veri türü typeof() fonksiyonu ile yazdırılabilir:

# Getting the type of 3.14
typeof(3.14)

Float64

Julia’da işlemleri gerçekleştirirken, farklı veri türlerinin sonuçlarına dikkat etmeniz gerekir. Örneğin, bir ondalıklı sayı ile bir tam sayıyı çarpmak bir ondalıklı sayı döndürür.

# Bank balance as an integer
balance = 100

# Interest rate as a float
interest_rate = 1.05

# Interest rate as a float
new_balance = balance * interest_rate

typeof(new_balance)

Float64

Tersine, dizgeler ile sayısal veri türlerinde işlem yapmak çoğunlukla hataya yol açar. Aşağıdaki gibi.

# Bank balance as an integer
balance = 100

# Interest rate as a string
interest_rate = “5%”

# Interest rate as a float
new_balance = balance * interest_rate

ERROR: MethodError:
no method matching *(::Int64, ::String)

Julia’da veri türlerini dönüştürme 

Julia’da, kutudan çıktığı haliyle gelen özel fonksiyonlarla farklı veri türlerini diğer türlere dönüştürmek mümkündür. Aşağıda Julia’da farklı veri türlerinin nasıl dönüştürüleceğini içeren bir tablo yer alıyor. 

Julia’da karakterler ve dizgelerle çalışma 

Önceki bölümde Julia’da karakter ve dizge veri türlerini gördük; bu bölümde yaygın karakter ve dizge işlemlerine derinlemesine bakacağız. Hatırlatma olarak, dizge; çift tırnak içinde yer alan, sıralı karakter serisi ya da bildiğimiz düz metindir. 

# A string is a series of characters
word = "Hello world!"
word

"Hello world!"

Çok satırlı bir dizge yazmak için üçlü tırnak kullanabilirsiniz:

multi_line = """
   This is a
   multi-line string.
"""
print(multi_line)

This is a
multi-line string.

Dizgelerden çeşitli yollarla bilgi ve öznitelik çıkarabilirsiniz. Örneğin, köşeli ayraçla indeksleme, konumlarına göre tek tek karakterleri veya karakter aralıklarını çıkarabilir. Bu örnekte 1:3, 1’den 3’e kadar (3 dahil) sayı dizisini ifade eder.

text = "Julia is a high-level, dynamic programming language"
# Extracting the first character in text based on its index
text[1]

'J': ASCII/Unicode U+004A (category Lu: Letter, uppercase)

# Extracting the first three characters in text based on its index
text[1:3]

"Jul"

Yukarıda ayraçların içine 1 koyduk ve ilk karakter döndü. Alternatif olarak özel begin operatörünü de kullanabilirsiniz:

# Extracting the first character in text with the begin operator
text[begin]

'J': ASCII/Unicode U+004A (category Lu: Letter, uppercase)

Bir dizgeden tek bir karakter çıkardığınızda, bunun veri türü Char olur.

# Extract the type of the fourth character
typeof(text[4])

Char

# Extract the type of the fourth character
typeof(text[4])

Ancak bir dizgeyi dilimleyip birden fazla karakter çıkardığınızda, çıktı yine bir dizgedir. 

# Extract the type of the first 5 characters
typeof(text[begin:5])

String

Yukarıda, metnin ilk beş karakterini dilimliyoruz. İki nokta üst üste işaretinin her iki yanındaki indekslerin dahil olduğunu unutmayın. Python’un aksine, negatif indeksler desteklenmez. Bunun yerine end operatörünü negatif bir sayıyla kullanırsınız. Örneğin, dizgenin sondan üçüncü karakterini almak için aşağıdakini yazabilirsiniz. 

# Third from the end of the string
text[end-2]

'a': ASCII/Unicode U+0067 (category Ll: Letter, lowercase)

Julia’da yaygın dizge işlemleri 

Bir dizgedeki karakter sayısını saymak için length() fonksiyonunu kullanabilirsiniz.

# Count the number of characters in a string
length(text)

51

Yaygın görevlerden biri de iki veya daha fazla dizgeyi birleştirmektir. Bunu, dizgeleri virgüllerle ayırarak string() fonksiyonuna geçirerek yapabilirsiniz.

# Creating one string from "Julia", "is", "awesome"
string("Julia ", "is ", "awesome!")

"Julia is awesome!"

Dizgeleri birleştirmek için * (çarpma) operatörünü de kullanabilirsiniz

# Creating one string by multiplying strings
"73 " * "is " * "the " * "best " * "prime."

"73 is the best prime."

Her iki yöntemde de kelimeler arasında boşluk bırakmayı unutmayın. Dizgeleri birleştirmenin bir başka yolu da bir dizgeyi birden çok kez tekrarlamaktır. Bunu ^ (üs alma) operatörüyle şöyle yaparsınız:

# Creating one string with the exponentiation operator
"Three times the fun!" ^ 3

"Three times the fun! Three times the fun! Three times the fun!"

Julia’da diziler 

Julia ve diğer dillerde yaygın bir diğer veri türü de Julia’da bu adla anılan dizilerdir (array). Diziler, [] köşeli ayraçlar içinde saklanan değer listeleridir. Boyutlarına göre farklı adlarla anılırlar. 

• Tek boyutlu dizilere vektör denir.
• İki boyutlu dizilere matris denir.
• Üç ve daha fazla boyutlu dizilere ise genel olarak dizi (array) denir.

Bu eğitimde yalnızca vektörlere odaklanacağız. Vektörler, aşağıda görüldüğü gibi öğeleri bir çift köşeli ayraç içine yazarak oluşturulabilir.

# Define a three-integer vector
x = [1, 2, 3]

3-element Vector{Int64}:
1
2
3

# Get the type of x
typeof(x)

Vector{Int64} (alias for Array{Int64, 1})

x vektörü, tek boyutlu bir dizinin takma adı olan Vector türüne sahiptir (çıktıda görülen alias for Array{In664, 1} ifadesinde belirtildiği gibi). Tüm öğeler Int64 veri türündedir. Ancak bu, her zaman tüm öğelerin aynı türde olması gerektiği anlamına gelmez. Örneğin, türleri farklı öğelerden oluşan bir vektör şöyle olabilir. 

# Define a vector with various data types
array = [1, "Hello", 22/7]

3-element Vector{Any}:
1
"Hello"
3.142857142857143

Gördüğünüz gibi, küme parantezleri içindeki Any veri türü, birden fazla veri türünü temsil eder. Hatta vektörlerin içine vektörler bile koyabilirsiniz.

# Define a vector with various data types, including another vector
array = [1, 2, 3, ["Hello", 73]]

4-element Array{Any,1}:
1
2
3
Any["Hello", 73]

length() fonksiyonu, dizilerde de dizgelerde olduğu gibi çalışır; dizinin içindeki öğe sayısını sayar.

# Get the length of a vector
length(array)

3

İndeksleme kuralları da benzer şekilde işler — burada dizideki ilk ve ikinci öğeleri indeksliyoruz.

# Get the first element of a vector
array = [1, "Hello", 22/7]
array[begin]

1

# Get the last element of a vector
array[end-1]

"Hello"

Boolean operatörler ve sayısal karşılaştırmalar 

Programlama dilleri mantığı uygulamak için Boolean değerleri kullanır. Bir Boolean yalnızca iki değer alabilir: true veya false. Boolean değerleri, sayısal karşılaştırmalar ve Boolean operatörleriyle çalışırken özellikle kullanışlıdır. Önce sayısal karşılaştırmalara bakalım.

Julia’da sayısal karşılaştırma operatörleri

Aşağıdaki tabloda, Julia’da en yaygın kullanılan sayısal karşılaştırma operatörlerini bulacaksınız. Örneklerde göreceğiniz üzere, sayısal karşılaştırma operatörleriyle Boolean’ları, sayısal nesneleri ve daha fazlasını karşılaştırabilirsiniz.  Dikkat edin; küçük/büyük eşittir için bir veya iki sembol kullanabilirsiniz. Tek sembollü sürümü kullanmak için \le ardından TAB ya da \ge ardından TAB yazın.

Julia’da Boolean operatörleri

Sayısal karşılaştırma operatörlerinin dışında, ve/veya gibi Boolean operatörleri vardır. Bunlar iki veya daha fazla Boolean ifadeyi tek bir ifadede birleştirmek için kullanılabilir. Aşağıda en yaygın Boolean operatörlerini ve kullanım biçimlerini bulacaksınız. 

Orta seviye Julia sözdizimi

Julia’da koşullu ifadeler

Boolean değerleri ve operatörleri kullanarak koşullu ifadeler yazabilirsiniz. Örneğin, bir şey true olarak değerlendirilirse — bir işlem yap; false ise başka bir işlem yap. Koşullu ifadelere if/else ifadeleri de denir. Yazımı şöyledir:

if true
   print("Do something")
else
   print("Do something else")
end

if anahtar sözcüğünden sonraki koşul true olarak değerlendirildiğinde if bloğu, aksi halde else bloğu çalıştırılır. Bu örnek bir sayının çift mi tek mi olduğunu kontrol eden bir koşulu gösterir.

number = 5

if number % 2 == 0
   print("The number is even")
else
   print("The number is odd")
end

The number is odd

if’ten sonraki ifadede, sayının 2’ye bölündüğünde kalanının 0 olup olmadığını kontrol etmek için % modül operatörünü kullanıyoruz. 5’in 2’ye bölümünden kalan 1 olduğundan, ifade false olur. Bu nedenle else kısmı çalışır. Şimdi, Boolean operatörleri ve koşullu ifadeler bilgisini kullanarak bir sayının pozitif, negatif veya sıfır olup olmadığını kontrol eden bir program yazalım. 

number = 0

if number > 0
   print("The number is positive.")
elseif number == 0
   print("The number is equal to zero.")
else
   print("The number is negative.")

end

The number is equal to zero.

Yeni bir koşulu elseif ile ekliyoruz. İki veya daha fazla koşulu belirli bir sırayla kontrol etmemiz gerektiğinde elseif kullanırız. 

For döngüleri 

Programlamada for döngüsü, bir dizinin (dizge, vektör, tuple, küme vb.) her bir öğesi üzerinde sırayla gezinmek ve işlemler yapmak için kullanılır. Julia’da for döngüsünün sözdizimi basittir. Örneğin, bir vektörün her bir öğesini yazdıran bir döngü oluşturalım:

languages = ["Julia", "Python", "R"]

for lang = languages
   println(lang)

end

Julia
Python
R

For döngüsü for anahtar sözcüğüyle başlatılır. Ardından geçici bir değişken adı seçeriz. Bu durumda, değerini languages vektörü boyunca ilerlerken değiştiren lang’i seçiyoruz. Sonra da = atama operatöründen sonra adını yazarak languages üzerinde dolaştığımızı belirtiriz.

Döngü içinde, println() fonksiyonunu kullanarak, lang geçici değişkeniyle temsil edilen languages’ın her bir öğesini yazdırıyoruz. lang’in geçici değişken olarak adlandırılmasının nedeni, döngü bittiğinde erişilememesidir.

Not: print() ile println() arasındaki fark, println()’ın öğeleri yeni satıra yazdırmasıdır.

Şimdiye kadar öğrendiklerinizin hepsini for döngülerinin içinde kullanabilirsiniz. Örneğin, 10 tam sayıdan oluşan bir dizi oluşturalım ve sadece tek sayıları yazdıralım:

integers_vector = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

for i = integers_vector
   # Print only odd numbers
   if i % 2 == 1
       println(i)
   end
end

1
3
5
7
9

Hem for döngüsünü hem de if ifadesini end ile kapatmayı unutmayın.

Dizgelerde de dolaşabilirsiniz; çünkü onlar da birer dizidir. Burada örneğin "Julia" dizgesindeki her harfi yazdırıyoruz.

for letter = "Julia"
   println(letter)

end

J
u
l
i
a

Julia’da paket yükleme 

Kullandığımız tüm operatörler (+, -, *, ^), fonksiyonlar (print(), println(), typeof()) ve anahtar sözcükler (for, if, else) Julia kurulumu ile birlikte gelir. Ancak kurulumdaki kod, tüm sorunlarımızı çözmeye yetmez. Ek işlevsellik için araçlar ve fonksiyonlar yüklemek üzere paketlere ihtiyacımız var. Paketler, (diğer programcılar tarafından) önceden yazılmış ve Julia kurulumumuza ekleyebileceğimiz, belirli sorunları çözmemize yardımcı olan kod kütüphaneleridir.

Örneğin, CSV dosyalarındaki bilgileri işlemek için bize yardımcı olacak DataFrames ve CSV adlı iki paketi yükleyeceğiz. Şöyle yapılır:

using Pkg
Pkg.add("DataFrames")
Pkg.add("CSV")

Pkg sınıfı, global Julia paket yöneticisidir. add() fonksiyonu, kuruluma yeni paketler ekler. Kütüphanelerden tüm fonksiyon adlarını içeri aktarmak için, betiklerimizin başında using anahtar sözcüğüyle içe aktarırız.

using DataFrames
using CSV

Bir sonraki bölümde bu fonksiyonları kullanacağız.

DataFrame’lere başlangıç 

DataFrame, Julia, Python veya R gibi veri bilimi dillerinde tablolarla çalışmak için tasarlanmış özel bir veri türüdür. Tabloları saklamak için en popüler dosya biçimi CSV’dir (virgülle ayrılmış değerler). DataFrame kütüphanesi, bu tür dosyaları yüklemek ve içlerindeki bilgileri işlemek için gerekli araçlara sahiptir.

CSV dosyalarını içe aktarma

Bu eğitimde diamonds veri setini içe aktaracağız. diamonds.csv dosyası şöyle görünür:

Diamonds veri setine buradan erişin

İlk satır başlık satırıdır ve sütun adlarını içerir. Bunu CSV ve DataFrames paketlerini kullanarak yükleyelim.

# Load in the diamonds DataFrame
diamonds = DataFrame(CSV.File("data/diamonds.csv"))
typeof(diamonds)

DataFrame

CSV.File()’a CSV dosyasının yolunu veriyoruz; bu da DataFrame() fonksiyonuna aktarılıyor. typeof() çıktısı işlemin başarılı olduğunu gösterir.

Basit veri manipülasyonu 

Yeni bir DataFrame aldığınızda ilk yapacağınız şey, nasıl göründüğünü görmek için birkaç satırını yazdırmaktır. Bunu first() fonksiyonuyla yapabilirsiniz.

# Print the first 7 rows of diamond
first(diamonds, 7)

7 × 10 DataFrame

Diamonds veri setinin ilk 7 satırı

first() fonksiyonu, bir DataFrame’in ilk n satırını döndürür. Gördüğümüz üzere 6 sayısal ve 3 kategorik (metin) sütun var. Julia DataFrame’lerinde indeks de bir sütun olarak sayılır. 

first() ile benzer çalışan bir de last() fonksiyonu vardır. Adından tahmin edebileceğiniz gibi, son n satırı getirir.

Bir diğer kullanışlı fonksiyon size()’dır. Bir DataFrame’in satır ve sütun sayısını yazdırır.

# Print the dimensions of diamonds
size(diamonds)

(10000, 10)

Bizdeki, 10 bin satır ve 10 sütuna sahip (indeks dahil). 10 bin satırı çıplak gözle incelemek zor olduğundan, veri setimizdeki sütunların dağılımını anlamak için özet istatistikler kullanırız. Bunu yapmak için describe() fonksiyonunu kullanırız

# Summary statistics of diamonds using describe()
describe(diamonds)

10 × 7 DataFrame

describe() fonksiyonunun çıktısı

Çıktı 7 sütunlu bir özet tablosudur. Minimum, maksimum, ortalama ve medyan sütunları yalnızca sayısal sütunlara uygulanır. eltype sütununda, diamonds’taki her sütunun veri türlerini görebilirsiniz. String ifadelerinin yanındaki sayılar, o sütundaki en uzun dizgenin uzunluğunu ifade eder.

DataFrame’den tek tek sütunları seçmek için aşağıdaki sözdizimini de kullanabilirsiniz.

# Extracting the first 10 rows of the cut column
diamonds[:, :cut][begin:10]

10-element PooledArrays.PooledArray{String15,UInt32,1,Array{UInt32,1}}:

"Ideal"
"Ideal"
"Ideal"
"Premium"
"Fair"
"Premium"
"Very Good"
"Ideal"
"Ideal"
"Premium"

Köşeli ayraç içindeki ilk iki nokta tüm satırları seçer. Ardından, virgül ve başka bir iki noktadan (tırnaksız) sonra sütun adını belirtiriz. Daha sonra, dönen dizi üzerinde indeksleme yaparak ilk on satırı seçeriz. Yukarıdaki kodu daha da basitleştirmek için, ilk on satırı doğrudan ilk köşeli ayraçlar içinde de seçebiliriz:

# Extracting the first 10 rows of the cut column
diamonds[1:10, :carat]

10-element PooledArrays.PooledArray{String15,UInt32,1,Array{UInt32,1}}:

"Ideal"
"Ideal"
"Ideal"
"Premium"
"Fair"
"Premium"
"Very Good"
"Ideal"
"Ideal"
"Premium"

Birden fazla sütun seçmek için sütun adlarını (iki nokta ile) bir liste içinde birleştirip köşeli ayraçlara koyun.

# Extracting the first 5 rows of the cut, carat, price columns
diamonds[1:5, [:carat, :cut, :price]]

5 × 3 DataFrame

Diamonds veri setinin ilk 5 satırı ve 3 sütunu

Şimdi describe() fonksiyonunu yalnızca sayısal sütunlarda çalıştıralım

# Running describe on numeric columns only
describe(diamonds[:, [:carat, :depth, :table, :price, :x, :y]])

describe()’ın yalnızca sayısal sütunlarda çalıştırılması

Bir sütuna göre artan sırayla sıralanmış DataFrame’i görmek için sort() fonksiyonunu kullanın:

# Sort diamonds and see the first 5 rows
sorted_diamonds = sort(diamonds, :price)
first(sorted_diamonds, 5)

Sıralanmış özet tablo

Azalan sırayla sıralamak için, sütun adını order() fonksiyonu ile sarmalayın.

# Sort diamonds in descending order and see the first 5 rows
sorted_diamonds = sort(diamonds, order(:price, rev=true))
first(sorted_diamonds, 5)

Azalan sırada sıralanmış özet tablo

Harika! Artık DataFrame’leri yükleyebilir ve temel veri keşfi yapabilirsiniz.

Julia hakkında daha fazlasını öğrenin 

Julia nispeten genç bir programlama dili olsa da, dili öğrenmek için şimdiden bolca kaynak mevcut. İşte becerilerinizi geliştirecek bazıları:

• Julia’nın yükselişi — 2022’de öğrenmeye değer mi?
• MATLAB’dan Julia’ya geçiş
• Julia dahil tüm veri araç ve teknolojilerini kapsayan kısa referanslarımızı inceleyin
• Introduction to Julia kursumuza göz atın