SudoDEM系列教程：从准备到安装

SudoDEM基于Linux平台开发，提供 Ubuntu发行版（14.04～18.04）的二进制安装（压缩）包，解压即可使用，无需root权限，不向系统核心目录写入文件，完全“绿色”。项目后期会提供Singularity容器的二进制包，用于任何Linux发行版。

if 你是编程新手 or Linux新手：
  建议先尝试使用编译的二进制包
  请继续阅读本文
else:
  可直接下载源代码进行编译
  你可以快速跳过本文

如果你能非常容易地看懂上面代码块表达的意思，那么你可以继续往下看，否则，请直接拖到文章末尾点赞。

使用SudoDEM，你只需要掌握最基本的Linux系统知识和Python编程技巧。本文将介绍这些必备知识。首先，请准备Linux系统，推荐Ubuntu 14~18；你可以通过以下方案获得Linux系统：

  • Windows上安装虚拟机（Windows重度用户，体验Linux）
  • Windows 10开启Linux子系统（Windows重度用户，体验Linux）
  • 安装与Windows并存的多系统（需要重启电脑切换系统）
  • 安装单一系统，如深度Deepin（Windows轻度用户）
  • 安装单一系统，如Ubuntu（Linux重度用户）

[Linux最基础命令]

下面以Ubuntu系统为例（不同Linux发行版（如CentOS）命令可能稍有不同），介绍几个最为基本的命令和快捷方式：

  • 打开终端（terminal，即命令行窗口）：CTRL+ALT+T
  • 安装软件到系统：sudo apt-get install package 或者sudo apt install package
  • 显示当前路径（工作目录）：pwd
  • 改变路径（工作目录）：cd directory

路径/目录directory可以是相对路径或绝对路径。

其中，绝对路径是以Linux根目录（/）开始，比如：/bin，/home/sway等。为了方便访问用户目录（如/home/sway/），系统给出了用户目录的缩写目录，表示为~；～就等价为前述/home/sway。注意， Linux系统下可以存在不同用户的用户目录，但~符号只表示当前登录用户（账号）的用户目录；并且，当前用户对其他用户的用户目录不具有访问权限。值得一提的是，Linux是天然多用户系统，即允许多个用户同时登录同一系统（但有各自的运行环境，这些配置保存在各自的用户目录下；注：“同时登录”不是访问同一桌面）。比如用户sway已经登录系统进行工作，用户SC则可以通过网络（如ssh远程登录命令）进入系统工作；不同用户互不干扰（除了抢占硬件资源，比如大家都在用SudoDEM跑计算）。 相对路径就是基于某一特定目录。严格意义上讲，基于根目录的路径也可以叫做相对路径。因为，永远没有绝对（）。除了根目录标记（/）和用户目录标记（～）外，有两个特定的符号用于相对路径（一个点.和两个点..）。一个点（.）代表当前工作路径，也就是用pwd执行后看到的路径；两个点（..）则代表相对当前路径的上一级目录。 比如 cd ../sub表示切换路径到上一目录的子目录 sub下；cd ../../表示切换到上一目录的上一目录；cd ./sub切换到当前目录下的子目录 sub，当然一般直接敲cd sub即可。 运行可执行文件（程序）prog：prog or ./path/prog。假如prog可被终端识别，即prog已被加入到了系统搜索路径（一般是PATH环境变量），只需要敲可执行文件名即可（比如前述cd就是系统命令，已在系统默认搜索路径里）。否则，需要加prog的路径（这里./表示执行该文件）。

强制结束终端程序运行：CTRL+C

$> sudo apt−get install python−numpy
$> pwd
$> cd /home/
$> sudodem3d

[Python 2.7]

Python与C++混合编程是目前计算软件的主流趋势。其中，Python主要扮演接口调用作用，实现快速建模；而繁重的核心计算部分则由底层C++编写的计算模块实现。SudoDEM目前仍然使用Python 2.7版本，后续项目开发升级会使用Python 3.0+版本。需要指出的是，Python 3是Python 2的全面升级，并不向下兼容，但在SudoDEM中，我们只需要最基本的功能（基本语法依然一致）。以下Python脚本展示了最为基本的入门知识。 

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import math # import the module math which includes some basic math functions

# we have numbers
a = 2 # integer number
b = 5
c = 2.0 # float number
d = a/b # the value is an integer
e = c/b # float number
print a, d, e # print the values of a, d and e to the terminal

#we have strings
a = 'abc' # we can assign any type of values to any type of variables
b = "this is a 'Python' script."
print a, b

#we have list, tuple and dict to store and manage the above basic primitives
c = [1,2,3,'ss'] # a list
d = (1,2,3,'ss') # a tuple
c[0] = 5 # change the first item in the list c, and the index starts from 0.
d[0] = 5 # failed! a tuple is constant, which is the distinguishing property from a list
d={1:22,2:33,4:'ssss','w':123} #a dict: 1, 2, 4 and 'w' are keys of the dict, and 22, 33, 'ssss' and 123 are the corresponding values.
print d[1], d[4], d['w']

# we initialize two objects c and d for storing data at a for loop later
c = list() # an empty list
d = dict() # an empty dict
#test expression
if 1>2:
    print "1 is greater than 2, really?"
else:
    if 2 in [1, 2, 3]: # if 2 is in the list [1, 2, 3]
        #ok, let's start a for loop
        for i in range(5): # equal to for i in [0, 1, 2, 3, 4]
            print i # you can see what's going on in the for loop
            # we append some data to a list c and a dict d
            c.append(math.cos(i)*10 + 2.0**5) # we append the value of 10*cos(i) + 2.0^5 to the list c. We use the math function cos from the module math.
            if i not in d.keys(): # if i is not a key or index of the dict d. 
                d[i] = str(i)

#we can capsule our commands by a function
def GoodJob(input_number, keyword1 = 1, keyword2 = True):
    if keyword2: # that is if keyword2 == True
        print "the input number is", input
    input_number += keyword1 # i.e., the value of input_number is updated to input_number + keyword1
    return input_number # we can return the value
    
# call the function
a = GoodJob(2) # a = 3, with print info 'the input number is 3'
b = GoodJob(3, keyword1 = 5, keyword2 = False) # b = 8, without print info.

安装SudoDEM

[二进制安装包]

在SudoDEM项目网站(https://sudodem.github.io)的Download页面下载最新的二进制安装包。或者直接到SudoDEM的Github仓库（https://github.com/SudoDEM/SudoDEM/releases）下载编译的二进制包。

将二进制包解压到本地目录（如用户目录/home/xxx/），得到以下文件目录（SudoDEM3D为例）：

通过用户配置文件.bashrc（/home/xxx/.bashrc），将可执行文件sudodem3d的路径（/home/xxx/SudoDEM/bin）加入到环境变量PATH:

PATH=${PATH}:/home/xxx/SudoDEM/bin

[脚本自动编译安装]

Here is a video that may guide you to compile SudoDEM. You can copy the command lines directly from this video.

非root权限编译安装是SudoDEM推荐安装方式。与Windows显著不同的是，Linux下向系统安装软件，会把软件的各个部分安装到系统的对应目录。比如编译的二进制会安装到bin目录（如/bin），动态链接库（为了开发等原因会把独立功能的模块编译成单独的二进制文件库，主程序根据需要动态调用该库文件）安装到lib（如 /lib）等。安装简便，但卸载可能出现问题。用sudo权限向系统安装软件（一般通过sudo apt install package），往往会附加安装一些依赖库（已存在略过）；在卸载软件时，如果选择同时卸载依赖库，那么可能导致其他软件不能正常工作（需要的依赖库被卸载）。选择非root权限安装，可以有许多好处：避免上述卸载问题、可以编译和使用特定版本的依赖库（不使用系统的）、系统更加轻量。 最新SudoDEM代码中提供了一键编译安装脚本（shell脚本），直接在终端执行即可自动下载第三方依赖库的源代码进行编译安装。首先，从SudoDEM代码仓库下载源代码，文件结构如下：

其中，文件INSTALL提供了详细安装说明，包括一键编译安装和分布手动编译安装。然后，新建第三方依赖库编译目录 3rdlib、SudoDEM2D和SudoDEM3D的编译目录build2d和build3d（按需）、SudoDEM的本地安装目录sudodeminstall，最终文件目录结构如下：

编译安装操作在scripts目录下进行，该目录包含了安装脚本如下：

第一步，安装第三方库：

./install3rdlibs.sh

如果当前系统没有安装必要的编译工具，该脚本会自动安装，并需要输入管理员密码。第三方库包括Boost、Eigen、libQGLViewer和Minieigen，SudoDEM2D和3D共用，只需编译安装一次。 第二步，安装SudoDEM程序（以SudoDEM3D为例）：

./firstCompile_SudoDEM3D.sh

注意：该脚本只用于首次编译安装；如果更改了SudoDEM的代码，只需到编译目录(build2d或build3d)执行make install即可重新编译安装。如果在SudoDEM源代码文件目录中增加了cpp文件，则需要重新cmake （即cmake ../SudoDEM3D）。