有哪些關於 Python 在建築中的應用和教程？

12-20

最好有實例

謝邀 @hat600，談談體會。Python最近比較火啊，好像編程入門都不用學C++了大家直接上手Python，不過也確實方便。其實筆者感覺使用Rhino+Grasshopper+GH其它插件基本可以覆蓋參數化設計/數字建造的大部分方面，能用到Python的都是很少的內容了。受筆者的眼界所限，只談Rhino+Python好了。

Rhino+GH的特點是易上手，易理解；界面直觀；有大量輪子(插件)可以用。缺點是只能面向過程編程。而Python沒有編程基礎的話上手還有些困難，優點是靈活度高，可以面向對象編程。

對於Python語法，比如可以去Codecademy：Learn to code上學習，一個互動式在線平台。

對於RhinoPython，其實McNeel已經給出不少資料了：
Python scripting for Rhino and Grasshopper [McNeel Wiki]
其中提到的Designalyze，有視頻有源碼，可惜需翻牆。
這本RhinoPythonPrimer也有很多例子。
中文資料在Shaper3D有一些。戳：Rhino腳本與開發-Rhino(犀牛)中國技術支持與推廣中心

我其實比較常用GhPython | Grasshopper，使得Python代碼可以集成到Grasshopper里。這樣寫代碼時互動性強些，而且它可以方便的調用Grasshopper演算法。

以上是涉及編程的內容。掌握RhinoPython不僅需要了解Python語法，還需要對幾何的原理Nurbs和Mesh有深入理解。如果能精通RhinoPython的話，Rhino肯定也可以異常熟練了。

下面從CAD/CAM來談建築吧，編程可以輔助設計，比如創造形體，比如目標優化。可以輔助分析，比如分析光照視線通風等等。可以輔助建造，設計節點，設計加工刀路等等。

說到造型的話，algorithmic design這個網站還挺有意思，不少案例都是Python的代碼。目標優化(Optimization，或者叫數學規劃)也值得一書，計算機科學裡有很多搜索演算法用於此類問題。GH裡面Galapagos是個暴力優化器，Kangaroo能解決特定幾何問題，除此外有時Coding還是需要的。但在很多方面，其實都有插件了，沒太大必要用Python自己造輪子。比如設計加工刀路這件事，當然可以自己寫編譯器把幾何信息翻譯成GCODE，但是也是有RhinoCAM, Silkworm, KUKA|prc之類的GH插件，直接可以做到。當然，有時這些插件辦不到的事情，還就得自己Coding。

確實有些東西如果沒有相應插件的話，用GH很難做出來的，比如MultiAgent System，就必須自己寫class了。最後貼張圖，筆者用做過的小設計用RhinoPython建模和模擬的。這個用Grasshopper比較難所以選擇了用Python，兩百多行而已。

2016.02.18更新

最近在做一些computation和optimization的內容，發現grasshopper裡面的python奇慢無比，借google調查了一下，有些結論。

首先說Rhino，根據論壇上McNeel公司的人的說法：
(Does Rhino 5 use all 6 cores on 6 core processors?)

Rhino is not a "multi-threaded" application. It does split off a few minor processes to other cores but nothing major. That"s because modeling is a serial process. Modeling has to be done "in order".

所以RhinoSDK基本上不提供multi-thread的用法。
GH基於Rhino，按論壇上的說法也是基本上不支持multi-thread的。

那麼GH裡面的python是不是就沒辦法開多線程了呢？
理論上是可以的：
ghPython – New component and parallel modules

但是用沒有用呢，我是沒看過比較好的實例。
個人感覺原因是：

普通的geometric operation靠現在的CPU計算能力基本上是可以滿足的，最多等5min。所以剛需並不高。
確實需要並行計算的是更大型的計算量，比如optimization。GH自帶的galapagos, 還是第三方比如octopus或者goat這種優化解算器。而這些又都是打包好的模塊，無法在python裡面用上面文章裡面的並行計算模塊調用…… （所以python裡面的並行真的很雞肋啊）
單純的optimization又不需要依賴於Rhino平台，直接在Rhino外面操作即可。

那是不是設計geometry的optimization就沒辦法做了呢？
其實不是的，雖然目前沒有見到特別好的解決方案，之前做research的一個組用的方法是：
在Rhino外面操作，然後把geometry通過obj導入回來，或者實時傳遞點坐標在Rhino裡面重建Mesh。

最後，我同時在嘗試遷移至Dynamo平台。
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原答案：
一堆感謝不點讚，你們這些壞人！
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正式答題。這應該是我在知乎上第一個涉及專業相關的問題，慢慢答。

（其實昨日看成在建築方面的「應用」……一激動遂Mark之。剛才仔細一看是問「教程」……那麼敝人就兼顧著都說一點，簡單介紹一下這方面內容在建築中的前沿領域都在做什麼。）

首先，Python的語言教程其實很多，像 @馬逸東西說的Codecademy。
另外還有Udacity和Coursera上面的。現在MOOC類課程很多，隨便找一下就有。側重點有些是語言本身的性質，有些偏應用。（Udacity作為工業界類MOOC，實用性非常強。）

個人還是首推自家學校在EdX上開的這門：
Introduction to Computer Science and Programming Using Python

其他的基本教程直接從@馬逸東西的答案里找即可。

既然是建築相關，一般離不開Rhino。
下面來說一下Python和Rhino的關係。

Python其實有很多版本，Rhino因為是win平台起家而且用了很多.NET的內容，在python的選擇上自然也是依託.NET的IronPython。
所以，大家說的Rhino中的Python，其實就是IronPython。

這個在安裝Rhino的時候會安裝一個，也可以自己下載最新版本然後替換。

Rhino裡面的Python用法有二：其一為不藉助grasshopper的pythonscript，有簡單的IDE可以debug和step；其二為Grasshopper裡面的python component，只有一個寫script的小窗口，只能test，不能debug。（至於怎麼用external editor寫code，這又是另外一個故事了，暫且按下不表。）

Ghsshopper裡面的寫script的原生component有兩個，C#和VB，是David Rutten直接寫的，與GH和Rhino整合非常好。Python這貨，其實是個領養的娃娃。由於不會賣萌，初期很不受待見。後來修修補補才差不多，但還是有點不堪大用。

rhinoscriptsyntax和Rhino是兩套東西，一個用GUID，一個用實體的Geometry。這兩個娃什麼區別呢？GUID呢，全稱其實是globally unique identifier，可以理解為一個geometry的名字。就像你叫小明，你哥哥叫小萌，比你多個草字頭，代表不是一個人。但你們的媽媽可以一邊喊「小萌快回來吃飯啦」，一邊跑去揪著你的耳朵把你拎回家來。兩種操作，結果都是你們回來吃飯了。（誰讓媽媽喊你回來你不聽話，活該！）

用名字當然很簡單，省時省力，但有些人沒有名字，只能動手……於是就會出現兩種混用的情況。會很亂，也非常容易出錯。

另外就是如果和GH的component混用，GH自帶的數據結構處理起來也比較麻煩。一般的做法是全都flat過再接入。出來的也是list的數據類型。這樣對很多初學者來說，會一定程度上限制class的用法。我見過的即使是ETH內部人寫的script，也都是function為主，很少用class。

但是最麻煩的問題還不是這個。

由於GH其實是個圖形編程平台，其實大部分的建模都可以用GH的component本身解決。即使像「循環」這類問題，也有HoopSnake和Anemone可以一定程度上解決，只要你邏輯能理清。

所以最需要coding的問題是component解決不了而有沒有人開發相關插件的問題。這個在research裡面很常見。比如上學期上一門optimisation的課，裡面要實現一個Michell Truss 的參數化控制，於是就有了這個東西：

（另外半邊是Kramaba的優化，中間粉色的是Goat的optimiser，不重要。）
結果就是一個可以改變參數批量化產生各種Michell Truss的東西：

這還只是比較簡單的用法，整個script從構思到實現大概用時半天多。但真正複雜的項目一個是規模大，一個是用到的數學多。而作為一個好用的程序語言，最重要的一方面就是有足夠多的外接library提供各種函數可以用。

可python最重要的一個數學函數庫NumPy在IronPython里不能調用……不能調用……不能調用……（現在可以在x86的Rhino裡面用了，所以裝了x64版本Rhino的孩子們，再去裝一個吧。O(∩_∩)O）於是當初就是各種問題，各種不好用。

C#就沒有這個問題，本身支持也好。GSD那邊MDes項目的Technology項目主要就是用C#，估計也跟其教授當初開始涉足這方面時候Python太挫有關……

############### 我是分割線 #############

但是，python由於其語言本身簡潔有力，很多好的特性，其發展是很有前景的。而且ETH的Gramazio Kohler Research （就是那個各種機械臂的dfab，現在併入國家出錢支持的NCCR。）以及Block Research Group里，用python的也不少。（我是不會告訴你們最出名的那個搭建磚墻的項目的原始code就是python寫的，見下。）

因為代碼量真的小很多……而且支持越來越完善。故大家現在依然在用。

但是……（對，「但是君」又來了……）他們大多數都是在用純的pythonscript，更有甚者因為是做結構優化和計算，只要輸出點陣文件即可，所以連rhino環境都不用。
比如這個算用Force Density算網格的（用Mathematica也可以實現，但Rhino裡面的python真的是不可以呢。）：
The force density method ? BLOCK blog

關於Block Research Group和dfab在做什麼，各位自己看網站：
BLOCK Research Group
dfab | NCCR Digital Fabrication

瑞士這是在國家出錢做建造，美帝都望塵莫及，我們目前是真心是追不上啊……

這些是我目前了解的建築方面最前沿的應用。但是教程呢，是真心沒有的。出教程的都是已經成熟的內容，前沿research大家都在摸索，要教程難道要上帝視角么……

其他周邊方向，比如結構分析和計算，就和建築離得比較遠了。

至於其他領域應用，比如CAM之流，故事就很多了……@馬逸東西同學談的比較廣，有些細節和客觀事實有待推敲，但大體方向上問題不大。

P.S.
最後多說兩句。建築引入這套參數化思想和系統已經有10年有餘。開始都在專注與形式的複雜性，結果造出了很多結構奇葩的建築。現在已經進入一個可以把結構納入設計交互流程里來的時代，各種實時結構分析和優化軟體也如雨後春筍般出現。（其實也是因為computation ability提高的緣故。）

未來的發展肯定是具有物理特性的計算機模型。電腦里的建築也不再會是一個形式而已。個人覺得未來的建築師會越來越需要了解一定的結構知識。不一定會算，但要懂。

懂，你懂麼？（^_^）

國外有許多網站都有很棒的教程
下面有幾個推薦的

面向設計師的Python基礎教程 by 王大川
http://www.xuexiniu.com/thread-63124-1-1.html
清楚地講解python的基本指令與觀念

Plethora Project
http://www.plethora-project.com/education/2011/09/12/rhino-python-tutorials/
非常知名的網站

跟我讀『RhinoPython 101』系列視頻教學
http://bbs.shaper3d.com/thread-22775-1-1.html
將Rhino Python官方文件以視頻方式講解

Ezio Blasetti
http://code.algorithmicdesign.net/following/posts
於UPenn 等知名大學任教的教授個人網站

digital [sub] stance
Posts about python on Digital [Sub]stance

Designalyze
http://designalyze.com/software/python

看到樓上好多回答，說明大家都挺感興趣。 python在編程語言中算比較年輕的，但是由於跨平台能力非常強。寄生於各個宿主裡面。以前一般用javascript（rhino）t的地方或者MEL（maya裡面用的）或者VB （catia裡面）等等都開始注入了python，更別提計算機領域裡面各種其他的應用甚至互聯網開發也都用起了python。

因此學習與掌握python對編程是非常有幫助的，而且確實也比較容易，如樓上莫個樓主所說的可以用200多行完成一個小case。

除非你是想用可視化圖形話的編程語言比如grasshoper 之類。如果你想學一門真正的計算機語言用於建築。那麼用python是比較好的選擇。尤其是對於計算機語言沒有任何基礎的學員。對於有編程基礎的學員我的建議是從java入手，比如processing之類的。

以上提到了三種語言，加上以前的javascript 是四種。

現在說說教程，我最近接觸了 rhino的python，我讀的是這本： Python scripting for Rhino and Grasshopper [McNeel Wiki] 這是基於以前javascript的教程基層上改寫成python教程的。
另外maya的python我學的是 http://help.autodesk.com/view/MAYAUL/2015/ENU/?guid=Python_Python_in_Maya 也是以前MEL現在注入了python。

從我舉例來看，你就看出python如何強勢了。

另外在我自己的ikuku主頁上我也會寫一些關於計算機語言如何應用在建築裡面的例子。不多，但是如果你們想跟我探討或者什麼的，非常歡迎。文章 |

馬海東
圖書 |

馬海東

有一個，叫《跟我一起讀RhinoPython101》有視頻和書籍可在網上下載，我正在學。 @貓無忌說的那個包瑞清博士寫的《學習python——做個有編程能力的設計師》也能學，是專註於景觀和規劃的，而且門檻有點高，沒有Python語言基礎看不懂的。
景觀用編程來做很合適的，因為他們要處理大量的數據，這些工作讓電腦來做就最好不過了。

FreeCAD,你搜一下就出來了.開源軟體,可以用Python編程繪圖建模,也可以用傳統的方法繪圖,除了有建築設計模式還有其他的模式.軟體可以下載教程和實例.

然而目前在實際工作中並沒有什麼鳥用.純娛樂向

撲通跪下了、現在建築師都來搶我們程序員的飯碗了么？

樓上的通通都給我讓開。這貓多人竟然一個都答不對，還好我讀書多。
這個剛好前段時間逛書店，讓我大吃一鯨，有個景觀的寫了幾大本書，嚇得我哦。
仔細一看，人家是一個博士，我瞬間覺得心安理得了。這幾本書如下：
《編程景觀》、《學習Python-做個有編程能力的設計師》、《ArcGIS下的Python編程》和《摺疊的程序》
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這裡是正兒八經的景觀專業的在搶程序員的飯碗案例，我大致翻了一下，代碼太多了。不想看，畢竟我是用c#的結構設計獅，專業不對口。

程序員代表來搶回飯碗了。我是CS專業，python沒問題，問題是不熟悉庫。在RH的GH上寫過一些程序，感覺GH還行，不過GH內插件缺少文檔，使用不方便，有時候覺得還不如自己寫一個插件。我沒看過樓上各位說的書，我猜大部分都是叫你怎麼把編程引入建築設計中？如果你和我一樣是CS的，我猜官方手冊和google基本能搞定。
最後吐槽以下，不覺得RH+GH跑起來很慢嗎？自己的設計掛在GH上，GH掛在RH上，RH還不能在伺服器上跑，沒有linux版本，稍微大一點的程序就要等很久。有人有在伺服器上跑GH的經驗嗎，求介紹？