如何让SymPy输出表达式时使用变量的Python名称而非符号名？

1. 让表达式显示Python变量名而非LaTeX符号 #

要实现输出variable1/variable2而非\alpha/\beta，可以通过自定义SymPy打印器，将符号对象映射到对应的Python变量名，同时处理导数变量z的显示：

实现代码 #

import sympy
from sympy.printing.str import StrPrinter

# 定义变量与导数
variable1, variable2, x = sympy.symbols(r'\alpha \beta x')
y = sympy.Function(r'y')(x)
z = sympy.Derivative(y, x, 1)

# 建立符号/导数对象与变量名的映射
symbol_map = {
    variable1: 'variable1',
    variable2: 'variable2',
    z: 'z'
}

# 自定义打印器
class CustomPrinter(StrPrinter):
    def __init__(self, symbol_map, **kwargs):
        super().__init__(**kwargs)
        self.symbol_map = symbol_map

    def _print_Symbol(self, expr):
        return self.symbol_map.get(expr, super()._print_Symbol(expr))

    def _print_Derivative(self, expr):
        return self.symbol_map.get(expr, super()._print_Derivative(expr))

# 封装打印函数
def print_with_vars(expr):
    printer = CustomPrinter(symbol_map)
    print(printer.doprint(expr))

# 求解并测试打印
expr1 = x + y - variable1
expr2 = x - y - variable2
solutions = sympy.solve([expr1, expr2], x, y, dict=True)

print_with_vars(solutions[0][x])  # 输出：variable1/2 + variable2/2
print_with_vars(z)                # 输出：z

2. 生成适配NumPy的Python代码 #

SymPy提供两种方式生成可直接用于NumPy的代码：

方式1：生成纯代码字符串 #

使用pycode函数将表达式转换为NumPy兼容的代码，需先将符号替换为变量名形式的SymPy符号：

from sympy.printing.pycode import pycode

# 替换符号为变量名形式
numpy_expr = solutions[0][x].subs({
    variable1: sympy.Symbol('variable1'),
    variable2: sympy.Symbol('variable2')
})

print(pycode(numpy_expr))  # 输出：(variable1 + variable2)/2

方式2：生成可调用的NumPy函数 #

使用lambdify直接生成能接收NumPy数组的函数：

import numpy as np

# 生成接收variable1、variable2的NumPy函数
numpy_func = sympy.lambdify((variable1, variable2), solutions[0][x], 'numpy')

# 测试调用
print(numpy_func(np.array([1,2]), np.array([3,4])))  # 输出：[2. 3.]

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mphon