如何在SymPy中利用hints参数阻止doit()计算特定子表达式？

你遇到的问题是：调用expr.doit()时，积分被计算的同时Commutator也被展开了，但你希望保留Commutator的[A,B]形式，只计算积分部分。

解决方案 #

直接在doit()中传入commutator=False的hint参数即可实现需求，修改后的代码如下：

from sympy import *
from sympy.physics.quantum import Commutator

A,B = symbols('A B', commutative=False)
x = symbols('x')

expr = 1 + Integral(Commutator(A,B),(x,0,2))

# 传入commutator=False的hint
result = expr.doit(commutator=False)
print(result)

运行后会得到期望的输出：

1 + 2*[A, B]

原理说明 #

SymPy中不同类型的未求值对象（比如Integral、Commutator）的doit()方法会各自处理传入的hints参数：

• Commutator的doit逻辑：源码中Commutator类的doit()方法会检查是否存在commutator这个hint，当该hint设为False时，会直接返回自身，不执行展开操作。
• Integral的doit逻辑：Integral的doit()方法不受commutator hint的影响，依然会正常计算积分结果。

为什么之前的尝试无效？ #

• 使用deep=False：这个参数会让doit()不递归处理子表达式，导致积分也不会被计算，所以得到的是未求值的原表达式。
• 用UnevaluatedExpr包裹Commutator：UnevaluatedExpr的doit()方法会自动解开包裹并触发内部对象的doit()，所以Commutator还是会被展开。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者DeafIdiotGod