Sympy执行关系运算时如何返回布尔类型的结果？

在使用sympy.physics.units模块进行带单位的数值比较时，直接使用关系运算符（>、<、==等）会返回未求值的关系表达式，而非预期的布尔值，示例如下：

>>> import sympy.physics.units as u
>>> 10*u.cm > 20*u.mm
10*centimeter > 20*milimeter

解决方法 #

方法1：使用simplify直接对关系表达式求值 #

这是最简便的方案，调用Sympy内置的simplify函数处理关系表达式，会自动完成单位换算并返回布尔结果：

>>> import sympy.physics.units as u
>>> from sympy import simplify
>>> simplify(10*u.cm > 20*u.mm)
True
>>> simplify(10*u.cm < 20*u.mm)
False

方法2：统一单位后提取数值比较 #

如果需要更可控的单位换算逻辑，可以先将两个量转换为相同单位，再提取数值部分进行比较：

>>> import sympy.physics.units as u
>>> length_a = 10 * u.cm
>>> length_b = 20 * u.mm
>>> # 统一转换为毫米单位
>>> a_mm = u.convert_to(length_a, u.mm)
>>> b_mm = u.convert_to(length_b, u.mm)
>>> # args[0] 提取带单位量的数值部分
>>> a_mm.args[0] > b_mm.args[0]
True

注意：两种方法都要求比较的两个量量纲一致，否则会抛出错误，符合物理运算规则。

原理解释 #

Sympy作为符号计算库，默认不会对关系运算直接求值，而是返回关系表达式对象用于后续的符号推导。只有主动调用求值类函数（如simplify）、或手动转换为纯数值后，才会得到布尔类型的比较结果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alex Naoki