在此专栏的前文中，我介绍过像 Maxima 这样的软件包，它们可以用来解决符号数学问题。有几个软件包可以进行这些类型的计算。在本文中，我将讨论 Xcas/Giac。Xcas 是该系统的 GUI 界面。Giac 是命令行程序，提供对核心引擎的访问。Xcas 具有处理符号代数、二维和三维图形、电子表格和统计的功能。它甚至有自己的编程语言，您可以使用它来添加您自己的额外功能。虽然您可以使用 Xcas 自带的默认界面，但您也可以将 CAS（计算机代数系统）引擎作为共享库链接到您自己的 C++ 代码。

软件包适用于许多不同的 Linux 发行版，但它们通常无法通过默认的软件包管理系统获得。例如，在 Ubuntu 中，您需要添加一个指向 Xcas 主页的 APT 源。然后您可以使用以下命令将其安装在您的系统上

sudo apt-get install giac python-giacpy

一旦安装完成并启动，Xcas 会询问您想要在什么模式下工作。您可以从电子表格、CAS、编程或几何中选择。每当您在 Xcas 中启动新会话时，您都会得到相同的初始界面。如果您想稍后更改它，请选择“Cfg→常规配置”菜单选项。这将弹出一个新窗口，您可以在其中选择“级别”选项。如果您选择 CAS 选项，您将看到图 1 中所示的起始窗口。

图 1. 这是 CAS 模式下的打开窗口。

要打开具有相同级别的新选项卡，请单击“文件→新建会话”菜单项。您还可以使用菜单命令打开任何可用级别或模式的新选项卡。不过，它们有点难找。例如，您可以使用“电子表格→新建电子表格”菜单项获得新的电子表格。

Xcas 中可用的功能太多了，无法在如此短的文章中解释所有功能的运作方式，但我将尝试介绍一些最有趣的部分。

让我们先看看命令级别。它的操作形式类似于 Maple 或 Mathematica 中的工作表。您从第一个空命令行开始，输入您想要评估的数学表达式。按 Enter 键运行命令，在新窗格中显示输出，并创建一个新的命令行，并将光标放在那里，准备好输入您的下一个命令。对于任何有少量经验的人来说，这种风格都应该很舒适。

窗口底部的键盘面板为您提供了您可能在命令中使用的常用元素的选择。如果您不需要使用它，您可以通过单击会话窗口顶部的 Kbd 按钮来删除该窗格。

可用命令的库非常庞大。幸运的是，您可以通过单击“Cmds”菜单项找到其中的大部分。在这里，您可以找到几个不同区域的部分，例如复数、群论、微积分或概率。

当您开始进行任何类型的科学计算时，没有哪个系统拥有您可能需要的一切。这意味着您需要能够添加您自己设计的新功能。使用 Xcas，您可以通过单击“Prg→新建程序”菜单项来创建新函数。这将弹出一个新窗口，您可以在其中定义名称、参数、局部变量和返回值。一旦您对这些设置感到满意并单击“确定”按钮，您将获得一个新的程序窗格，其中包含为您准备好的模板。然后您可以添加新功能所需的任何其他代码。

图 2. 您可以在 Xcas 中创建自己的函数。

编程窗格中有菜单选项可以帮助您了解编程结构的语法，例如循环、条件语句和 IO。在 Xcas 中，函数需要先编译才能使用。当您单击编程窗格中的“确定”按钮时，会发生此编译步骤。如果存在任何错误，您将在输出窗格中收到一条消息。如果没有错误，您将收到“编译成功”消息。

您可以将会话中的图形内联包含。如果您想要一个通用的图形窗格，请单击“Geo→新建 2d 图形”或“Geo→新建 3d 图形”菜单项。这将为您提供一个图形窗格以及一个关联的命令窗格，您可以在其中输入您想要绘制的绘图命令。如果您绘制了特定项目，您可以选择“Geo”菜单部分中的其他项目之一。例如，如果您想要绘制函数图形，您可以转到“Geo→图形→函数”。这将弹出一个新窗口，您可以在其中输入您想要绘制的函数，以及自变量的限制。当您单击“确定”时，您将在当前会话中内联绘制图形。

图 3. 绘制函数图形非常容易。

图 4. 图形以内联方式显示在您的会话中。

Xcas 旨在与其他 CAS 软件进行良好的交互。考虑到这个想法，您可以导入和导出使用几种不同格式的工作表也就不足为奇了。Xcas 可以很好地处理 Maple 和 Mu PAD 文件格式。它还可以处理 TI 计算器（如 TI-89 或 Voyage 200）使用的文件格式。有了这种类型的支持，您应该能够与许多其他人分享您的工作。

使用 Xcas，您可以在您拥有的几乎任何系统上工作。您可以使用您的 Linux 系统完成大量工作，然后您可以在您的 Android 或 Apple 设备上继续这项工作，甚至可以使用您的德州仪器计算器。虽然界面有点令人困惑，并且学习曲线相当陡峭，但不可否认 Xcas 的功能非常强大。