Grasshopper与Python，如何高效协同工作？-杰瑞科技汇

Python 是 Grasshopper 的“超能力”开关，Grasshopper 本身是一个强大的可视化编程工具，但通过 Python，你可以突破其内置组件的限制，实现几乎任何你能想到的复杂功能。

（图片来源网络，侵删）

下面我将从几个方面详细解释：

核心关系：Python 在 Grasshopper 中的角色

Grasshopper 的核心是可视化节点图，你通过拖拽组件（如 Line, Circle, Move）并用线连接它们来定义数据流和算法，这个系统非常直观，但对于处理复杂的逻辑、外部数据源或高性能计算时，可能会遇到瓶颈。

这时,Python 就派上用场了，Grasshopper 提供了一个名为 Script 的组件，允许你直接在节点图中编写和执行 Python 代码，主要有两种类型的 Script 组件：

Python Script (Python Script): 这是较新、更推荐的组件，它有输入和输出端，可以直接与 Grasshopper 的数据结构（如列表、点、曲线等）进行交互，性能更好，调试也更方便。
Python Script (Eval Python): 这是一个较旧的组件，功能相对有限，主要用于执行一段独立的 Python 代码，其与 Grasshopper 数据的交互不如前者直观。

核心思想： 你可以把 Grasshopper 看作一个“舞台”，各种内置组件是“基础演员”，而 Python Script 组件则是你请来的“超级外援”，它能执行任何复杂的任务，并将结果（如新的几何体、数据列表、逻辑判断）交还给舞台上的其他演员。

（图片来源网络，侵删）

为什么要在 Grasshopper 中使用 Python？（优势）

a. 突破内置组件的限制

Grasshopper 的组件库虽然强大，但并非万能，Python 可以让你：

实现复杂算法：编写一个自定义的物理模拟、遗传算法、路径寻找算法等，这些在 Grasshopper 中用内置组件实现会非常困难。
处理复杂的数学和逻辑：当你需要 if/else/for/while 等复杂的控制流时，几行 Python 代码比搭建一大堆逻辑组件要清晰得多。

b. 强大的数据处理能力

Python 拥有 NumPy, Pandas, Scikit-learn 等强大的科学计算和数据分析库，你可以：

导入和分析大型数据集：从 CSV、Excel 或数据库中读取数据，进行分析、清洗和转换，然后将结果用于驱动你的设计。
进行机器学习：训练一个模型来预测某些设计参数，或根据用户偏好生成设计方案。

c. 与外部软件和 API 交互

这是 Python 最强大的功能之一，你可以通过 Python 连接到几乎任何其他软件或在线服务。

与其他 BIM/建模软件交互：使用 Revit API 或 ArchiCAD API 通过 Python 来读取/修改 BIM 模型。
与 Rhino 的底层功能交互：Rhino 本身就是用 C++ 编写的，它提供了丰富的 API，通过 Python，你可以直接调用 Rhino 的底层命令，访问和修改对象的所有属性，这是 Grasshopper 组件无法做到的。
网络请求：从网站上获取数据（如天气、地图、交通信息）来影响你的设计。
数据库操作：将设计结果存入数据库或从数据库中查询历史数据。

d. 代码复用和模块化

你可以将常用的 Python 功能封装成一个函数，然后在不同的 Grasshopper 定义中重复使用，这比复制粘贴一大堆组件要高效得多，也更容易维护。

e. 提升性能

对于某些计算密集型任务,使用 Python（特别是结合 NumPy 进行向量化计算）可能会比使用大量单个的 Grasshopper 组件更快。

如何在 Grasshopper 中使用 Python？（基本操作）

安装 Python 环境：
- 确保你的电脑上安装了 Python，Grasshopper 不会自带 Python，你需要自己安装。
- 强烈推荐从 Anaconda 安装，因为它自带了 NumPy, Pandas 等常用科学计算库，省去了很多配置麻烦。
安装 rhinoinside 库：
- 这个库是让 Python 能够与 Rhino 和 Grasshopper 通信的关键，打开你的命令行或 Anaconda Prompt，运行：
```
pip install rhinoinside
```
在 Grasshopper 中使用 Python Script 组件：
- 在 Grasshopper 中添加一个 Python Script 组件。
- 你会看到 in 和 out 端口，右键点击端口可以添加输入或输出变量。
- 双击组件,会打开一个代码编辑器窗口。
编写代码（一个简单示例）：
- 目标：输入一个点列表，将每个点沿着 Z 轴向上移动 10 个单位。
- Grasshopper 端口：
  - 在 in 端口添加一个输入，命名为 points，类型设为 Point。
  - 在 out 端口添加一个输出，命名为 moved_points，类型设为 Point。
- Python 代码：
```
# rhinoinside 必须在脚本最开始导入
import rhinoinside
# 导入 Rhino SDK
import rhinoscriptsyntax as rs
import scriptcontext as sc
# 输入变量 'points' 是一个 Rhino.Geometry.Point3d 的列表
# 输出变量 'moved_points' 也应该是一个 Point3d 的列表
# 定义一个移动向量
translation_vector = (0, 0, 10)
# 使用列表推导式创建新的点列表
moved_points = [point + translation_vector for point in points]
# 将结果赋值给输出变量
# Grasshopper 会自动从这个变量中获取数据
moved_points = moved_points
```
- 工作原理：
  - import rhinoinside：让 Python 环境能够“看到”Rhino。
  - import rhinoscriptsyntax as rs：提供类似 RhinoScript 的便捷命令。
  - import scriptcontext as sc：提供对当前 Rhino 文档和 Grasshopper 上下文的访问。
  - points：这个变量名必须与你在 in 端口定义的变量名完全一致，Grasshopper 会自动将传入的几何数据（点列表）转换成 Python 可以识别的 Rhino.Geometry.Point3d 对象列表。
  - [... for point in points]：这是 Python 的列表推导式，简洁高效。
  - point + translation_vector：Rhino.Geometry.Point3d 对象支持直接的向量加法。
  - moved_points = moved_points：将计算结果赋值给 out 端口对应的变量名，Grasshopper 就能接收这个结果。

何时选择 Grasshopper，何时选择 Python？

这是一个关键问题,它们不是互相替代，而是互补的。

场景	推荐工具	原因
快速原型、探索性设计	Grasshopper	直观、视觉化，能立即看到参数变化的结果，非常适合创意探索。
重复性的几何操作	Grasshopper	阵列、放样、偏移等，用组件连接比写代码更快。
复杂逻辑、条件判断	Python	`if/else/for/while` 等结构在代码中更清晰。
处理外部数据	Python	读取文件、API、数据库等，Python 是不二之选。
高性能计算/数值模拟	Python	结合 `NumPy`, `Numba` 等库，性能远超 Grasshopper 组件。
需要调用特定软件 API	Python	如 Revit, Dynamo, ArcGIS 等，Python 是通用的桥梁。
需要封装和复用复杂功能	Python	将复杂逻辑打包成函数，便于管理和在不同项目中调用。

Grasshopper 和 Python 的结合，是计算设计领域的一对黄金搭档。

Grasshopper 提供了“骨架”和“界面”：它定义了你的设计流程和参数化逻辑，让你能够直观地操控和可视化。
Python 提供了“肌肉”和“大脑”：它处理那些 Grasshopper 无法胜任的复杂任务，无论是算法、数据还是外部集成。

学会使用 Python 来扩展 Grasshopper，意味着你不再仅仅是一个“组件使用者”，而是成为了“工具创造者”，能够真正地将你的设计思想转化为现实，极大地拓宽了你的设计可能性。

Grasshopper与Python，如何高效协同工作？

核心关系：Python 在 Grasshopper 中的角色