python - f2py，返回数组的 Python 函数(向量值函数)

Question

在下面的 Python 中，我有五个函数包含在 func 返回的数组中，我必须集成它们。该代码调用使用 f2py 生成的外部 Fortran 模块:

import numpy as np
from numpy import cos, sin , exp
from trapzdv import trapzdv
def func(x):
    return np.array([x**2, x**3, cos(x), sin(x), exp(x)])

if __name__ == '__main__':
    xs = np.linspace(0.,20.,100)
    ans =  trapzdv(func,xs,5)
    print 'from Fortran:', ans
    print 'exact:', np.array([20**3/3., 20**4/4., sin(20.), -cos(20.), exp(20.)])

Fortran 程序是:

      subroutine trapzdv(f,xs,nf,nxs,result)
          integer :: I
          double precision :: x1,x2
          integer, intent(in) :: nf, nxs
          double precision, dimension(nf) :: fx1,fx2
          double precision, intent(in), dimension(nxs) :: xs
          double precision, intent(out), dimension(nf) :: result
          external :: f 
          result = 0.0
          do I = 2,nxs
            x1 = xs(I-1)
            x2 = xs(I)
            fx1 = f(x1)
            fx2 = f(x2)
            result = result + (fx1+fx2)*(x2-x1)/2
          enddo
          return
      end 

问题是 Fortran 只集成了 func(x) 中的第一个函数。查看打印结果:

from Fortran: [ 2666.80270721  2666.80270721  2666.80270721  2666.80270721  2666.80270721]
exact: [  2.66666667e+03   4.00000000e+04   9.12945251e-01  -4.08082062e-01 4.85165195e+08]

一种解决方法是修改 func(x) 以返回给定的值在函数数组中的位置:

def func(x,i):
    return np.array([x**2, x**3, cos(x), sin(x), exp(x)])[i-1]

然后更改 Fortran 例程以使用两个参数调用该函数:

      subroutine trapzdv(f,xs,nf,nxs,result)
          integer :: I
          double precision :: x1,x2,fx1,fx2
          integer, intent(in) :: nf, nxs
          double precision, intent(in), dimension(nxs) :: xs
          double precision, intent(out), dimension(nf) :: result
          external :: f 
          result = 0.0
          do I = 2,nxs
            x1 = xs(I-1)
            x2 = xs(I)
            do J = 1,nf
                fx1 = f(x1,J)
                fx2 = f(x2,J)
                result(J) = result(J) + (fx1+fx2)*(x2-x1)/2
            enddo
          enddo
          return
      end 

哪个有效:

from Fortran: [  2.66680271e+03   4.00040812e+04   9.09838195e-01   5.89903440e-01 4.86814128e+08]
exact: [  2.66666667e+03   4.00000000e+04   9.12945251e-01  -4.08082062e-01 4.85165195e+08]

但是这里 func 被调用了 5 次以上(在实际情况下 func有超过300个函数，所以它会被调用300次以上)。

• 有没有人知道更好的解决方案来让 Fortran 识别 func(x) 返回的所有数组？换句话说，让 Fortran 将 fx1 = f(x1) 构建为一个包含 5 个元素的数组，对应于 func(x) 中的函数。

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OBS:我正在使用 f2py -c --compiler=mingw32 -m trapzdv trapzdv.f90

进行编译

Answer 1

不幸的是，您无法将数组从 python 函数返回到 Fortran 中。为此你需要一个子例程(意味着它是用 call 语句调用的)，而这是 f2py 不允许你做的事情。

在 Fortran 90 中，您可以创建返回数组的函数，但这同样不是 f2py 可以做的事情，尤其是因为您的函数不是 Fortran 函数。

您唯一的选择是使用循环解决方法，或者重新设计您希望 python 和 Fortran 交互的方式。