python - 从文件的一部分快速读取格式化数据(Gmsh 网格格式)

Question

我维护a little Python package在用于网格表示的不同格式之间进行转换 à la

这些文件可能会变得很大，因此在使用 Python 读取它们时，高效地读取它们很重要。

最常用的格式之一是 msh来自 Gmsh .不幸的是，它的数据布局可以说不是最好的。示例文件:

$MeshFormat
2.2 0 8
$EndMeshFormat
$Nodes
8
1 -0.5 -0.5 -0.5
2  0.5 -0.5 -0.5
3 -0.5  0.5 -0.5
4  0.5  0.5 -0.5
5 -0.5 -0.5  0.5
6  0.5 -0.5  0.5
7 -0.5  0.5  0.5
8  0.5  0.5  0.5
$EndNodes
$Elements
2
1 4 2 1 11 1 2 3 5
2 4 2 1 11 2 5 6 8
$EndElements

• 对于$Nodes:

  第一个数字 (8) 是要跟随的节点数。

  在每个节点行中，第一个数字是索引(格式的一部分实际上不需要，呃)，然后是三个空间坐标。

  到目前为止，我还没有想出比 for 循环中的 islice 更好的东西，它非常慢。

# The first line is the number of nodes
line = next(islice(f, 1))
num_nodes = int(line)
#
points = numpy.empty((num_nodes, 3))
for k, line in enumerate(islice(f, num_nodes)):
    points[k, :] = numpy.array(line.split(), dtype=float)[1:]
    line = next(islice(f, 1))
assert line.strip() == '$EndNodes'

• 对于 $Elements:

  第一个数字 (2) 是后面的元素数。

  在每个元素行中，第一个数字是索引，然后是元素类型的枚举(4 是四面体) .然后是此元素的整数标记数(此处每种情况下均为2，即1 和11) .对应于元素类型，此行中的最后几个条目对应于构成元素的 $Node 索引 - 在四面体的情况下，最后四个条目。

  由于标记的数量可能因元素而异(即，行与行)，就像元素类型和节点索引的数量一样，每行可能有不同数量的整数。

  <

对于 $Nodes 和 $Elements，如果能帮助我们快速读取这些数据，我们将不胜感激。

Answer 1

这是一个基于 NumPy 的有点奇怪的实现:

f = open('foo.msh')
f.readline() # '$MeshFormat\n'
f.readline() # '2.2 0 8\n'
f.readline() # '$EndMeshFormat\n'
f.readline() # '$Nodes\n'
n_nodes = int(f.readline()) # '8\n'
nodes = numpy.fromfile(f,count=n_nodes*4, sep=" ").reshape((n_nodes,4))
# array([[ 1. , -0.5, -0.5, -0.5],
#   [ 2. ,  0.5, -0.5, -0.5],
#   [ 3. , -0.5,  0.5, -0.5],
#   [ 4. ,  0.5,  0.5, -0.5],
#   [ 5. , -0.5, -0.5,  0.5],
#   [ 6. ,  0.5, -0.5,  0.5],
#   [ 7. , -0.5,  0.5,  0.5],
#   [ 8. ,  0.5,  0.5,  0.5]])
f.readline() # '$EndNodes\n'
f.readline() # '$Elements\n'
n_elems = int(f.readline()) # '2\n'
elems = numpy.fromfile(f,sep=" ")[:-1] # $EndElements read as -1
# This array must be reshaped based on the element type(s)
# array([  1.,   4.,   2.,   1.,  11.,   1.,   2.,   3.,   5.,   2.,   4.,
#    2.,   1.,  11.,   2.,   5.,   6.,   8.])