c - gsl_vector_get() 在 printf() 中返回错误值-6ren

c - gsl_vector_get() 在 printf() 中返回错误值

转载作者：太空宇宙更新时间：2023-11-04 07:51:25

我正在尝试使用 gsl 编写牛顿求解器.这是一个包含两个方程的系统，采用笛卡尔坐标 (x, y) 并将它们转换为两个角度(用于我正在构建的机器人 ARM 项目；这些角度被发送到步进电机以将效应器移动到笛卡尔输入坐标).

这是我的功能:

int
calc_angles(gsl_vector* coords, gsl_vector* result_angles)
{
    const gsl_multiroot_fdfsolver_type* T;
    gsl_multiroot_fdfsolver* s;

    int status;
    size_t i, iter = 0;
    const size_t n = 2;

    // coordinates whose's angles is to be found
    struct rparams p = { gsl_vector_get(coords, 0), gsl_vector_get(coords, 1) };
    gsl_multiroot_function_fdf f = { &coords_f,
                                     &coords_df,
                                     &coords_fdf,
                                     n, &p};

    // TODO: calculate inital guess
    double angles_init[2] = { 140.0*M_PI/180.0, 30*M_PI/180.0 };
    gsl_vector* angles = gsl_vector_alloc(n);

    gsl_vector_set(angles, 0, angles_init[0]);
    gsl_vector_set(angles, 1, angles_init[1]);

    T = gsl_multiroot_fdfsolver_gnewton;
    s = gsl_multiroot_fdfsolver_alloc(T, n);
    gsl_multiroot_fdfsolver_set(s, &f, angles);

    print_state(iter, s);

    do
    {
        iter++;
        status = gsl_multiroot_fdfsolver_iterate(s);

        print_state(iter, s);

        if(status) { break; }

        status = gsl_multiroot_test_residual(s->f, 1e-7);
    } while (status == GSL_CONTINUE && iter < 1000);

    printf("status = %s\n", gsl_strerror(status));
    print_state(iter, s);

    // store results in result_angles
    gsl_vector_memcpy(result_angles, angles);

    // sanity check
    if(gsl_vector_equal(result_angles, angles))
    {
        printf("Vectors are equal\n");
    }

    gsl_multiroot_fdfsolver_free(s);
    gsl_vector_free(angles);

    return GSL_SUCCESS;
}
//------------------------------------------------------------------------------
int
print_state(size_t iter, gsl_multiroot_fdfsolver* s)
{
    printf("iter = %3u x = % .6f % .6f "
           "f(x) = % .3e % .3e\n",
           iter,
           gsl_vector_get(s->x, 0),
           gsl_vector_get(s->x, 1),
           gsl_vector_get(s->f, 0),
           gsl_vector_get(s->f, 1) );

    // all good, return success
    return GSL_SUCCESS;
}

calc_angles 函数接受两个 vector ，一个是用于计算我正在寻找的角度的输入坐标，另一个是我要存储所述角度的 vector 。现在，这按预期工作，并且函数确实为我的输入笛卡尔坐标计算了正确的角度(我还没有实现输入读取函数；所以我使用硬编码值进行测试)。

这是我的问题:当我在主函数中调用 calc_angles 时，当我返回 main 并尝试打印结果角度时，它们不再与计算值匹配:

int
main(int argc, char* argv[])
{
    const size_t n = 2;
    // initialize vectors: input coords, initial guess, result angles
    gsl_vector* coords = gsl_vector_alloc(n);
    gsl_vector* result_angles = gsl_vector_alloc(n);
    gsl_vector_set(result_angles, 0, 0.0);  // set result angles to zero
    gsl_vector_set(result_angles, 1, 0.0);

    // TODO: read coordinates from input
    // get_coords(coords);
    gsl_vector_set(coords, 0, 0.0);
    gsl_vector_set(coords, 1, 8.6);

    // calc new angles
    if(calc_angles(coords, result_angles)) { printf("calc_angles worked"); }

    // output new angles
    printf("Calculated angles: alpha: % .6f, beta: % .6f\n",
           gsl_vector_get(result_angles, 0),
           gsl_vector_get(result_angles, 1) );

    // deallocate memory
    gsl_vector_free(coords);
    gsl_vector_free(result_angles);

    return 0;
}

这是程序的输出:

./bin/example_app 
iter =   0 x =  2.443461  0.523599 f(x) =  9.998e-02 -2.905e-01
iter =   1 x =  2.308197  0.897453 f(x) = -4.876e-02  8.863e-02
iter =   2 x =  2.336417  0.808354 f(x) = -2.295e-03  1.077e-02
iter =   3 x =  2.342411  0.799205 f(x) = -1.653e-05  2.539e-04
iter =   4 x =  2.342579  0.799014 f(x) = -2.884e-09  3.705e-06
iter =   5 x =  2.342582  0.799011 f(x) = -7.438e-15  5.048e-08
status = success
iter =   5 x =  2.342582  0.799011 f(x) = -7.438e-15  5.048e-08
Vectors are equal
Calculated angles: alpha:  2.443461, beta:  0.523599

您可以看到 alpha 和 beta 不再与计算值匹配。我使用 gdb 检查内存位置，值没有改变(所以 gsl_vector_memcpy() 确实工作正常)。所以我假设它是 printf 不起作用的东西。我错过了什么？

我是 gsl 新手。这是完整的源代码(为简单起见复制到一个文件中):

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <gsl/gsl_errno.h>
#include <gsl/gsl_math.h>
#include <gsl/gsl_sf.h>
#include <gsl/gsl_vector.h>
#include <gsl/gsl_matrix.h>
#include <gsl/gsl_multiroots.h>

// constants
const double LENGTH = 6.0;
const double TOL    = 1.0e-6;

// params struct
struct rparams
{
    double x, y;
};

// calculate the primary and secondary angles for the given coordinates in coords
int calc_angles(gsl_vector* coords, gsl_vector* result_angles);
int coords_f(const gsl_vector* angles, void* params, gsl_vector* f);
int coords_df(const gsl_vector* angles, void* params, gsl_matrix* J);
int coords_fdf(const gsl_vector* angles, void* params, gsl_vector* f, gsl_matrix* J);

// IO functions
int get_coords(gsl_vector* coords);

// helper/debug functions
int print_state(size_t iter, gsl_multiroot_fdfsolver* s);

int
main(int argc, char* argv[])
{
    const size_t n = 2;
    // initialize vectors: input coords, initial guess, result angles
    gsl_vector* coords = gsl_vector_alloc(n);
    gsl_vector* result_angles = gsl_vector_alloc(n);
    gsl_vector_set(result_angles, 0, 0.0);  // set result angles to zero
    gsl_vector_set(result_angles, 1, 0.0);

    // TODO: read coordinates from input
    // get_coords(coords);
    gsl_vector_set(coords, 0, 0.0);
    gsl_vector_set(coords, 1, 8.6);

    // calc new angles
    if(calc_angles(coords, result_angles)) { printf("calc_angles worked"); }

    // output new angles
    printf("Calculated angles: alpha: % .6f, beta: % .6f\n",
           gsl_vector_get(result_angles, 0),
           gsl_vector_get(result_angles, 1) );

    // deallocate memory
    gsl_vector_free(coords);
    gsl_vector_free(result_angles);

    return 0;
}

//------------------------------------------------------------------------------
int
calc_angles(gsl_vector* coords, gsl_vector* result_angles)
{
    const gsl_multiroot_fdfsolver_type* T;
    gsl_multiroot_fdfsolver* s;

    int status;
    size_t i, iter = 0;
    const size_t n = 2;

    // coordinates whose's angles is to be found
    struct rparams p = { gsl_vector_get(coords, 0), gsl_vector_get(coords, 1) };
    gsl_multiroot_function_fdf f = { &coords_f,
                                     &coords_df,
                                     &coords_fdf,
                                     n, &p};

    // TODO: calculate inital guess
    double angles_init[2] = { 140.0*M_PI/180.0, 30*M_PI/180.0 };
    gsl_vector* angles = gsl_vector_alloc(n);

    gsl_vector_set(angles, 0, angles_init[0]);
    gsl_vector_set(angles, 1, angles_init[1]);

    T = gsl_multiroot_fdfsolver_gnewton;
    s = gsl_multiroot_fdfsolver_alloc(T, n);
    gsl_multiroot_fdfsolver_set(s, &f, angles);

    print_state(iter, s);

    do
    {
        iter++;
        status = gsl_multiroot_fdfsolver_iterate(s);

        print_state(iter, s);

        if(status) { break; }

        status = gsl_multiroot_test_residual(s->f, 1e-7);
    } while (status == GSL_CONTINUE && iter < 1000);

    printf("status = %s\n", gsl_strerror(status));
    print_state(iter, s);

    // store results in result_angles
    gsl_vector_memcpy(result_angles, angles);

    // sanity check
    if(gsl_vector_equal(result_angles, angles))
    {
        printf("Vectors are equal\n");
    }

    gsl_multiroot_fdfsolver_free(s);
    gsl_vector_free(angles);

    return GSL_SUCCESS;
}

//------------------------------------------------------------------------------
int
coords_f(const gsl_vector* angles, void* params, gsl_vector* f)
{
    // extract c and y coordinates
    double x = ((struct rparams*) params)->x;
    double y = ((struct rparams*) params)->y;

    // extract input angles
    const double alpha = gsl_vector_get(angles, 0);
    const double beta  = gsl_vector_get(angles, 1);

    // calculate coordinates from angles
    const double x0 = gsl_sf_cos(alpha) + gsl_sf_cos(beta) - x / LENGTH;
    const double y0 = gsl_sf_sin(alpha) + gsl_sf_sin(beta) - y / LENGTH;

    // save results
    gsl_vector_set(f, 0, x0);
    gsl_vector_set(f, 1, y0);

    // all good, return success
    return GSL_SUCCESS;
}

//------------------------------------------------------------------------------
int
coords_df(const gsl_vector* angles, void* params, gsl_matrix* J)
{
    // extract input angle
    const double alpha = gsl_vector_get(angles, 0);
    const double beta  = gsl_vector_get(angles, 1);

    // calculate partial derivatives for Jacobian matrix
    const double df00 = -gsl_sf_sin(alpha);
    const double df01 = -gsl_sf_sin(beta);
    const double df10 =  gsl_sf_cos(alpha);
    const double df11 =  gsl_sf_sin(beta);

    // set Jacobian matrix
    gsl_matrix_set(J, 0, 0, df00);
    gsl_matrix_set(J, 0, 1, df01);
    gsl_matrix_set(J, 1, 0, df10);
    gsl_matrix_set(J, 1, 1, df11);

    // all good, return success
    return GSL_SUCCESS;
}

//------------------------------------------------------------------------------
int
coords_fdf(const gsl_vector* angles, void* params, gsl_vector* f, gsl_matrix* J)
{
    coords_f(angles, params, f);
    coords_df(angles, params, J);

    // all good, return success
    return GSL_SUCCESS;
}

//------------------------------------------------------------------------------
int
get_coords(gsl_vector* coords)
{
    // TODO: replace with platform specific code
    // read new coordinates from input
    float x, y;
    printf("Enter new X coordinate: ");
    scanf("%f", &x);
    printf("Enter new Y coordinate: ");
    scanf("%f", &y);

    // TODO: check for legal input bounds

    // store input in memory
    gsl_vector_set(coords, 0, x);
    gsl_vector_set(coords, 1, y);

    printf("x: %3.3f, y: %3.3f\n", x, y);
    // all good, return success
    return GSL_SUCCESS;
}

//------------------------------------------------------------------------------
int
print_state(size_t iter, gsl_multiroot_fdfsolver* s)
{
    printf("iter = %3u x = % .6f % .6f "
           "f(x) = % .3e % .3e\n",
           iter,
           gsl_vector_get(s->x, 0),
           gsl_vector_get(s->x, 1),
           gsl_vector_get(s->f, 0),
           gsl_vector_get(s->f, 1) );

    // all good, return success
    return GSL_SUCCESS;
}

最佳答案

简答:s -> x 存储求解器的状态，您不应使用输入数组 angles 来获取输出。这是我修复了一些小细节后你的代码的结果

iter =   0 x =  2.443461  0.523599 f(x) =  9.998e-02 -2.905e-01
iter =   1 x =  2.308197  0.897453 f(x) = -4.876e-02  8.863e-02
iter =   2 x =  2.336417  0.808354 f(x) = -2.295e-03  1.077e-02
iter =   3 x =  2.342411  0.799205 f(x) = -1.653e-05  2.539e-04
iter =   4 x =  2.342579  0.799014 f(x) = -2.884e-09  3.705e-06
iter =   5 x =  2.342582  0.799011 f(x) = -7.438e-15  5.048e-08
status = success
iter =   5 x =  2.342582  0.799011 f(x) = -7.438e-15  5.048e-08
calc_angles worked
Calculated angles: alpha:  2.342582, beta:  0.799011

这是实际的代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <gsl/gsl_errno.h>
#include <gsl/gsl_math.h>
#include <gsl/gsl_vector.h>
#include <gsl/gsl_matrix.h>
#include <gsl/gsl_multiroots.h>
#include <gsl/gsl_sf.h>

// constants
const double LENGTH = 6.0;
const double TOL    = 1.0e-6;

// params struct
struct rparams
{
    double x, y;
};

// calculate the primary and secondary angles for the given coordinates in coords
int calc_angles(gsl_vector* coords, gsl_vector* result_angles);
int coords_f(const gsl_vector* angles, void* params, gsl_vector* f);
int coords_df(const gsl_vector* angles, void* params, gsl_matrix* J);
int coords_fdf(const gsl_vector* angles, void* params, gsl_vector* f, gsl_matrix* J);

// IO functions
int get_coords(gsl_vector* coords);

// helper/debug functions
int print_state(size_t iter, gsl_multiroot_fdfsolver* s);

int
main(int argc, char* argv[])
{
    const size_t n = 2;
    // initialize vectors: input coords, initial guess, result angles
    gsl_vector* coords = gsl_vector_alloc(n);
    gsl_vector* result_angles = gsl_vector_alloc(n);
    gsl_vector_set(result_angles, 0, 0.0);  // set result angles to zero
    gsl_vector_set(result_angles, 1, 0.0);

    // TODO: read coordinates from input
    // get_coords(coords);
    gsl_vector_set(coords, 0, 0.0);
    gsl_vector_set(coords, 1, 8.6);

    // calc new angles
    if(!calc_angles(coords, result_angles)) { printf("calc_angles worked\n"); }

    // output new angles
    printf("Calculated angles: alpha: % .6f, beta: % .6f\n",
           gsl_vector_get(result_angles, 0),
           gsl_vector_get(result_angles, 1) );

    // deallocate memory
    gsl_vector_free(coords);
    gsl_vector_free(result_angles);

    return 0;
}

//------------------------------------------------------------------------------
int
calc_angles(gsl_vector* coords, gsl_vector* result_angles)
{
    const gsl_multiroot_fdfsolver_type* T;
    gsl_multiroot_fdfsolver* s;

    int status;
    size_t iter = 0;
    const size_t n = 2;

    // coordinates whose's angles is to be found
    struct rparams p = { gsl_vector_get(coords, 0), gsl_vector_get(coords, 1) };
    gsl_multiroot_function_fdf f = { &coords_f,
                                     &coords_df,
                                     &coords_fdf,
                                     n, &p};

    // TODO: calculate inital guess
    double angles_init[2] = { 140.0*M_PI/180.0, 30*M_PI/180.0 };
    gsl_vector* angles = gsl_vector_alloc(n);

    gsl_vector_set(angles, 0, angles_init[0]);
    gsl_vector_set(angles, 1, angles_init[1]);

    T = gsl_multiroot_fdfsolver_gnewton;
    s = gsl_multiroot_fdfsolver_alloc(T, n);
    gsl_multiroot_fdfsolver_set(s, &f, angles);

    print_state(iter, s);

    do
    {
        iter++;
        status = gsl_multiroot_fdfsolver_iterate(s);

        print_state(iter, s);

        if(status) { break; }

        status = gsl_multiroot_test_residual(s->f, 1e-7);
    } while (status == GSL_CONTINUE && iter < 1000);

    printf("status = %s\n", gsl_strerror(status));
    print_state(iter, s);

    // store results in result_angles
    gsl_vector_memcpy(result_angles, s -> x);

    // sanity check
    if(gsl_vector_equal(result_angles, angles))
    {
        printf("Vectors are equal\n");
    }

    gsl_multiroot_fdfsolver_free(s);
    gsl_vector_free(angles);

    return GSL_SUCCESS;
}

//------------------------------------------------------------------------------
int
coords_f(const gsl_vector* angles, void* params, gsl_vector* f)
{
    // extract c and y coordinates
    double x = ((struct rparams*) params)->x;
    double y = ((struct rparams*) params)->y;

    // extract input angles
    const double alpha = gsl_vector_get(angles, 0);
    const double beta  = gsl_vector_get(angles, 1);

    // calculate coordinates from angles
    const double x0 = gsl_sf_cos(alpha) + gsl_sf_cos(beta) - x / LENGTH;
    const double y0 = gsl_sf_sin(alpha) + gsl_sf_sin(beta) - y / LENGTH;

    // save results
    gsl_vector_set(f, 0, x0);
    gsl_vector_set(f, 1, y0);

    // all good, return success
    return GSL_SUCCESS;
}

//------------------------------------------------------------------------------
int
coords_df(const gsl_vector* angles, void* params, gsl_matrix* J)
{
    // extract input angle
    const double alpha = gsl_vector_get(angles, 0);
    const double beta  = gsl_vector_get(angles, 1);

    // calculate partial derivatives for Jacobian matrix
    const double df00 = -gsl_sf_sin(alpha);
    const double df01 = -gsl_sf_sin(beta);
    const double df10 =  gsl_sf_cos(alpha);
    const double df11 =  gsl_sf_sin(beta);

    // set Jacobian matrix
    gsl_matrix_set(J, 0, 0, df00);
    gsl_matrix_set(J, 0, 1, df01);
    gsl_matrix_set(J, 1, 0, df10);
    gsl_matrix_set(J, 1, 1, df11);

    // all good, return success
    return GSL_SUCCESS;
}

//------------------------------------------------------------------------------
int
coords_fdf(const gsl_vector* angles, void* params, gsl_vector* f, gsl_matrix* J)
{
    coords_f(angles, params, f);
    coords_df(angles, params, J);

    // all good, return success
    return GSL_SUCCESS;
}

//------------------------------------------------------------------------------
int
get_coords(gsl_vector* coords)
{
    // TODO: replace with platform specific code
    // read new coordinates from input
    float x, y;
    printf("Enter new X coordinate: ");
    scanf("%f", &x);
    printf("Enter new Y coordinate: ");
    scanf("%f", &y);

    // TODO: check for legal input bounds

    // store input in memory
    gsl_vector_set(coords, 0, x);
    gsl_vector_set(coords, 1, y);

    printf("x: %3.3f, y: %3.3f\n", x, y);
    // all good, return success
    return GSL_SUCCESS;
}

//------------------------------------------------------------------------------
int
print_state(size_t iter, gsl_multiroot_fdfsolver* s)
{
    printf("iter = %3ld x = % .6f % .6f "
           "f(x) = % .3e % .3e\n",
           iter,
           gsl_vector_get(s->x, 0),
           gsl_vector_get(s->x, 1),
           gsl_vector_get(s->f, 0),
           gsl_vector_get(s->f, 1) );

    // all good, return success
    return GSL_SUCCESS;
}

关于c - gsl_vector_get() 在 printf() 中返回错误值，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/53582078/

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c - `printf("…") || printf("…") || printf("…")` 的语义
我想知道以下语句在 C 中会打印什么？ printf("hello\n") || (printf("goodbye\n") || printf("world\n")); 我通常习惯于使用“cout”在
c - printf 死锁 - 如果在信号处理程序中使用 printf，则某些 printf 消息会被忽略
这是我目前正在学习的系统编程类(class)的幻灯片: catch_child 是 SIGCHLD 处理程序。输出与代码如何对应？为什么没有打印一些“Child #x started”消息？最佳答案
c - 将 printf() 作为参数传递给自身 : printf ("%", printf ("%s", "something something"));
这有点像拼图……我刚刚又回到了C，打算这次掌握它。所以我一直在阅读 The C Programming Language ，我得到了这个声明: Among others, printf also re
printf - 如何使用 printf 在字符串末尾附加空格？
如何使用 printf 在字符串末尾附加空格? 我找不到任何在右侧附加空格的示例。 A similar question我发现使用 printf改为在字符串的左侧添加空格。最佳答案使用负数左对齐(
printf - stm32 printf 浮点变量
我想通过 usart 从 stm32f405 注销。在我的 syscall.c 文件中，我实现了通过 usart 打印的功能: int _write(int file, char *ptr, int
haskell - Text.Printf.printf 的函数组合
我想定义一个记录器函数，比如 myPutStrLn = putStrLn . (++) "log: " main = do myPutStrLn "hello" 这很好。现在我想用 printf 格式
printf - 为什么 Printf 中不推荐使用 %b？
Printf module API详细介绍了类型转换标志，其中: %B: convert a boolean argument to the string true or false %b: conv
printf - cl_ulong 的 printf 格式说明符是什么
@H2CO3 这是我的主要代码: #pragma OPENCL EXTENSION cl_ amd_ printf : enable #define PROGRAM_FILE "matvec.cl"
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printf - 指定数字的最大 printf 字段宽度(必要时截断)？
您可以使用 printf 字段宽度说明符截断字符串: printf("%.5s", "abcdefgh"); > abcde 不幸的是，它不适用于数字(将 d 替换为 x 是相同的): printf(
c - 如何在多个 Printf() 中中断 Printf()
关闭。此题需要details or clarity 。目前不接受答案。想要改进这个问题吗？通过 editing this post 添加详细信息并澄清问题. 已关闭 4 年前。 Improve th
c - printf 语句打印前一个 printf 语句
我遇到了我见过的最奇怪的错误之一。我有一个简单的程序，可以打印多个整数数组。对数组进行排序，然后打印...... place_in_buf(n100, 100); insertion(10
c - 程序在 printf 上挂起或跳过 printf
我的程序是每隔一段时间获取文件大小并显示它以记录任何更改。由于某种原因，执行下面的代码挂起，只为我提供了一个光标。没有打印或显示任何内容。代码: #include #include #inclu
c - Printf 附加换行符并在 printf 中插入字符串值
printf("It is currently %s's turn.\n", current->name); 我想知道为什么在 %s 之后打印出额外的换行符。我知道C 中的字符串总是以\0 结尾。没有
c - printf ("-") 和 printf ("-\n");
这个问题已经有答案了: printf anomaly after "fork()" (3 个回答) fork() in c using printf [duplicate] (2 个回答) 已关闭 9
c - 如何将 printf 中写入的值调用到另一个 printf
我对编程很陌生。我正在尝试编写一个程序，从数组中调用水果的价格。但我希望代码在写价格之前也写水果的名称。如果我键入 2，如何使输出为“Orange price : 10”而不仅仅是 price :
c - 使用 printf to printf 打印字符串的一部分
这个问题在这里已经有了答案: How do I print a non-null-terminated string using printf? (2 个答案) 关闭 7 年前。例如，我有一个字符
printf - 使用 printf 的 atmel 传感器
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C:带有 printf 的代码与没有 printf 的代码的区别
嗨，我是 C 世界的新手，我的代码确实有些奇怪。目标是创建一个函数，可以在开头和结尾处用空格和/或制表符修剪字符串。我无法使用字符串库。问题是我的代码中有一个 printf 只是用于测试，它的工作非

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c - gsl_vector_get() 在 printf() 中返回错误值