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我在使用 python 的 complex_ode 求解器时遇到了一些问题。
我正在尝试求解以下等式:
dy/dt = -iAy - icos(Omegat)By
其中A和B为NxN数组,未知数y为Nx1数组,i为虚数单位,Omega为参数。
这是我的代码:
import numpy as np
from scipy.integrate import ode,complex_ode
N = 3 #linear matrix dim
Omega = 1.0 #parameter
# define symmetric matrices A and B
A = np.random.ranf((N,N))
A = (A + A.T)/2.0
B = np.random.ranf((N,N))
B = (B + B.T)/2.0
# define RHS of ODE
def f(t,y,Omega,A,B):
return -1j*A.dot(y)-1j*np.cos(Omega*t)*B.dot(y)
# define list of parameter
params=[Omega,A,B]
# choose solver: need complex_ode for this ODE
#solver = ode(f)
solver = complex_ode(f)
solver.set_f_params(*params)
solver.set_integrator("dop853")
# set initial value
v0 = np.zeros((N,),dtype=np.float64)
v0[0] = 1.0
# check that the function f works properly
print f(0,v0,Omega,A,B)
# solve-check the ODE
solver.set_initial_value(v0)
solver.integrate(10.0)
print solver.successful()
运行这个脚本会产生错误
capi_return is NULL
Call-back cb_fcn_in___user__routines failed.
Traceback (most recent call last):
File "ode_test.py", line 37, in <module>
solver.integrate(10.0)
File "/System/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/Extras/lib/python/scipy/integrate/_ode.py", line 515, in integrate
y = ode.integrate(self, t, step, relax)
File "/System/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/Extras/lib/python/scipy/integrate/_ode.py", line 388, in integrate
self.f_params, self.jac_params)
File "/System/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/Extras/lib/python/scipy/integrate/_ode.py", line 946, in run
tuple(self.call_args) + (f_params,)))
File "/System/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/Extras/lib/python/scipy/integrate/_ode.py", line 472, in _wrap
f = self.cf(*((t, y[::2] + 1j * y[1::2]) + f_args))
TypeError: f() takes exactly 5 arguments (2 given)
如果我改为使用 solver = ode(f),即。实值求解器,它运行良好。除了它不能解决我想要的复数 ODE :(
然后我尝试通过使矩阵 A 和 B 成为全局变量来减少参数的数量。这样,函数 f 接受的唯一参数就是 Omega。错误变为
capi_return is NULL
Call-back cb_fcn_in___user__routines failed.
Traceback (most recent call last):
File "ode_test.py", line 37, in <module>
solver.integrate(10.0)
File "/System/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/Extras/lib/python/scipy/integrate/_ode.py", line 515, in integrate
y = ode.integrate(self, t, step, relax)
File "/System/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/Extras/lib/python/scipy/integrate/_ode.py", line 388, in integrate
self.f_params, self.jac_params)
File "/System/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/Extras/lib/python/scipy/integrate/_ode.py", line 946, in run
tuple(self.call_args) + (f_params,)))
File "/System/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/Extras/lib/python/scipy/integrate/_ode.py", line 472, in _wrap
f = self.cf(*((t, y[::2] + 1j * y[1::2]) + f_args))
TypeError: 'float' object has no attribute '__getitem__'
我发现 float 指的是参数 Omega [通过尝试一个整数]。同样,“ode”在这种情况下也适用。
最后,我尝试了相同的复数值方程,但现在 A 和 B 只是数字。我试图将它们都作为参数传递,即 params = [Omega,A,B],并使它们成为全局变量,在这种情况下 params=[Omega]。错误是
TypeError: 'float' object has no attribute '__getitem__'
error - 完整的错误与上面相同。对于实值“ode”,这个问题不会再一次发生。
我知道 zvode 是一个替代方案,但它对于大 N 似乎变得相当慢。在我遇到的实际问题中,A 是对角矩阵,但 B 是非稀疏满矩阵。
非常感谢任何见解!我对 (i) 使用数组值参数求解这个复值 ODE 的替代方法感兴趣,以及 (ii) 如何让 complex_ode 运行 :)
谢谢!
最佳答案
Reti43 发布的链接似乎包含答案,所以为了以后的用户的利益,我把它放在这里:
from scipy.integrate import complex_ode
import numpy as np
N = 3
Omega = 1.0;
class myfuncs(object):
def __init__(self, f, fargs=[]):
self._f = f
self.fargs=fargs
def f(self, t, y):
return self._f(t, y, *self.fargs)
def f(t, y, Omega,A,B):
return -1j*(A+np.cos(Omega*t)*B).dot(y)
A = np.random.ranf((N,N))
A = (A + A.T)/2.0
B = np.random.ranf((N,N))
B = (B + B.T)/2.0
v0 = np.zeros((N,),dtype=np.float64)
v0[0] = 1.0
t0 = 0
case = myfuncs(f, fargs=[Omega, A, B] )
solver = complex_ode(case.f)
solver.set_initial_value(v0, t0)
solver.integrate([10.0])
print solver.successful()
"""
t1 = 10
dt = 1
while solver.successful() and solver.t < t1:
solver.integrate(solver.t+dt)
print(solver.t, solver.y)
"""
也许有人可以评论为什么这个技巧能起作用?
关于python complex_ode 传递矩阵值参数,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/34920813/
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我是一名优秀的程序员,十分优秀!