scipy.integrate.solve_ivp矢量化

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试图使用solve_ivp的矢量化选项,奇怪的是它会抛出y0必须是1维的错误。 MWE:

from scipy.integrate import solve_ivp
import numpy as np
import math

def f(t, y):
    theta = math.pi/4
    ham = np.array([[1,0],[1,np.exp(-1j*theta*t)]])
    return-1j * np.dot(ham,y)


def main():

    y0 = np.eye(2,dtype= np.complex128)
    t0 = 0
    tmax = 10**(-6)
    sol=solve_ivp( lambda t,y :f(t,y),(t0,tmax),y0,method='RK45',vectorized=True)
    print(sol.y)

if __name__ == '__main__':
    main()

主叫签名很有趣(t,y)。这里t是一个标量,ndarray y有两个选项:它可以有形状(n,);那么fun必须返回带有shape(n,)的array_like。或者,它可以具有形状(n,k);那么fun必须返回一个带有shape(n,k)的array_like,即每列对应y中的一列。两个选项之间的选择由矢量化参数决定(见下文)。矢量化实现允许通过有限差分(刚性求解器所需)更快地逼近雅可比行列式。

错误:

ValueError:y0必须是1维的。

Python 3.6.8

scipy.version'1.2.1'

python scipy ode
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这里vectorize的含义有点令人困惑。这并不意味着y0可以是2d,而是传递给你的函数的y可以是2d。换句话说,如果解算器需要,可以在多个点同时评估func。求解者需要多少分,而不是你。

更改f以在每次通话时显示y的形状:

def f(t, y):
    print(y.shape)
    theta = math.pi/4
    ham = np.array([[1,0],[1,np.exp(-1j*theta*t)]])
    return-1j * np.dot(ham,y)

一个样本电话:

In [47]: integrate.solve_ivp(f,(t0,tmax),[1j,0],method='RK45',vectorized=False) 
(2,)
(2,)
(2,)
(2,)
(2,)
(2,)
(2,)
(2,)
Out[47]: 
  message: 'The solver successfully reached the end of the integration interval.'
     nfev: 8
     njev: 0
      nlu: 0
      sol: None
   status: 0
  success: True
        t: array([0.e+00, 1.e-06])
 t_events: None
        y: array([[0.e+00+1.e+00j, 1.e-06+1.e+00j],
       [0.e+00+0.e+00j, 1.e-06-1.e-12j]])

同样的电话,但与vectorize=True

In [48]: integrate.solve_ivp(f,(t0,tmax),[1j,0],method='RK45',vectorized=True)  
(2, 1)
(2, 1)
(2, 1)
(2, 1)
(2, 1)
(2, 1)
(2, 1)
(2, 1)
Out[48]: 
  message: 'The solver successfully reached the end of the integration interval.'
     nfev: 8
     njev: 0
      nlu: 0
      sol: None
   status: 0
  success: True
        t: array([0.e+00, 1.e-06])
 t_events: None
        y: array([[0.e+00+1.e+00j, 1.e-06+1.e+00j],
       [0.e+00+0.e+00j, 1.e-06-1.e-12j]])

假的,传递给yf是(2,),1d;如果是,它是(2,1)。如果解算器方法如此需要,我猜它可能是(2,2)甚至(2,3)。这可以加快执行速度,减少对f的调用。在这种情况下,没关系。

quadrature有一个类似的vec_func布尔参数:

Numerical Quadrature of scalar valued function with vector input using scipy

相关的错误/问题讨论:

https://github.com/scipy/scipy/issues/8922

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