3

Есть массивы с точками:

X[0.0, 0.0, 0.0, 0.0],Y[0.0, 0.3333, 0.6667, 1.0],
kX[0.0, 0.0, 0.0],kY[0.1667, 0.5, 0.8333]

Нужно сформировать двумерные массивы R2, U и V размера(3,4), элементы которых считаются по формулам:

r2 = math.sqrt(math.pow((kX[k]-X[i]), 2) + math.pow((kY[k]-Y[i] ) , 2))
u = 1 / (2 * math.pi) * ((kY[k]-Y[i]) / math.pow(r2[k][i], 2))
v = - 1 / (2 * math.pi) * ((kX[k]-X[i]) / math.pow(r2[k][i], 2))

Поскольку я новичек, меня особенно интересует подробное описание следующего кода:

###псевдокод#### 
r2 = math.sqrt(math.pow((kX[k]-X[i]), 2) + math.pow((kY[k]-Y[i] ) , 2))
### реализация на питоне ####
r2 = [[(cp.y - p.y)**2 + (cp.x - p.x)**2 for p in points]
       for cp in control_points]

где используется collections.namedtuple и вообще как обращаться к элементам массивов без использования циклов, желательно на этом примере.

Случай с точками двух массивов понятен:

u = [[1 / (2 * math.pi)*(kx - x) for x in X] for kx in kX] 
v = [[1 / (2 * math.pi)*(ky - y) for y in Y] for ky in kY]

А как быть, если нужно:

u = [[1 / (2 * math.pi)*(kx - x) for x in X] for kx in kX] / r2[k][i]
v = [[1 / (2 * math.pi)*(ky - y) for y in Y] for ky in kY] / r2[k][i]
6
  • А можете написать явный код для r2,u,v? Особенно интересно, как с элементов 4 листов можно считать лист R2. 10 дек 2016 в 14:25
  • я добавил решение, которое использует numpy массивы. Посмотрите, есть ли у вас какие-либо комментарии.
    – jfs
    10 дек 2016 в 21:31
  • Благодарю, все работает! Очень полезно было узнать про нампай тоже. Насколько я понял, в списках напрямую в массиве u и v элемент r2ki - это номер элемента строки, а r2k - столбца? 10 дек 2016 в 21:40
  • да, numpy для работы с массивами хорошо подходит. Посмотрите ещё на scipy.spatial.distance модуль, который различные функции по вычислению пространственных метрик предоставляет, чтобы руками их заново не реализовывать.¶ r2k это ряд—не номера в ряду, это сам ряд в матрице r2. Попробуйте, for r2k in r2: print(r2k). Аналогично, r2ki это не номер, это сам элемент. В моём ответе индексы вообще не используются. Если вы все элементы по порядку просматриваете, то нет необходимости по индексам обращаться. По практикуйтесь с...
    – jfs
    10 дек 2016 в 21:47
  • ... с for-циклами в интерактивной консоле Питона.
    – jfs
    10 дек 2016 в 21:47

1 ответ 1

3

Если вы хотите использовать X, Y, kX, kY как Python-списки напрямую:

import math

r2 = [[((kx - x)**2 + (ky - y)**2)**.5 for x, y in zip(X, Y)] 
      for kx, ky in zip(kX, kY)]
u  = [[(kx - x) / (2 * math.pi * r2ki) for x, r2ki in zip(X, r2k)]
      for kx, r2k in zip(kX, r2)] 
v  = [[(ky - y) / (2 * math.pi * r2ki) for y, r2ki in zip(Y, r2k)]
      for ky, r2k in zip(kY, r2)] 

zip() это встроенная в Питон функция:

>>> list(zip(range(3), "abc"))
[(0, 'a'), (1, 'b'), (2, 'c')]

Происхождение названия от zipper—застёжка-молния: zip() "сшивает" переданные аргументы.

Point2D (collections.namedtuple)

Если:

points = list(map(Point2D, X, Y))
control_points = list(map(Point2D, kX, kY))

тогда код для r2 идентичен уже приведённому решению (c точностью до вызова sqrt):

r2 = [[((cp.y - p.y)**2 + (cp.x - p.x)**2)**.5 for p in points]
      for cp in control_points]

Пример:

>>> import collections
>>> Point2D = collections.namedtuple('Point2D', 'x y')
>>> X, Y = [0.0, 0.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.3333, 0.6667, 1.0]
>>> points = list(map(Point2D, X, Y))
>>> points == [Point2D(x, y) for x, y in zip(X, Y)]
True
>>> points
[Point2D(x=0.0, y=0.0), Point2D(x=0.0, y=0.3333), 
 Point2D(x=0.0, y=0.6667), Point2D(x=0.0, y=1.0)]
>>> [p.y for p in points]
[0.0, 0.3333, 0.6667, 1.0]

numpy

Eсли работать с X, Y, kX, kY как с numpy-массивами:

>>> import numpy as np
>>> X, Y, kX, kY = map(np.array, [X, Y, kX, kY])
>>> r2 = ((kX[:,None] - X[None,:])**2 + (kY[:,None] - Y[None,:])**2)**.5
>>> r2
array([[ 0.1667,  0.1666,  0.5   ,  0.8333],
       [ 0.5   ,  0.1667,  0.1667,  0.5   ],
       [ 0.8333,  0.5   ,  0.1666,  0.1667]])
>>> u = (kX[:,None] - X[None,:]) / (2 * math.pi * r2)
>>> v = (kY[:,None] - Y[None,:]) / (2 * math.pi * r2)
>>> v
array([[ 0.15915494, -0.15915494, -0.15915494, -0.15915494],
       [ 0.15915494,  0.15915494, -0.15915494, -0.15915494],
       [ 0.15915494,  0.15915494,  0.15915494, -0.15915494]])

Здесь индексация с None добавляет новую размерность (из одномерного массива создаёт двумерный):

>>> kY
array([ 0.1667,  0.5   ,  0.8333])
>>> kY[:,None]
array([[ 0.1667],
       [ 0.5   ],
       [ 0.8333]])
5
  • Данные в массиве v некорректные (а значит и в массиве u). Нужно зафиксировать первый элемент массива kY и отнять его от всех элементов Y - получим первую строку [ 0.1591, -0.1591 , -0.4801 , - 0,7993 ] (считал в ручную). Для второй строки - втрой элемент от всех элементов Y и так далее . Что исправить, чтобы было так? 18 дек 2016 в 19:45
  • Использовал метод numpy 18 дек 2016 в 19:47
  • @AleksandrAleksandrov Оба метода в ответе одинаковый результат дают (в соответствии с тем как эти массивы у вас в вопросе определены). Вы похоже забыли на (2*pi*r2) поделить.
    – jfs
    18 дек 2016 в 20:07
  • r2 правильно посчитало, а v - нет, все так же, как вы рекомендовали. 18 дек 2016 в 20:09
  • 1
    Прошу прощения, все верно. Тут в формулах запутался. 18 дек 2016 в 20:21

Ваш ответ

Нажимая на кнопку «Отправить ответ», вы соглашаетесь с нашими пользовательским соглашением, политикой конфиденциальности и политикой о куки

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.