在不同的 scipy ode 求解器之间进行交换

Posted 2023-03-12

【中文标题】在不同的 scipy ode 求解器之间进行交换

【英文标题】：Interchanging between different scipy ode solvers

【发布时间】：2016-04-07 02:31:56

【问题描述】：

我做了一个求解器，它可以在scipy.integrate.ode 和scipy.integrate.odeint 之间互换。这是代码。

def f(y,s,C,u,v):
    y0 = y[0] # u
    y1 = y[1] # u'
    y2 = y[2] # v
    y3 = y[3] # v'
    dy = np.zeros_like(y)
    dy[0] = y1
    dy[2] = y3

    C = C.subs(u:y0,v:y2)
    dy[1] = -C[0,0][0]*dy[0]**2\
            -2*C[0,0][1]*dy[0]*dy[2]\
            -C[0,1][1]*dy[2]**2
    dy[3] = -C[1,0][0]*dy[0]**2\
            -2*C[1,0][1]*dy[0]*dy[2]\
            -C[1,1][1]*dy[2]**2
    return dy

def solve(C,u0,s0,s1,ds,solver=None):
    from sympy.abc import u,v
    if solver == None: # use lsoda from scipy.integrate.odeint
        s = np.arange(s0,s1+ds,ds)
        print 'Running solver ...'
        return sc.odeint(f,u0,s,args=(C,u,v))
    else: # use any other solver from scipy.integrate.ode
        r = sc.ode(f).set_integrator(solver) # vode,zvode,lsoda,dopri5,dop853
        r.set_f_params(C,u,v)
        r.set_initial_value(u0)
        #t = []
        y = []
        print 'Running solver ...'
        while r.successful() and r.t <= s1:
            r.integrate(r.t + ds)
            y.append(r.y)#; t.append(r.t)
        return np.array(y)

我遇到的问题如下。如果我决定使用来自scipy.integrate.odeint 的求解器，则必须按照代码中的顺序指定f 的参数。但是，如果我决定使用来自scipy.integrate.ode 的求解器，我必须将函数f(y,s,C,u,v) 的参数顺序更改为f(s,y,C,u,v)，否则会出现错误

TypeError: 'float' object has no attribute '__getitem__'

如果我这样做，那么scipy.integrate.odeint 会为定义为f(s,y,C,u,v) 的f 生成相同的错误。无论参数顺序如何，如何统一f操作？

编辑：

总结问题：

scipy.integrate.ode 求解器在函数 f 定义为 f(s,y,C,u,v) 时工作，scipy.integrate.odeint 求解器在函数 f 定义为 f(y,s,C,u,v) 时工作。为什么会出现这种情况，我该如何解决？

编辑：

Scipy -- 版本 0.16.0

【问题讨论】：

如果我交换 s 和 y 参数，求解器会尝试访问浮点数，就好像它是一个列表一样。这导致了上面的错误消息。

但是为什么你通常需要odeint？ odeint 使用 lsoda 求解器，ode 也可用。

抱歉回复晚了。最初我使用的是 odeint，但后来我想添加使用其他求解器的可能性（除了 Lsoda）。此示例中显示的代码只是整个代码的一小部分。我想我是因为不想更改代码而变得懒惰。但我也认为这个问题似乎很相关，因为这两个求解器有不同的变量映射很奇怪。

【参考方案1】：

为什么会发生这种情况，我该如何解决？

这是由于多年前做出的一个不幸的 API 设计决定而发生的。 odeint 和 ode 类需要不同的签名才能解决系统。

您可以通过添加一个包装器来修复它，该包装器会在您使用 ode 类时更改前两个参数的顺序。例如，您可以更改：

    r = sc.ode(f).set_integrator(solver)

到

    r = sc.ode(lambda t, x, *args: f(x, t, *args)).set_integrator(solver)

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更新：在 SciPy 1.1.0 中，tfirst 参数已添加到 scipy.integrate.odeint。默认值tfirst=False 保持旧的行为。对于tfirst=True，odeint 需要 first 参数 func 为 t（即自变量）。通过使用tfirst=True，相同的func 可以与ode、odeint 和更新的solver_ivp 一起使用。

【讨论】：

谢谢！这就像一个魅力。这样，我仍然可以使用相同的函数 f，而无需物理更改参数的顺序或创建新函数。