问题描述
我有一个 MATLAB 代码,我正在尝试将其转换为 Python。我使用 eval() 来评估我在 MATLAB 中的符号数组。但是我找不到如何在 Python 中解决这个问题。这是一个简单的例子:
MATLAB 代码:
%values to be assigned
input = [10 20 30; ...
15 25 20; ...
20 20 10]
%decision variables
x_1_1 = input(1)
x_2_1 = input(2)
x_3_1 = input(3)
x_1_2 = input(4)
x_2_2 = input(5)
x_3_2 = input(6)
x_1_3 = input(7)
x_2_3 = input(8)
x_3_3 = input(9)
%symbolic arrray
symbolic_eq = sym('x_',[3,3])
%any math operation
m = [-1 0 0 ; ...
0 -1 0 ; ...
0 1 -1 ]
% new equations for symbolic array
multp_eq = m*symbolic_eq
% get results
results = eval(multp_eq)
Python 代码:
from sympy import *
import numpy as np
#values to be assigned
input = np.array([[10,20,30,15,25,10]])
#decision variables
x_1_1 = input[0]
x_2_1 = input[1]
x_3_1 = input[2]
x_1_2 = input[3]
x_2_2 = input[4]
x_3_2 = input[5]
x_1_3 = input[6]
x_2_3 = input[7]
x_3_3 = input[8]
#symbolic array (edited)
symbolic_eq = symarray('x',(4,4))
symbolic_eq = np.array(symbolic_eq [1:,1:])
#any math operation
m = np.array([[-1,0 ],[ 0,-1,1,-1 ]])
#new equations for symbolic array
multp_eq = m*symbolic_eq
# get results
results = eval(multp_eq)
此外,对于 MATLAB 和 Python,如何轻松定义 input() 变量?
解决方法
您的代码的主要问题是您需要进行替换(使用 .subs()
方法才能评估您的表达式。这是通过提供包含变量及其值的列表元组来完成的。我在这里构建这个列表在一个 for 循环中。
关于您的代码的一些额外注释。通常,避免使用 from sympy import *
之类的命令。它无缘无故地填充了您的命名空间。最后,我看不出从 1 开始索引而不是从 0 开始的“好”理由。我建议考虑切换到本机索引,因为它通常会使代码更简洁。
import sympy as sp
import numpy as np
#values to be assigned
aninput = np.array([[10,20,30],[15,25,20],[20,10]])
#symbolic array (edited)
symbolic_eq = sp.symarray('x',(4,4))
symbolic_eq = symbolic_eq [1:,1:]
thesubs = []
for index,theinput in np.ndenumerate(aninput):
thesubs.append((symbolic_eq[index],aninput[index]))
print(thesubs)
#any math operation
m = sp.Matrix([[-1,0 ],[ 0,-1,1,-1 ]])
#new equations for symbolic array
multp_eq = m*symbolic_eq
# get results
results = multp_eq.subs(thesubs)
results
最后,这段代码不会运行得很快。如果要对大量输入的值数组执行此操作,则应考虑使用 sympy.lambdify
而不是 .subs
。
function = sp.lambdify(np.array(symbolic_eq).flatten(),multp_eq,modules="numpy" )
然后你只需要调用函数来得到答案:
result = function(*aninput.flatten())
在我的机器上,对于这个简单的例子,最后一行比使用 subs 的代码快近 400 倍。但是,如果您的输入数组的大小可以增加,那么此解决方案可能会遇到一些限制(如果我记得的话,最多为 256 个值)。