Question

我正在教mysef一点关于numpy，我已经把我的一些旧的本科文本作为例子。所以，我写了一个函数，没有 numpy来计算由于任何点的单点负载引起的悬臂梁偏转。非常简单，除了偏转方程根据您所在的点力的哪一侧而变化，因此我将光束分成两个范围，计算范围中每个间隔的偏转值并将结果附加到列表中。这是代码。

def deflection(l, P, a, E, I):
    """
    Calculate the deflection of a cantilever beam due to a simple point load.

    Calculates the deflection at equal one inch intervals along the beam and
    returns the deflection as a list along with the the length range.

    Parameters
    ----------
    l : float
        beam length (in)
    P : float
        Point Force (lbs)
    a : float
        distance from fixed end to force (in)
    E : float
        modulus of elasticity (psi)
    I : float
        moment of inertia (in**4)

    Returns
    -------
    list
        x : distance along beam (in)

    list of floats
        y : deflection of beam (in)

    Raises
    ------
    ValueError
        If a < 0 or a > l (denoting force location is off the beam)
    """
    if (a < 0) or (a > l):
        raise ValueError('force location is off beam')

    x1 = range(0, a)
    x2 = range(a, l + 1)
    deflects = []
    for x in x1:
        y = (3 * a - x) * (P * x**2) / (6 * E * I)
        deflects.append(y)
    for x in x2:
        y = (3 * x - a) * (P * a**2) / (6 * E * I)
        deflects.append(y)
    return list(x1) + list(x2), deflects

现在我想使用numpy做同样的事情，所以我编写了以下函数：

def np_deflection(l, P, a, E, I):
    """To Do.  Write me."""
    if (a < 0) or (a > l):
        raise ValueError('force location is off beam')
    x1 = np.arange(0, a)
    x2 = np.arange(a, l + 1)
    y1 = (3 * a - x1) * (P * x1**2) / (6 * E * I)
    y2 = (3 * x2 - a) * (P * a**2) / (6 * E * I)
    return np.hstack([x1, x2]), np.hstack([y1, y2])

问题在于，在计算的某个时刻，y1的值会改变符号。这是一个例子。

if __name__ == '__main__':
import matplotlib.pyplot as plt

l, P, a, E, I = 120, 1200, 100, 30000000, 926

x, y = deflection(l, P, a, E, I)
print(max(y))

np_x, np_y = np_deflection(l, P, a, E, I)
print(max(np_y))

plt.subplot(2, 1, 1)
plt.plot(x, y, 'b.-')
plt.xlabel('dist from fixed end (in)')
plt.ylabel('using a range/list')

plt.subplot(2, 1, 2)
plt.plot(np_x, np_y, 'r.-')
plt.xlabel('dist from fixed end (in)')
plt.ylabel('using numpy range')

plt.show()

如果您运行绘图，您会在x = 93处x1处看到，曲线中存在一个错位，其中值似乎会改变符号。
plot of results 任何人都可以解释a）发生了什么？和b）我做错了什么？

Answer 1

尝试使用numpy.arange（...，dtype = numpy.double）或使用astype（np.double）转换结果

两者之间可能存在一些微妙的变化 - 类似于浮动的for循环，在警告/ habbit方面犯了错误我会说astype是一个更好的习惯。

Answer 2

我认为这与溢出无关，因为有些人建议并且与dtype的默认np.arange有关。如果传入一个整数start，stop，然后步进arange，那么输出将是一个整数数组。

在python 2.x中，/运算符使用整数除法。

例如：

import numpy as np

print np.arange(10) / 3

结果：

[0 0 0 1 1 1 2 2 2 3]

然而，

np.arange(10, dtype=float) / 3

或

np.arange(10.0) / 3

或

np.arange(10) / 3.0

所有结果都会导致

[ 0.          0.33333333  0.66666667  1.          1.33333333  1.66666667
  2.          2.33333333  2.66666667  3.        ]

如果您希望/运算符始终将结果向上转换为浮点数，则可以使用from __future__ import division。

另一种选择是了解数组的数据类型。 Numpy允许您对数据在内存中的存储方式进行非常低级别的控制。这非常，非常在实践中很有用，但一开始看起来有点令人惊讶。但是，上行规则非常简单，值得注意。基本上，只要在操作中使用两种类型，如果它们相同，则保留类型。否则，使用两者中更一般的。

numpy arange值意外地改变了迹象

2 个答案: