Question

我编写了一个程序来计算和激活冥王星的轨道，并开始使用类重写它，因为这似乎是一种将更多行星引入模拟的合理方法。即有一个定义物理学的类，然后输入特定的行星数据以获得轨道数据。

    class Planet(object):
        m_sun = 1.989*(10**30)
        G = 6.67*(10**-11)
        dt = 1
        coords = []
        def __init__(self, x, y, vx, vy, m):
            self.x = x
            self.y = y
            self.vx = vx
            self.vy = vy
            self.m = m


        def genData(self):
            while self.dt < 100000000:
                r = ((self.x)**2 + (self.y)**2)**0.5
                a = ((self.G*self.m_sun)/r**2)
                ax = -a*((self.x)/r)
                ay = -a*((self.y)/r)
                self.vx = self.vx + ax*self.dt
                self.vy = self.vy + ay*self.dt
                self.x = self.x + self.vx*self.dt
                self.y = self.y + self.vy*self.dt
                coord = (self.x, self.y)
                print coord
                self.coords.append(coord)
                self.dt = self.dt + 1000

pluto = Planet(4495978707000, 0, 0, 4670, 1.305*(10**22))
pluto.genData()

我确定它并不完美，但似乎有效（这是我自己建立的第一堂课）。我的问题是如何将“coords”中的数据提取到我可以在课堂外工作的列表中。

我想为每个星球生成数据，然后使用这些数据在Pygame中创建动画。例如，冥王星，地球，土星等的（x，y）坐标列表。就目前而言，它会生成数据，但似乎无法从课外访问。

我希望我的问题有道理。

谢谢！

Answer 1

您的问题已得到解答，但我发现您应该找到一些有助于改进您的计划的信息。从技术上讲，这个信息属于评论（因为你在你的问题中没有真正询问过这个问题），但它不适合。：）

冥王星的轨道相对于黄道很倾向，所以如果你想在太阳系中将它与其他几颗行星一起绘制，你需要在3D中工作才能准确。但我想这对你的申请来说并不是什么大问题。
与冥王星相比，地球的轨道很小，因此您可能需要实施缩放以在一个动画上看到它们。
使用Standard gravitational parameter而不是使用单独的G和质量值，您可以在计算中获得更高的准确性。
您计算速度和位置的算法称为Euler integration。它相当于用多边形近似轨道曲线。它有效，但不是很准确。因此，您需要使时间差非常小，否则轨道不会非常逼真，甚至可能不是闭合曲线。即使这并没有多大帮助，因为错误是累积的，所以最终计算出的轨道与现实几乎没有相似之处。

没有任何数值积分技术是完美的（除了非常简单的函数），但是一个更流行的集成技术系列更准确（因此工作正常，时间步长更大）是Runge-Kutta methods。您可以使用Runge-Kutta方法找到许多示例轨道计算代码;大多数代码示例使用称为RK4的变体。

但是，强烈敦促您尝试Leapfrog集成。编写Leapfrog的同步形式非常容易，并且它比Runge-Kutta有一个主要的好处，因为它是辛的，它（大致）意味着它节省了能量，所以错误赢得了＆＃39;从轨道到轨道累积。

Answer 2

你试过pluto.coords吗？

您可以使用后跟dot后跟成员名称的实例（即属性访问权限）从外部访问类的成员。这与调用genData()方法时一样。

顺便说一句，您可以使用指数表示法定义常量：

m_sun = 1.989e+30
G = 6.67e-11

和

pluto = Planet(4495978707000, 0, 0, 4670, 1.305e+22)

更具可读性（重要性）并为您的班级定义保存一些计算（更少/不重要）。

Answer 3

而不是将值存储在self.coords，yield the values：

中

    def genData(self):
        while self.dt < 100000000:
            ...  
            self.x = self.x + self.vx*self.dt
            self.y = self.y + self.vy*self.dt
            coord = (self.x, self.y)
            yield coord
            self.dt = self.dt + 1000

pluto = Planet(4495978707000, 0, 0, 4670, 1.305*(10**22))

for coord in pluto.genData():
    print(coord)

请注意，这会使genData成为generator function。

要获取坐标列表，您可以在循环中累积值：

coords = []
for coord in pluto.genData():
    coords.append(coord)

或使用coords = list(pluto.genData())。

顺便说一下，将代码计算与代码打印分开通常是一个很好的策略。这样你可以多次调用代码计算，或者将它包含在一系列计算中，而不必总是发出打印语句。

我想为每个星球生成数据，然后使用这些数据在Pygame中创建动画。

听起来您不需要累积数据。您可以绘制每个行星的当前点，而无需了解行星的坐标历史。在这种情况下，使用生成器函数将更具内存效率，因为它们允许您为每个行星生成下一个坐标，而不必首先将所有坐标存储在列表中：

# In Python2 
import itertools as IT
for coords in IT.izip(*[planet.genData() for planet in [pluto, neptune, uranus, ...]]):
    # plot coords

或

# In Python3
for coords in zip(*[planet.genData() for planet in [pluto, neptune, uranus, ...]]):
    # plot coords

Answer 4

实际上这很容易，只有pluto.coords：

pluto = Planet(4495978707000, 0, 0, 4670, 1.305*(10**22))
pluto.genData()
print pluto.coords

从Python类中提取数据

4 个答案: