我无法解决问题“轴 -1 超出维度 0 数组的范围”

Question

我正在尝试模拟弹簧摆的运动，这是我的代码：

import numpy as np
from scipy.integrate import odeint
from numpy import sin, cos, pi, array
import matplotlib.pyplot as plt


#Specify initial conditions
init = array([pi/18, 0]) # initial values

def deriv(z, t):
    x,y=z
    dy=np.diff(y,1)
    dy2=np.diff(y,2)
    dx=np.diff(x,1)
    dx2=np.diff(x,2)
    dt=np.diff(t,1)
    dt2=np.diff(t,1)
    dx2dt2=(4+x)*(dydt)^2-5*x+9.81*cos(y)
    dy2dt2=(-9.81*sin(y)-2*(dxdt)*(dydt))/(l+x)
    return np.array([dx2dt2,dy2dt2])

time = np.linspace(0.0,10.0,1000)
y = odeint(deriv,init,time)

plt.xlabel("time")
plt.ylabel("y")
plt.plot(time, y)
plt.show()

我不断收到错误

Traceback (most recent call last):
  File "/Users/cnoxon/Desktop/GRRR.py", line 24, in <module>
    y = odeint(deriv,init,time)
  File "/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/site-packages/scipy/integrate/odepack.py", line 233, in odeint
    int(bool(tfirst)))
  File "/Users/cnoxon/Desktop/GRRR.py", line 13, in deriv
    dy=np.diff(y,1)
  File "/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/site-packages/numpy/lib/function_base.py", line 1163, in diff
    axis = normalize_axis_index(axis, nd)
numpy.core._internal.AxisError: axis -1 is out of bounds for array of dimension 0

我是 Python 的完全初学者，所以我不会理解大部分术语，所以请多多包涵。我该如何解决这个问题？我正在尝试绘制两个方程的解

dx2dt2=(4+x)*(dydt)^2-5*x+9.81*cos(y)
dy2dt2=(-9.81*sin(y)-2*(dxdt)*(dydt))/(l+x)

但是我遇到了很多麻烦。有人可以向我解释我应该如何重写我的代码来解决这个问题吗？

谢谢！

Answer 1

出现问题是因为x 和y 是整数，而不是数组，所以你不能这样做np.diff(y,1)。

但你的问题更深层次。 y 数组的每个条目都必须完全描述您的系统，这意味着计算 dx2dt2 和 dy2dt2 所需的每个值都必须在此向量中。所以y 必须是[x, y, dxdt, dydt] 的列表。 （适配init对应这个）

然后，您的deriv 函数只需给出这样一个向量的导数，即：[dxdt, dydt, dx2dt2, dy2dt2]。你的deriv 函数变得非常简单！

def deriv(z, t):
    x, y, dxdt, dydt = z

    dx2dt2=(4+x)*(dydt)^2-5*x+9.81*cos(y)
    dy2dt2=(-9.81*sin(y)-2*(dxdt)*(dydt))/(l+x)

    return np.array([dxdt, dydt, dx2dt2, dy2dt2])

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你还有另外两个小错误：在python中使用**而不是^，我想你把1改成了l...