如何将差分方程应用于for循环内的numpy数组

Question

我正在尝试将一个简单的差分方程应用于 numpy 数组作为过滤算法的一部分。问题是python在for循环中重新分配了numpy变量，因此返回了一个零列表。如何重构此代码以通过引用 for 循环来传递 numpy 数组？

def resonant_ladder_filter(vector_in, fc, res):

    fs = 44100 
    fs2 = 2*fs 



    in2 = signal.decimate(vector_in, 2)

    h = signal.firwin(10, 0.5)

    in2 = signal.lfilter(h,1,in2)

    g = 2*np.pi*fc/fs2 

    Gres = res; 

    h0 = g/1.3; h1 = g*0.3/1.3; 

    w = np.array([0, 0, 0, 0, 0])

    wold = np.array([0, 0, 0, 0, 0])

    Gcomp = 0.5; 

    out = np.zeros(len(vector_in))

    out2 = np.zeros(len(in2))

    for n in range(0,len(in2)):
        u = in2[n] - 4*Gres*(wold[4] - Gcomp*in2[n])

        w[0] = np.tanh(u) 


        w[1] = h0*w[0] + h1*wold[0] + (1-g)*wold[1]
        w[2] = h0*w[1] + h1*wold[1] + (1-g)*wold[2]
        w[3] = h0*w[2] + h1*wold[2] + (1-g)*wold[3]
        w[4] = h0*w[3] + h1*wold[3] + (1-g)*wold[4]

        out2[n] = w[4]

        wold = w

    out2 = signal.lfilter(h,1,out2)

    out = signal.decimate(out2, 2)

    return out

这段代码本质上是用matlab 风格编写的，不能像python 那样即插即用。必须有一个更好的、pythonic 的方式来写这个，我只是无法解决这个问题。

Answer 1

-- 嗨，k.munn，

我相信您的问题与可变分配与复制有关。

这条线是你的问题：

wold = w

将其更改为：

wold = w.copy()

它将创建一个Numpy.Array的副本，应该解决您的问题。

请参阅此处的一般文档：Python docs - copy，或这里Numpy docs - copy

希望这会有所帮助！

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编辑：

在NumPy阵列中运行代码浮出的元素分配问题，因为它们被初始化为整数零：

w = np.array([0,0,0,0,0])

将其更改为（分别为wold）：

w = np.zeros(5, dtype=np.float64)

应该允许

w[0] = np.tanh(u)

要正确插入值。