将Matlab转换为Python，数组和循环出错

Question

我对编程非常陌生，因此请耐心等待我的回复。我正在尝试将matlab的示例代码转换为python，但是我在for循环中遇到了数组问题，并不断收到索引错误。

这里是给定的MATLAB代码：

clear all 
close all 
clc 
m=100; %kg 
k=1000; %N/m 
c=25; 
v0=0; 
x0=0; 
dt=0.0005; 
F=1000; % N the mag of input force 
f0=F/m; 
w=2.5; %rad/sec input frequency 
t=0:dt:10; 
wn=(k/m)^0.5;% rad/sec natural frequency 
ze=c/(2*(k*m)^0.5); 
A=[0 1; -wn^2 -2*ze*wn]; 
X0=[x0;v0]; %intial conditions 
for i=1:length(t) 
    X(:,i)=X0; 
    Finput=[0;f0*cos(w*t(i))]; 
    X0=X0+A*X0*dt+dt*Finput; 
end 
figure,plot(t,X(1,:)); 
title('Displacement vs tiem') 
xlabel('time (second)') 
ylabel('Displacement') 
grid on 
figure,plot(t,X(2,:),'r'); 
xlabel('time (second)') 
ylabel('Velocity') 

我的代码

import numpy as np 
import matplotlib.pyplot as plt 
#constants 
k=1000 
m=100 
v0=0.0 
x0=0.0 
f=1000 
c=25 

f0 = f/m 
wn = np.sqrt(k/m) 
w = wn*2 
ze =c/(2*(k*m)**0.5) 

A = np.array([[0.0,1.0],[-wn**2,-2*ze*wn]]) 
X0= np.array([x0,v0]) 
dt = 0.01 
t = np.arange(0, 2.5, dt) #get values between -10 and 10 with 0.01 step and set to y 

for i in range (len(t)): 
      print(X0) 
      X0[:,i]=X0 #error 
      print(X0) 
      Finput = np.array([0.0,(f0*np.cos(w*dt*i))]) 

      X0 = X0 + A*dt*X0+dt*Finput 

plt.plot(t, X0[0,:]) 
plt.plot(t, X0[1,:]) 
plt.show() 

我不断收到 “IndexError：数组太多指数” 为X0 [：，i] = X0一部分在我的for循环中，我正在努力弄清楚为什么。

很多预先感谢您的帮助！

Answer 1

在Matlab代码中，X(:,i)=X0;分配X0到第i列X。但是你的python X0[:,i]=X0 #error正在分配X0到X0第i列。

Answer 2

首次MATLAB运行线

X(:,i)=X0; 

它创建一个新可变X其i“列等于X0。在你的代码i是1时，如果发生这种情况，但如果i> 1，MATLAB将零初始化列1 ... i-1。循环完成后，代码绘制矩阵X中的数据。

你已经在你的Python代码，因为你想分配给X0，就好像它是一个二维数组时，它的唯一的一维它给出了一个错误误译这是X0[:,i]=X0。

当你以MATLAB的方式分配给子阵列时，Python和numpy不会自动创建和增长数组，所以在Python中，你需要在循环之前创建数组X然后在数组之前每次resize分配给它的下一列，或者只是在创建时将其初始化为正确的大小 - 因为您知道它将有多大，例如len(t)，请执行后面的操作 - 您可以使用np.zeros来实现此目的。

而且，因为你已经张贴线路X0 = X0 + A*dt*X0+dt*Finput的Python代码是外的循环，因为以前的行没有缩进 - 的Python应该提高这一个IndentationError虽然。按惯例，每个缩进级别应该使用四个空格。

在Python代码中循环之后，您要绘制X的内容，而不是X0。