使用 NumPy 实现三对角矩阵算法 (TDMA)

发布于 2024-08-15 03:41:35 字数 726 浏览 9 评论 0原文

我正在使用 NumPy 在 Python 中实现 TDMA。三对角矩阵存储在三个数组中:

a = array([...])
b = array([...])
c = array([...])

我想有效地计算 alpha 系数。算法如下:

# n = size of the given matrix - 1
alpha = zeros(n)
alpha[0] = b[0] / c[0]
for i in range(n-1):
    alpha[i+1] = b[i] / (c[i] - a[i] * alpha[i])

但是,由于 Python 的 for 循环,这种方法效率不高。我想要的是这样的方法:

# n = size of the given matrix - 1
alpha = zeros(n)
alpha[0] = b[0] / c[0]
alpha[1:] = b[1:] / (c[1:] - a[1:] * alpha[:-1])

在后一种情况下,结果不正确,因为 NumPy 将最后一个表达式的右侧部分存储在临时数组中,然后将对其元素的引用分配给 alpha[1:]。因此 a[1:] * alpha[:-1] 只是一个零数组。

有没有办法告诉 NumPy 使用在其内部循环中先前步骤计算出的 alpha 值?

谢谢。

I'm implementing TDMA in Python using NumPy. The tridiagonal matrix is stored in three arrays:

a = array([...])
b = array([...])
c = array([...])

I'd like to calculate alpha-coefficients efficiently. The algorithm is as follows:

# n = size of the given matrix - 1
alpha = zeros(n)
alpha[0] = b[0] / c[0]
for i in range(n-1):
    alpha[i+1] = b[i] / (c[i] - a[i] * alpha[i])

However, this is not efficient because of Python's for loop. Want I want is something like this approach:

# n = size of the given matrix - 1
alpha = zeros(n)
alpha[0] = b[0] / c[0]
alpha[1:] = b[1:] / (c[1:] - a[1:] * alpha[:-1])

In this latter case the result is incorrect because NumPy stores the right part of the last expression in a temprorary array and then assigns references to its elements to alpha[1:]. Therefore a[1:] * alpha[:-1] is just an array of zeros.

Is there a way to tell NumPy to use values of alpha calculated on previous steps within its internal loop?

Thanks.

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评论(2

感情废物 2024-08-22 03:41:35

如果您想求解三对角系统,可以在 numpy.linalg 中使用 solve_banded()。不确定这是否是您要找的。

If its tridiagonal systems you want to solve there is solve_banded() in numpy.linalg. Not sure if that's what you're looking for.

帅冕 2024-08-22 03:41:35

显然,如果不使用 C 或其pythonic变体,就无法在 Python 中做到这一点。

Apparently, there is no way to do this in Python without using C or its pythonic variations.

~没有更多了~
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