c # - решение комплексного набора ODE

Question

c # - решение комплексного набора ODE

2

Введение Некоторые наборы ODE не могут быть решены аналитически. В этом случае существует множество хорошо известных методов, особенно в типичном научном программном обеспечении, таком как MATLAB. Пока вы остаетесь с этим, все в порядке. Но проблема начинается, если вы попытаетесь перенести эту функцию в другую среду. В моем случае мне это нужно в С#.

Некоторые детали Конечно, есть некоторые библиотеки С# для ODE, но в большинстве случаев (по крайней мере, в этом, с которыми я знаком), они довольно ограничены. Давайте посмотрим на библиотеку OSLO, вот пример запроса:

var sol = Ode.RK547M(0, new Vector(5.0, 1.0),
(t, x) => new Vector(
x[0] - x[0] * x[1],
-x[1] + x[0] * x[1]));

Как видите, он не позволяет предоставлять дополнительную поддержку не-OD-уравнений или встроенных алгоритмов. Это немного ограничено, если мы, например, должны решить настройку следующим образом:

a=x*2+7
b=y*x+3
c- need to be calculated with external algorithm basing and "b" and "x"
dx/dt=x - xy + a + c
dx/dt=-y +xy + b

В этом случае представленная выше библиотека кажется неэффективной. В C++ я использую библиотеку odeint by boost. Я могу определить структуру как это:

struct solveODE
{
    void operator()( const vector_type &y , vector_type &ODE , const double t )
    {
        double x=y[0];
        double y=y[1];
        a=x*2+7;
        b=y*x+3;
        additional_solve(b, x);
        ODE[0]=x - xy + a + c;
        ODE[1]=-y +xy + b;
        }
};

И назовите это так:

integrate_const(make_dense_output<stepper_type>( 1E-12, 1E-6 ),
                    solveODE(),
                    y, 0.0, t_end, dt ,
                    std::bind(&calc::printResults , std::ref(*this) , pl::_1 , pl::_2));

Эта проблема

Вопрос в том, какая библиотека для С# предоставит мне эту функциональность в дополнение к решению жестких наборов од? Производительность очень важна, так как набор од может содержать 25+ уравнения + много вспомогательных алгебраических уравнений. Чтобы быть более конкретным - я не могу рассчитать даже аналитический якобиан, поскольку он не будет постоянным во времени, поэтому выбор потенциальных решателей ограничен.

Karls 09 фев. 2019, в 20:29

Источник

0

Почему бы вам не взять свой собственный решатель Рунге-Кутта?
Yves Daoust 09 фев. 2019, в 20:23
0

Вы имеете в виду построить алгоритм с нуля? В том числе решение, уточнение данных до определенных шагов и т. Д.? Это похоже на изобретение колеса.
Karls 09 фев. 2019, в 20:54
0

Таким образом, вы, вероятно, быстрее доберетесь до инструмента сна.
Yves Daoust 09 фев. 2019, в 21:11
0

Вы можете использовать свои библиотеки C ++ из C #. Для этого вам нужно экспортировать свою функциональность C ++ в DLL с простым интерфейсом C (не C ++). Из C # вы можете вызвать код DLL с помощью pinvoke: pinvoke.net
Mauricio Cele Lopez Belon 09 фев. 2019, в 23:14
1

(t, x) => new Vector( лямбда-конструкция - это просто специальное определение функции. Вы должны быть в состоянии передать обычную ссылку на функцию вместо нее.
LutzL 09 фев. 2019, в 23:43
0

@LutzL - можешь объяснить, как это сделать? Насколько я понимаю синтаксис, каждая дорожка (разделенная комой) должна быть правой стороной ODE. Как передать алгебраические уравнения или ссылку на функцию в этом случае? Я не могу найти правильное место, чтобы вставить его.
Karls 10 фев. 2019, в 10:56
0

Определите функцию с сигнатурой Vector odefunc(double, Vector) и используйте (t,y)=>odefunc(t,y) в этом месте, но, возможно, просто odefunc указатель на функцию odefunc . Могут быть различия в области видимости, доступе к переменным экземпляра и т. Д. Для двух вариантов вызова, если есть сомнения, оставайтесь с первым.
LutzL 10 фев. 2019, в 11:06
0

При чтении источника ожидаемым параметром является делегат типа Func<double,Vector,Vector> , который нуждается в явной конструкции как таковой или все еще в первом варианте.
LutzL 10 фев. 2019, в 11:22
0

Я все еще немного запутался, как это сделать ... Я не очень опытен в C #. Можете ли вы предоставить мне фрагмент кода, основанный, например, на "struct solveODE", который я представил выше? Так будет легче понять вашу идею. Вы можете опубликовать его как Ответ, чтобы я мог отметить его, если он будет работать.
Karls 10 фев. 2019, в 11:45

Показать ещё 7 комментариев

Теги:

c#

algorithm

.net

ode

numerical-methods

1 ответ

Ещё вопросы

Почему бы вам не взять свой собственный решатель Рунге-Кутта?
Вы имеете в виду построить алгоритм с нуля? В том числе решение, уточнение данных до определенных шагов и т. Д.? Это похоже на изобретение колеса.
Таким образом, вы, вероятно, быстрее доберетесь до инструмента сна.
Вы можете использовать свои библиотеки C ++ из C #. Для этого вам нужно экспортировать свою функциональность C ++ в DLL с простым интерфейсом C (не C ++). Из C # вы можете вызвать код DLL с помощью pinvoke: pinvoke.net
(t, x) => new Vector( лямбда-конструкция - это просто специальное определение функции. Вы должны быть в состоянии передать обычную ссылку на функцию вместо нее.
@LutzL - можешь объяснить, как это сделать? Насколько я понимаю синтаксис, каждая дорожка (разделенная комой) должна быть правой стороной ODE. Как передать алгебраические уравнения или ссылку на функцию в этом случае? Я не могу найти правильное место, чтобы вставить его.
Определите функцию с сигнатурой Vector odefunc(double, Vector) и используйте (t,y)=>odefunc(t,y) в этом месте, но, возможно, просто odefunc указатель на функцию odefunc . Могут быть различия в области видимости, доступе к переменным экземпляра и т. Д. Для двух вариантов вызова, если есть сомнения, оставайтесь с первым.
При чтении источника ожидаемым параметром является делегат типа Func<double,Vector,Vector> , который нуждается в явной конструкции как таковой или все еще в первом варианте.
Я все еще немного запутался, как это сделать ... Я не очень опытен в C #. Можете ли вы предоставить мне фрагмент кода, основанный, например, на "struct solveODE", который я представил выше? Так будет легче понять вашу идею. Вы можете опубликовать его как Ответ, чтобы я мог отметить его, если он будет работать.

LutzL · Accepted Answer · 2019-02-10T11-19-00.000Z

Вы должны быть в состоянии использовать

var sol = Ode.RK547M(0, new Vector(5.0, 1.0),
    (t, u) => {
        double x=u[0], y=u[1];
        double a=x*2+7, b=y*x+3;
        double c = additional_solve(b, x);
        return new Vector(
            x - x*y + a + c,
            -y +x*y + b
        );
     });

как длинная форма определения лямбда-делегата, то есть использование этого x => x*x сокращенно для x => { return x*x; } x => { return x*x; } что является сокращением для delegate(x) { return x*x; } delegate(x) { return x*x; } и так далее.

Это работает, что ясно доказывает, что я должен много узнать о лямбда-выражениях. Тем не менее, кажется, что использование Ode.GearBDF может быть лучше для жестких наборов ODE (требуется больше испытаний, чтобы сказать это наверняка). Это не проблема, так как синтаксис тот же. Я надеюсь, что эта информация будет полезна для других, как это было для меня.