python - Matlab 到 python 转换结果不相等

Question

最近我一直在编写一个脚本，我在 Matlab 中工作，但需要在 Python 中使用。给出一个稍微好一点的解释: 我在 Matlab 中有一个可以运行的脚本，我编写了相同的脚本，但在 Python 中也可以正常运行。

我后来发现 matlab 脚本有一些问题导致它不稳定:度数插值。为了解决在 350 度到 10 度之间插值时遇到的问题(不连续问题)，我在 Matlab 中使用了 unwrap。这工作得很好并且稳定了脚本。

目前我在 Matlab 中有一个可以运行且稳定的脚本。我还有一个 Python 脚本可以运行，但是当发现角度不连续时，效果就不太好。现在我正在尝试将 Matlab 重写为 python。

旧的(并不总是稳定的)python 文件在我正在测试的情况下工作得很好，并且我可以比较值。新的没有按预期工作，我找不到原因。

由于插值算法等不同，Matlab 结果与 Python 结果略有不同。但是，我拥有的两个 python 文件应该给出完全相同的答案，但事实并非如此。它们都在同一个文件夹中，使用相同的功能和相同的数据。

我正在复制的 Matlab 代码:

load S_phi.mat
ww=load(strcat(filePrefix,'WaveWindows.txt'));
[sww,nww]=locate(s,x,y,ww(:,1),ww(:,2));

angle1=interp1(sww,unwrap(ww(:,3)*pi/180),sS,'linear','extrap')*180/pi;
angle2=interp1(sww,unwrap(ww(:,4)*pi/180),sS,'linear','extrap')*180/pi;

angle1(angle1<0) = angle1(angle1<0)+360;
angle1(angle1>360) = angle1(angle1>360)-360;

angle2(angle2<0) = angle2(angle2<0)+360;
angle2(angle2>360) = angle2(angle2>360)-360;

%% Compute local S-phi curves
for i=1:ns-1;
% for i=81:121;
    for iphi=1:length(phic)
        if(angle1(i) > angle2(i))
            tangle1 = angle1(i);
            tangle2 = angle2(i)+360;
            wavedir2 = wavedir;
            wavedir2(wavedir <= 180) = wavedir(wavedir <= 180) + 360;
            [wavedir3, I] = sort(wavedir2);
            Splus_temp = Splus(iphi,I);
            Smin_temp = Smin(iphi,I);

            Sploc(i,iphi)=integrate(tangle1,tangle2,wavedir3,Splus_temp);
            Smloc(i,iphi)=integrate(tangle1,tangle2,wavedir3,Smin_temp);
        else
            Sploc(i,iphi)=integrate(angle1(i)*pi/180,angle2(i)*pi/180,unwrap(wavedir*pi/180),Splus(iphi,:));
            Smloc(i,iphi)=integrate(angle1(i)*pi/180,angle2(i)*pi/180,unwrap(wavedir*pi/180),Smin(iphi,:));
            Sploc, (angle1(i)*pi/180), (angle2(i)*pi/180), unwrap(wavedir*pi/180)
        end
    end
end

工作(但在某些情况下不稳定)脚本的Python代码:

#load S_phi.mat files
phic            = np.load('Sphi_phic_plot.npy')
Snet            = np.load('Sphi_Snet.npy')
Splus           = np.load('Sphi_Splus.npy')
Smin            = np.load('Sphi_Smin.npy')
wavedir         = np.load('Sphi_wavedir.npy')


ww              = pd.read_csv(wave_windows_file, delim_whitespace=True)
locateResult    = coastline.locate(s,x,y,ww['x'],ww['y'])
sww             = locateResult['sp']
nww             = locateResult['np']

fan1            = interpolate.InterpolatedUnivariateSpline(sww, ww['angle1'], k=order) # order = 1: linear
angle1          = fan1(sS)

fan2            = interpolate.InterpolatedUnivariateSpline(sww, ww['angle2'], k=order) # order = 1: linear
angle2          = fan2(sS)

## Compute local S-phi curves
Sploc           = np.zeros((ns-1, phic.shape[0]))
Smloc           = np.zeros((ns-1, phic.shape[0]))
for i in range(ns-1):
    for iphi in range(phic.shape[0]):
        Sploc[i, iphi]      = coastline.integrate(angle1[i], angle2[i], wavedir, Splus[iphi,:])
        Smloc[i, iphi]      = coastline.integrate(angle1[i], angle2[i], wavedir, Smin[iphi,:])

我编写的脚本应该给出与 python 文件相同的结果(并模拟 Matlab 脚本):

# load S_phi.mat files
phic            = np.load('Sphi_phic.npy')
Snet            = np.load('Sphi_Snet.npy')
Splus           = np.load('Sphi_Splus.npy')
Smin            = np.load('Sphi_Smin.npy')
wavedir         = np.load('Sphi_wavedir.npy')

ww              = pd.read_csv(wave_windows_file, delim_whitespace=True)
locateResult    = coastline.locate(s,x,y,ww['x'],ww['y'])
sww             = locateResult['sp']
nww             = locateResult['np']

fan1            = interpolate.InterpolatedUnivariateSpline(sww, np.unwrap(ww['angle1']*m.pi/180), k=1) # order = 1: linear
angle1          = fan1(sS) * 180/m.pi

fan2            = interpolate.InterpolatedUnivariateSpline(sww, np.unwrap(ww['angle2']*m.pi/180), k=1) # order = 1: linear
angle2          = fan2(sS) * 180/m.pi

angle1[angle1<0] = angle1[angle1<0] + 360
angle1[angle1>=360] = angle1[angle1>=360] - 360

angle2[angle2<0] = angle2[angle2<0] + 360
angle2[angle2>=360] = angle2[angle2>=360] - 360

## Compute local S-phi curves
Sploc           = np.zeros((ns-1, phic.shape[0]))
Smloc           = np.zeros((ns-1, phic.shape[0]))
for i in range(ns-1):
    for iphi in range(phic.shape[0]):
        if angle1[i] > angle2[i]:
            tangle1 = deepcopy(angle1[i])
            tangle2 = deepcopy(angle2[i])+360

            wavedir2 = deepcopy(wavedir)
            wavedir2[wavedir <= 180] = wavedir[wavedir <= 180] + 360

            I = np.argsort(wavedir2)
            wavedir3 = np.sort(wavedir2)

            Splus_temp = Splus[iphi,I]
            Smin_temp = Smin[iphi,I]

            Sploc[i, iphi]  = coastline.integrate(tangle1, tangle2, wavedir3, Splus_temp)
            Smloc[i, iphi]  = coastline.integrate(tangle1, tangle2, wavedir3, Smin_temp)
        else:
            Sploc[i, iphi] = coastline.integrate(angle1[i], angle2[i], wavedir, Splus[iphi,:])
            Smloc[i, iphi] = coastline.integrate(angle1[i], angle2[i], wavedir, Smin[iphi,:])

问题是第二个 python 脚本的结果(Sploc 和 Smloc)与第一个脚本的结果不相等。然而，计算此值的输入是完全相同的。我的想法是值在循环内被覆盖。

有人知道哪里出了问题吗？

非常感谢您的帮助。

Answer 1

我终于找到答案了。问题在于角度1和角度2的比较。在文件中它们是相等的，但由于 unwrap() 和 InterpolatedUnivariateSpline() 它们略有不同(270.0 vs 270.00000000000000006)，这导致了问题。