将Matlab转换为Python，数组错误和for循环错误

Question

我对编程非常陌生，所以请耐心听我的lol。我正在尝试将matlab的一个示例代码转换为python，但是我在for循环中遇到数组问题，并且不断出现索引错误。你知道吗

以下是给定的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()

对于for循环中的X0[：，I]=X0部分，我不断得到一个“IndexError:too many index for array”，我正在努力找出原因。你知道吗

非常感谢您的帮助！你知道吗

Answer 1

MATLAB第一次运行

    X(:,i)=X0;

它创建一个新变量X，其i的第列等于X0。在您的代码中，发生这种情况时i是1，但如果i是>；1，MATLAB将用零初始化列1…i-1。循环完成后，代码将绘制来自矩阵X的数据。你知道吗

在Python代码中错误地将其转换为X0[:,i]=X0，这会产生错误，因为您试图将X0赋值为二维数组，而它只是一维数组。你知道吗

Python和numpy不会像MATLAB那样在分配给子数组时自动创建和增长数组，因此在Python中，您需要在循环之前创建数组X，然后在每次分配给数组的下一列之前resize创建数组，或者在创建数组时使用正确的大小初始化数组-因为知道它会有多大，即len(t)，做后者-你可以用np.zeros来做这个。你知道吗

另外，在您发布的Python代码中，行X0 = X0 + A*dt*X0+dt*Finput在循环之外，因为前一行没有缩进-Python应该为此提出一个IndentationError。按照惯例，每个缩进级别应该使用四个空格。你知道吗

在Python代码中的循环之后，您希望绘制X的内容，而不是X0。你知道吗

Answer 2

在Matlab代码中，X(:,i)=X0;将X0赋给X的第i列。但是pythonX0[:,i]=X0 #error正在将X0分配给第i列。你知道吗