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NumPy

NumPyはPythonのプログラミング言語の科学的と数学的なコンピューティングに関する拡張モジュールです。

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最適化とはメソッドやデザインの最適な処理方法を選択することです。パフォーマンスの向上を目指す為に行われます。プログラミングにおける最適化は、アルゴリズムのスピードアップや、要求されるリソースを減らすことなどを指します。

Python

Pythonは、コードの読みやすさが特徴的なプログラミング言語の1つです。 強い型付け、動的型付けに対応しており、後方互換性がないバージョン2系とバージョン3系が使用されています。 商用製品の開発にも無料で使用でき、OSだけでなく仮想環境にも対応。Unicodeによる文字列操作をサポートしているため、日本語処理も標準で可能です。

Q&A

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optimize.basinhoppingの[setting an array element with a sequence]エラー

Jagali

総合スコア4

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最適化とはメソッドやデザインの最適な処理方法を選択することです。パフォーマンスの向上を目指す為に行われます。プログラミングにおける最適化は、アルゴリズムのスピードアップや、要求されるリソースを減らすことなどを指します。

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投稿2019/11/22 16:23

編集2019/12/14 16:23

前提・実現したいこと

逆問題の求解をしています。
未知のパラメーターを含む連立微分方程式が、実測で得られているデータと最もFitするように、
scipy.optimize.basinhoppingで最適パラメーターを見つけたいです。
リファレンス:
https://docs.scipy.org/doc/scipy/reference/generated/scipy.optimize.basinhopping.html#scipy.optimize.basinhopping

プログラムを実行すると、for ループが2回終了したところで、
「setting an array element with a sequence.」と表示されてしまいます。

途中からエラーを起こす理由がよくわかりません。
修正点を教えていただけないでしょうか?

コード

Python3

1import numpy as np 2from scipy.integrate import odeint 3import pandas as pd 4from scipy import optimize 5from scipy.optimize import basinhopping 6 7n = 3 #データ数 8date = "1812" #シート名 9 10D = pd.read_excel('前データ.xlsx', sheet_name=date,dtype='float64') 11DD = np.array(D) 12c = DD[5:12,0] 13 14def f(y, t, z): 15#単位式 16 R1 = c[3] * y[0] * y[1] 17 R2 = c[4] * c[0] * y[1] 18 R3 = c[5] * c[1] * y[1] 19 R4 = c[6] * y[4] * y[1] 20 R5 = z[0] * y[0] * y[2] 21 R6 = z[1] * y[0] * y[3] 22 R7 = z[2] * y[1] * y[2] 23 R8 = z[3] * y[1] * y[3] 24#連立微分方程式 25 e0 = -R1 -c[2]*R5 -c[2]*R6 26 e1 = -R1 -R2 -R3 -R4 +z[4]*c[2]*R5 +z[5]*c[2]*R6 -c[2]*R7 -c[2]*R8 27 e2 = -z[6]*R5 -z[7]*R7 28 e3 = -z[8]*R6 -z[9]*R8 29 e4 = -R4 30 return [e0, e1, e2, e3, e4] 31 32def ODE(x, teta, i):         #数値積分の実行 33 f2 = lambda y,t: f(y, t, teta) 34 y0 = DD[0:5, i] 35 r = odeint(f2,y0,x) 36 r_O = scipy.stats.zscore(r[:,0]) 37 r_P = scipy.stats.zscore(r[:,4]) 38 return np.concatenate([r_O, r_P]) 39 40 41def ODE_resid(p):          #実測値と計算値の比較 42 for i in range(n): 43 x_data = np.array(DD[22:31, i]) 44 data_Oa = scipy.stats.zscore(DD[33:42,i]) 45 data_Pa = scipy.stats.zscore(DD[44:53,i]) 46 y_data = np.concatenate([data_Oa, data_Pa]) 47 if i == 0: 48 print(i) #何回ぐらい計算されているのか把握するために書いています。 49 Res0 = y_data - ODE(x_data,p,i)) 50 if i == 1: 51 print(i) 52 Res1 = y_data - ODE(x_data,p,i)) 53 if i == 2: 54 Res2 = y_data - ODE(x_data,p,i)) 55 print(i) 56 Q = np.concatenate([Res0,Res1,Res2]) 57 return Q 58 59g = DD[12:22,0] #推定するパラメーター 60j = basinhopping(ODE_resid,g)

###エラー文

ValueError Traceback (most recent call last) <ipython-input-32-a4a40533ee77> in <module> 68 (g[6],g[6]*100),(g[7],g[7]*100),(g[8],g[8]*100),(g[9],g[9]*100)] 69 ---> 70 j = basinhopping(ODE_resid,g) 71 # jj = j.x 72 # df = pd.DataFrame(jj) ~\Anaconda3.7\lib\site-packages\scipy\optimize\_basinhopping.py in basinhopping(func, x0, niter, T, stepsize, minimizer_kwargs, take_step, accept_test, callback, interval, disp, niter_success, seed) 667 668 bh = BasinHoppingRunner(x0, wrapped_minimizer, take_step_wrapped, --> 669 accept_tests, disp=disp) 670 671 # start main iteration loop ~\Anaconda3.7\lib\site-packages\scipy\optimize\_basinhopping.py in __init__(self, x0, minimizer, step_taking, accept_tests, disp) 72 73 # do initial minimization ---> 74 minres = minimizer(self.x) 75 if not minres.success: 76 self.res.minimization_failures += 1 ~\Anaconda3.7\lib\site-packages\scipy\optimize\_basinhopping.py in __call__(self, x0) 284 return self.minimizer(x0, **self.kwargs) 285 else: --> 286 return self.minimizer(self.func, x0, **self.kwargs) 287 288 ~\Anaconda3.7\lib\site-packages\scipy\optimize\_minimize.py in minimize(fun, x0, args, method, jac, hess, hessp, bounds, constraints, tol, callback, options) 593 return _minimize_cg(fun, x0, args, jac, callback, **options) 594 elif meth == 'bfgs': --> 595 return _minimize_bfgs(fun, x0, args, jac, callback, **options) 596 elif meth == 'newton-cg': 597 return _minimize_newtoncg(fun, x0, args, jac, hess, hessp, callback, ~\Anaconda3.7\lib\site-packages\scipy\optimize\optimize.py in _minimize_bfgs(fun, x0, args, jac, callback, gtol, norm, eps, maxiter, disp, return_all, **unknown_options) 968 else: 969 grad_calls, myfprime = wrap_function(fprime, args) --> 970 gfk = myfprime(x0) 971 k = 0 972 N = len(x0) ~\Anaconda3.7\lib\site-packages\scipy\optimize\optimize.py in function_wrapper(*wrapper_args) 298 def function_wrapper(*wrapper_args): 299 ncalls[0] += 1 --> 300 return function(*(wrapper_args + args)) 301 302 return ncalls, function_wrapper ~\Anaconda3.7\lib\site-packages\scipy\optimize\optimize.py in approx_fprime(xk, f, epsilon, *args) 728 729 """ --> 730 return _approx_fprime_helper(xk, f, epsilon, args=args) 731 732 ~\Anaconda3.7\lib\site-packages\scipy\optimize\optimize.py in _approx_fprime_helper(xk, f, epsilon, args, f0) 668 ei[k] = 1.0 669 d = epsilon * ei --> 670 grad[k] = (f(*((xk + d,) + args)) - f0) / d[k] 671 ei[k] = 0.0 672 return grad ValueError: setting an array element with a sequence.

補足情報(FW/ツールのバージョンなど)

Python 3(Anaconda)

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