犰狳与 Boost Odeint 冲突:Odeint 在集成期间将状态向量调整为零

Question

我刚刚开始使用Boost Odeint来集成ODE系统。为了方便起见，我想将其与犰狳一起使用，因为两者都是具有方便 API 的现代C++库。但是，如果我将arma::vec指定为状态类型，则立即发现在集成的第一步中，integrate_adaptive()将状态向量的大小调整为0x1。我在这里发布一个微不足道的例子：

#include <iostream>
#include <armadillo>
#include <boost/numeric/odeint.hpp>
using namespace std;
using namespace arma;
using namespace boost::numeric::odeint;
typedef vec state_type;
class harm_osc
{
    private:
    mat my_A;
    public:
        harm_osc(double gam)
        {
            my_A = { {0.0, 1.0}, {-gam*gam, 0.0} };
        }
        harm_osc()
        {
            my_A = { {0.0, 1.0}, {-1.0, 0.0} };
        }
        void operator() (const vec& x, vec& dxdt, const double t)
        {
            cout << "size of x: " << size(x) << endl;
            cout << "size of dxdt: " << size(dxdt) << endl;
            dxdt = my_A*x;
        }
};
class observer
{
    private:
        mat& my_states;
        vec& my_times;                        
    public:
        observer(mat& states, vec& times):
            my_states(states),
            my_times(times)
        {}    
        void operator() (const vec& x, double t)
        {
            my_states.insert_rows(my_states.n_rows, x);
            my_times.insert_rows(my_times.n_rows, t);
            cout << t << 't';
            for(auto elem : x)
                cout << elem << 't';
            cout << endl;
        }
};
typedef runge_kutta_cash_karp54<state_type> error_stepper_type;
typedef controlled_runge_kutta<error_stepper_type> controlled_stepper_type;
int main()
{
    state_type x = {0.0, 1.0};
    vec t;
    mat x_full;
    integrate_adaptive(make_controlled<error_stepper_type>(1e-5, 1e-5), harm_osc(1.0), x, 0.0, 200.0, 0.01, observer(x_full, t));
}

如果我指定arma::vec::fixed<2>而不是arma::vec作为state_type，这个简单的演示可以正常运行。我的问题是，在我正在处理的当前项目中，我不知道编译时状态向量的大小，因此我无法使用前面提到的模板参数修复它。

有没有解决方案可以将犰狳与 Boost Odeint 一起使用，而无需在编译时固定状态向量的大小？在我项目的其他部分，我可以正确使用犰狳。我想在我的整个项目中使用它。现在，在集成ODE时，我使用Boost Ublas来定义ODE系统。

Answer 1

>Odeint在内部存储几个中间状态。在您的情况下，我认为它不知道如何正确调整中间状态的大小。这可以通过引入正确的调整大小适配器轻松修复：

namespace boost { namespace numeric { namespace odeint {
template <>
struct is_resizeable<arma::vec>
{
    typedef boost::true_type type;
    const static bool value = type::value;
};
template <>
struct same_size_impl<arma::vec, arma::vec>
{
    static bool same_size(const arma::vec& x, const arma::vec& y)
    {
        return x.size() == y.size();   // or use .n_elem attributes
    }
};
template<>
struct resize_impl<arma::vec, arma::vec>
{
    static void resize(arma::vec &v1, const arma::vec& v2)
    {
        v1.resize(v2.size());     // not sure if this is correct for arma
    }
};
} } } // namespace boost::numeric::odeint

看看这里： http://www.boost.org/doc/libs/1_63_0/libs/numeric/odeint/doc/html/boost_numeric_odeint/odeint_in_detail/state_types__algebras_and_operations.html

Answer 2

对标准示例（https://github.com/headmyshoulder/odeint-v2/blob/master/examples/my_vector.cpp）稍作调整，即可获得工作代码：

#include <boost/numeric/odeint.hpp>
#include <armadillo>
#include <iostream>
namespace boost { 
namespace numeric { 
namespace odeint {
template<>
struct is_resizeable< arma::vec >
{
 typedef boost::true_type type;
 static const bool value = type::value;
};
} } }
typedef arma::vec state_type;
void lorenz( const state_type &x , state_type &dxdt , const double t )
{
const double sigma( 10.0 );
const double R( 28.0 );
const double b( 8.0 / 3.0 );
dxdt[0] = sigma * ( x[1] - x[0] );
dxdt[1] = R * x[0] - x[1] - x[0] * x[2];
dxdt[2] = -b * x[2] + x[0] * x[1];
}
using namespace boost::numeric::odeint;
int main()
{
state_type x(3);
x[0] = 5.0 ; x[1] = 10.0 ; x[2] = 10.0;
// make sure resizing is ON
BOOST_STATIC_ASSERT( is_resizeable<state_type>::value == true );
// no further work is required
std::cout << "initial x : " << x << std::endl; 
integrate_const( runge_kutta4< state_type >() , lorenz , x , 
0.0 , 10.0 , 0.1 );
std::cout << "final x : " << x << std::endl;
return 0; 
}