| Viewing file:  polyutils.py (10.9 KB)      -rw-r--r-- Select action/file-type:
 
  (+) |  (+) |  (+) | Code (+) | Session (+) |  (+) | SDB (+) |  (+) |  (+) |  (+) |  (+) |  (+) | 
 
"""Utility classes and functions for the polynomial modules.
 
 This module provides: error and warning objects; a polynomial base class;
 and some routines used in both the `polynomial` and `chebyshev` modules.
 
 Error objects
 -------------
 
 .. autosummary::
 :toctree: generated/
 
 PolyError            base class for this sub-package's errors.
 PolyDomainError      raised when domains are mismatched.
 
 Warning objects
 ---------------
 
 .. autosummary::
 :toctree: generated/
 
 RankWarning  raised in least-squares fit for rank-deficient matrix.
 
 Base class
 ----------
 
 .. autosummary::
 :toctree: generated/
 
 PolyBase Obsolete base class for the polynomial classes. Do not use.
 
 Functions
 ---------
 
 .. autosummary::
 :toctree: generated/
 
 as_series    convert list of array_likes into 1-D arrays of common type.
 trimseq      remove trailing zeros.
 trimcoef     remove small trailing coefficients.
 getdomain    return the domain appropriate for a given set of abscissae.
 mapdomain    maps points between domains.
 mapparms     parameters of the linear map between domains.
 
 """
 from __future__ import division, absolute_import, print_function
 
 import numpy as np
 
 __all__ = [
 'RankWarning', 'PolyError', 'PolyDomainError', 'as_series', 'trimseq',
 'trimcoef', 'getdomain', 'mapdomain', 'mapparms', 'PolyBase']
 
 #
 # Warnings and Exceptions
 #
 
 class RankWarning(UserWarning):
 """Issued by chebfit when the design matrix is rank deficient."""
 pass
 
 class PolyError(Exception):
 """Base class for errors in this module."""
 pass
 
 class PolyDomainError(PolyError):
 """Issued by the generic Poly class when two domains don't match.
 
 This is raised when an binary operation is passed Poly objects with
 different domains.
 
 """
 pass
 
 #
 # Base class for all polynomial types
 #
 
 class PolyBase(object):
 """
 Base class for all polynomial types.
 
 Deprecated in numpy 1.9.0, use the abstract
 ABCPolyBase class instead. Note that the latter
 requires a number of virtual functions to be
 implemented.
 
 """
 pass
 
 #
 # Helper functions to convert inputs to 1-D arrays
 #
 def trimseq(seq):
 """Remove small Poly series coefficients.
 
 Parameters
 ----------
 seq : sequence
 Sequence of Poly series coefficients. This routine fails for
 empty sequences.
 
 Returns
 -------
 series : sequence
 Subsequence with trailing zeros removed. If the resulting sequence
 would be empty, return the first element. The returned sequence may
 or may not be a view.
 
 Notes
 -----
 Do not lose the type info if the sequence contains unknown objects.
 
 """
 if len(seq) == 0:
 return seq
 else:
 for i in range(len(seq) - 1, -1, -1):
 if seq[i] != 0:
 break
 return seq[:i+1]
 
 
 def as_series(alist, trim=True):
 """
 Return argument as a list of 1-d arrays.
 
 The returned list contains array(s) of dtype double, complex double, or
 object.  A 1-d argument of shape ``(N,)`` is parsed into ``N`` arrays of
 size one; a 2-d argument of shape ``(M,N)`` is parsed into ``M`` arrays
 of size ``N`` (i.e., is "parsed by row"); and a higher dimensional array
 raises a Value Error if it is not first reshaped into either a 1-d or 2-d
 array.
 
 Parameters
 ----------
 alist : array_like
 A 1- or 2-d array_like
 trim : boolean, optional
 When True, trailing zeros are removed from the inputs.
 When False, the inputs are passed through intact.
 
 Returns
 -------
 [a1, a2,...] : list of 1-D arrays
 A copy of the input data as a list of 1-d arrays.
 
 Raises
 ------
 ValueError
 Raised when `as_series` cannot convert its input to 1-d arrays, or at
 least one of the resulting arrays is empty.
 
 Examples
 --------
 >>> from numpy import polynomial as P
 >>> a = np.arange(4)
 >>> P.as_series(a)
 [array([ 0.]), array([ 1.]), array([ 2.]), array([ 3.])]
 >>> b = np.arange(6).reshape((2,3))
 >>> P.as_series(b)
 [array([ 0.,  1.,  2.]), array([ 3.,  4.,  5.])]
 
 """
 arrays = [np.array(a, ndmin=1, copy=0) for a in alist]
 if min([a.size for a in arrays]) == 0:
 raise ValueError("Coefficient array is empty")
 if any([a.ndim != 1 for a in arrays]):
 raise ValueError("Coefficient array is not 1-d")
 if trim:
 arrays = [trimseq(a) for a in arrays]
 
 if any([a.dtype == np.dtype(object) for a in arrays]):
 ret = []
 for a in arrays:
 if a.dtype != np.dtype(object):
 tmp = np.empty(len(a), dtype=np.dtype(object))
 tmp[:] = a[:]
 ret.append(tmp)
 else:
 ret.append(a.copy())
 else:
 try:
 dtype = np.common_type(*arrays)
 except:
 raise ValueError("Coefficient arrays have no common type")
 ret = [np.array(a, copy=1, dtype=dtype) for a in arrays]
 return ret
 
 
 def trimcoef(c, tol=0):
 """
 Remove "small" "trailing" coefficients from a polynomial.
 
 "Small" means "small in absolute value" and is controlled by the
 parameter `tol`; "trailing" means highest order coefficient(s), e.g., in
 ``[0, 1, 1, 0, 0]`` (which represents ``0 + x + x**2 + 0*x**3 + 0*x**4``)
 both the 3-rd and 4-th order coefficients would be "trimmed."
 
 Parameters
 ----------
 c : array_like
 1-d array of coefficients, ordered from lowest order to highest.
 tol : number, optional
 Trailing (i.e., highest order) elements with absolute value less
 than or equal to `tol` (default value is zero) are removed.
 
 Returns
 -------
 trimmed : ndarray
 1-d array with trailing zeros removed.  If the resulting series
 would be empty, a series containing a single zero is returned.
 
 Raises
 ------
 ValueError
 If `tol` < 0
 
 See Also
 --------
 trimseq
 
 Examples
 --------
 >>> from numpy import polynomial as P
 >>> P.trimcoef((0,0,3,0,5,0,0))
 array([ 0.,  0.,  3.,  0.,  5.])
 >>> P.trimcoef((0,0,1e-3,0,1e-5,0,0),1e-3) # item == tol is trimmed
 array([ 0.])
 >>> i = complex(0,1) # works for complex
 >>> P.trimcoef((3e-4,1e-3*(1-i),5e-4,2e-5*(1+i)), 1e-3)
 array([ 0.0003+0.j   ,  0.0010-0.001j])
 
 """
 if tol < 0:
 raise ValueError("tol must be non-negative")
 
 [c] = as_series([c])
 [ind] = np.where(np.abs(c) > tol)
 if len(ind) == 0:
 return c[:1]*0
 else:
 return c[:ind[-1] + 1].copy()
 
 def getdomain(x):
 """
 Return a domain suitable for given abscissae.
 
 Find a domain suitable for a polynomial or Chebyshev series
 defined at the values supplied.
 
 Parameters
 ----------
 x : array_like
 1-d array of abscissae whose domain will be determined.
 
 Returns
 -------
 domain : ndarray
 1-d array containing two values.  If the inputs are complex, then
 the two returned points are the lower left and upper right corners
 of the smallest rectangle (aligned with the axes) in the complex
 plane containing the points `x`. If the inputs are real, then the
 two points are the ends of the smallest interval containing the
 points `x`.
 
 See Also
 --------
 mapparms, mapdomain
 
 Examples
 --------
 >>> from numpy.polynomial import polyutils as pu
 >>> points = np.arange(4)**2 - 5; points
 array([-5, -4, -1,  4])
 >>> pu.getdomain(points)
 array([-5.,  4.])
 >>> c = np.exp(complex(0,1)*np.pi*np.arange(12)/6) # unit circle
 >>> pu.getdomain(c)
 array([-1.-1.j,  1.+1.j])
 
 """
 [x] = as_series([x], trim=False)
 if x.dtype.char in np.typecodes['Complex']:
 rmin, rmax = x.real.min(), x.real.max()
 imin, imax = x.imag.min(), x.imag.max()
 return np.array((complex(rmin, imin), complex(rmax, imax)))
 else:
 return np.array((x.min(), x.max()))
 
 def mapparms(old, new):
 """
 Linear map parameters between domains.
 
 Return the parameters of the linear map ``offset + scale*x`` that maps
 `old` to `new` such that ``old[i] -> new[i]``, ``i = 0, 1``.
 
 Parameters
 ----------
 old, new : array_like
 Domains. Each domain must (successfully) convert to a 1-d array
 containing precisely two values.
 
 Returns
 -------
 offset, scale : scalars
 The map ``L(x) = offset + scale*x`` maps the first domain to the
 second.
 
 See Also
 --------
 getdomain, mapdomain
 
 Notes
 -----
 Also works for complex numbers, and thus can be used to calculate the
 parameters required to map any line in the complex plane to any other
 line therein.
 
 Examples
 --------
 >>> from numpy import polynomial as P
 >>> P.mapparms((-1,1),(-1,1))
 (0.0, 1.0)
 >>> P.mapparms((1,-1),(-1,1))
 (0.0, -1.0)
 >>> i = complex(0,1)
 >>> P.mapparms((-i,-1),(1,i))
 ((1+1j), (1+0j))
 
 """
 oldlen = old[1] - old[0]
 newlen = new[1] - new[0]
 off = (old[1]*new[0] - old[0]*new[1])/oldlen
 scl = newlen/oldlen
 return off, scl
 
 def mapdomain(x, old, new):
 """
 Apply linear map to input points.
 
 The linear map ``offset + scale*x`` that maps the domain `old` to
 the domain `new` is applied to the points `x`.
 
 Parameters
 ----------
 x : array_like
 Points to be mapped. If `x` is a subtype of ndarray the subtype
 will be preserved.
 old, new : array_like
 The two domains that determine the map.  Each must (successfully)
 convert to 1-d arrays containing precisely two values.
 
 Returns
 -------
 x_out : ndarray
 Array of points of the same shape as `x`, after application of the
 linear map between the two domains.
 
 See Also
 --------
 getdomain, mapparms
 
 Notes
 -----
 Effectively, this implements:
 
 .. math ::
 x\\_out = new[0] + m(x - old[0])
 
 where
 
 .. math ::
 m = \\frac{new[1]-new[0]}{old[1]-old[0]}
 
 Examples
 --------
 >>> from numpy import polynomial as P
 >>> old_domain = (-1,1)
 >>> new_domain = (0,2*np.pi)
 >>> x = np.linspace(-1,1,6); x
 array([-1. , -0.6, -0.2,  0.2,  0.6,  1. ])
 >>> x_out = P.mapdomain(x, old_domain, new_domain); x_out
 array([ 0.        ,  1.25663706,  2.51327412,  3.76991118,  5.02654825,
 6.28318531])
 >>> x - P.mapdomain(x_out, new_domain, old_domain)
 array([ 0.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0.])
 
 Also works for complex numbers (and thus can be used to map any line in
 the complex plane to any other line therein).
 
 >>> i = complex(0,1)
 >>> old = (-1 - i, 1 + i)
 >>> new = (-1 + i, 1 - i)
 >>> z = np.linspace(old[0], old[1], 6); z
 array([-1.0-1.j , -0.6-0.6j, -0.2-0.2j,  0.2+0.2j,  0.6+0.6j,  1.0+1.j ])
 >>> new_z = P.mapdomain(z, old, new); new_z
 array([-1.0+1.j , -0.6+0.6j, -0.2+0.2j,  0.2-0.2j,  0.6-0.6j,  1.0-1.j ])
 
 """
 x = np.asanyarray(x)
 off, scl = mapparms(old, new)
 return off + scl*x
 
 |