c++；1D波函数不良输出（有限差分） 我对C和C++编程有点新，我已经在R中实现了，现在我尝试用C++编写。

我使用了

std:：vector

和

std:：vector

并按值传递，因为它一次只需要传递一行来填充

std:：vector u（t.size（），vector（n））

，它的大小基于

h

，

k

和总运行时间

我遇到的问题是，当波穿过轴时，输出数据似乎出错。我无法从逻辑上找出问题所在，但我可能遗漏了一些东西，我认为更可能是我误用了

std:：vector

，或者存在一些我无法识别的数据类型冲突

也许其他人可以看到我看不到的东西，以下是我的代码：

#include <iostream>
#include<math.h>
#include<vector>
#include<fstream>

using namespace std;

vector<double> takestep (double h,double k,vector<double> ukm1,vector<double> ukm2){

   int n = ukm1.size();

   vector<double> uk(n);

   uk[0]=0;
   uk[n-1]=0;

   for(int i = 1; i < (n-1); i++)
   {
       uk[i] = (pow(k,2)/pow(h,2))*(ukm1[i+1]-2*ukm1[i]+ukm1[i-1])+2*ukm1[i]-ukm2[i];
   }

   return uk;
}

//-----------------------------------------------------------------
vector<vector<double> > solve1D (double tf, double h, double k, vector<double> ukm1, vector<double> ukm2){

  int n = ukm1.size(); 
  vector<double> t((int)tf/k);

  for(int i = 0; i<t.size(); i++)
  {
      t[i] = k*i;
  }

  vector<vector<double> > u(t.size(),vector<double>(n));

  u[0] = ukm1;
  u[1] =  takestep(k,h,ukm1,ukm2); 

  for(int i = 2;i<t.size();i++)
  {
      u[i]= takestep(h,k,u[i-1],u[i-2]);
  }

  return u;
}

//====================================================================
int main(int argc, char** argv) {

 double tf = 12.0;
 double k = .005;
 double h = .01;

 vector<double> x(1.0/h);

 for(int i = 1;i<x.size();i++)
 {
    x[i] = i*h;
 }

 vector<double> yo(x.size()); 

 yo[0]=0;
 yo[x.size()-1]=0;

 for(int i = 1;i<yo.size()-1;i++)
 {
     yo[i] = 0.5*sin(x[i]*M_PI);
 }

 vector<vector<double> > u = solve1D(tf,k,h,yo,yo);

 ofstream myfile;
 myfile.open ("Wave1D_output.txt");


 for(int i = 0;i<u.size();i++)
 {

    for(int j = 0;j<yo.size();j++)
    {
       myfile<< u[i][j]<<"\t";
    }

    myfile<<"\n"; 
 }
 myfile.close();
 return 0;
}

#包括
#包括
#包括
#包括
使用名称空间std；
向量步进（双h，双k，向量ukm1，向量ukm2）{
int n=ukm1.size（）；
矢量uk（n）；
uk[0]=0；
uk[n-1]=0；
对于（int i=1；i<（n-1）；i++）
{
uk[i]=（pow（k，2）/pow（h，2））*（ukm1[i+1]-2*ukm1[i]+ukm1[i-1]）+2*ukm1[i]-ukm2[i]；
}
返回英国；
}
//-----------------------------------------------------------------
向量解算1D（双tf，双h，双k，向量ukm1，向量ukm2）{
int n=ukm1.size（）；
向量t（（int）tf/k）；
对于（int i=0；i所以，原来错误是………..我在初始调用中向后发送了h和k到解算器，我在打印时间向量的大小时发现了这一点，它是1200而不是2400。最终保留了原始索引，因为这不是问题所在。如上所述，我添加了一些注释：

    #include <iostream>
    #include<math.h>
    #include<vector>
    #include<fstream>

    using namespace std;

vector<double> takestep(double h,double k,vector<double> ukm1,vector<double> ukm2){

   int n = ukm1.size();//set n to number of elements in of input array
   vector<double> uk(n);//new array of same size
   uk[0]=0;  //
   uk[n-1]=0;//set ends to zero 

   for(int i = 1;i<(n-1);i++){//for i in length of uk
       uk[i]=(pow(k,2)/pow(h,2))*(ukm1[i+1]-2*ukm1[i]+ukm1[i-1])+2*ukm1[i]-ukm2[i];//finite difference formula
   }

   return uk;//returns next time step
}
vector<vector<double> > solve1D (double tf, double h, double k, vector<double> ukm1, vector<double> ukm2){

  int n = ukm1.size(); //set n to number of elements in input array
  vector<double> t(round(tf/k));//set size of sime sequence (final time/delta time)

  for(int i = 0; i<t.size(); i++){
      t[i] = k*(i+1);                 //fill time array with proper sequence

  }

  vector<vector<double> > u(t.size(),vector<double>(n));//create 2D array to store all the time steps

  u[0] = ukm1;//set initial state
  u[1] =  takestep(k,h,ukm1,ukm2); //set first time step
  for(int i = 2;i<t.size();i++){
      u[i]= takestep(h,k,u[i-1],u[i-2]);//take all the other time steps
  }

  return u;//return array with all steps
}
int main(int argc, char** argv) {

 double tf = 12.0;//set final time for test
 double k = .005;//set time step
 double h = .01;//set distance for finite difference
 vector<double> x((int)round(1.0/h));//create vector to store x steps
 for(int i = 0;i<x.size();i++){
    x[i] = i*h;                //fill with proper distance steps
 }
 vector<double> yo(x.size());//create vector to store wave function
 for(int i = 1;i<yo.size()-2;i++){
 yo[i] = 0.5*sin(x[i]*M_PI);      //fill with function values
 }
vector<vector<double> > u = solve1D(tf,h,k,yo,yo);//send to solver

#包括
#包括
#包括
#包括
使用名称空间std；
向量步进（双h，双k，向量ukm1，向量ukm2）{
int n=ukm1.size（）；//将n设置为输入数组中的元素数
向量uk（n）；//相同大小的新数组
uk[0]=0//
uk[n-1]=0；//设置结束为零
对于（int i=1；i所以，原来错误是………..我在最初的调用中向后发送了h和k到解算器，我在打印时间向量的大小时发现了这一点，它是1200而不是2400。最终保留了原始索引，因为这不是问题所在。如上所述，我添加了一些注释：

    #include <iostream>
    #include<math.h>
    #include<vector>
    #include<fstream>

    using namespace std;

vector<double> takestep(double h,double k,vector<double> ukm1,vector<double> ukm2){

   int n = ukm1.size();//set n to number of elements in of input array
   vector<double> uk(n);//new array of same size
   uk[0]=0;  //
   uk[n-1]=0;//set ends to zero 

   for(int i = 1;i<(n-1);i++){//for i in length of uk
       uk[i]=(pow(k,2)/pow(h,2))*(ukm1[i+1]-2*ukm1[i]+ukm1[i-1])+2*ukm1[i]-ukm2[i];//finite difference formula
   }

   return uk;//returns next time step
}
vector<vector<double> > solve1D (double tf, double h, double k, vector<double> ukm1, vector<double> ukm2){

  int n = ukm1.size(); //set n to number of elements in input array
  vector<double> t(round(tf/k));//set size of sime sequence (final time/delta time)

  for(int i = 0; i<t.size(); i++){
      t[i] = k*(i+1);                 //fill time array with proper sequence

  }

  vector<vector<double> > u(t.size(),vector<double>(n));//create 2D array to store all the time steps

  u[0] = ukm1;//set initial state
  u[1] =  takestep(k,h,ukm1,ukm2); //set first time step
  for(int i = 2;i<t.size();i++){
      u[i]= takestep(h,k,u[i-1],u[i-2]);//take all the other time steps
  }

  return u;//return array with all steps
}
int main(int argc, char** argv) {

 double tf = 12.0;//set final time for test
 double k = .005;//set time step
 double h = .01;//set distance for finite difference
 vector<double> x((int)round(1.0/h));//create vector to store x steps
 for(int i = 0;i<x.size();i++){
    x[i] = i*h;                //fill with proper distance steps
 }
 vector<double> yo(x.size());//create vector to store wave function
 for(int i = 1;i<yo.size()-2;i++){
 yo[i] = 0.5*sin(x[i]*M_PI);      //fill with function values
 }
vector<vector<double> > u = solve1D(tf,h,k,yo,yo);//send to solver

#包括
#包括
#包括
#包括
使用名称空间std；
向量步进（双h，双k，向量ukm1，向量ukm2）{
int n=ukm1.size（）；//将n设置为输入数组中的元素数
向量uk（n）；//相同大小的新数组
uk[0]=0//
uk[n-1]=0；//设置结束为零
对于（int i=1；i请尝试在代码中添加一些注释来描述其预期功能，并在函数
takestep（）中打破等式
转换为几个简单易懂的关系。最后，尝试将变量名称更改为有意义的名称，而不是
i
、
j
、
k
等。完成此操作后，如果您自己还没有解决问题，我们将能够帮助您。传递两次yo来解决1D有什么意义？这是一种笨拙的方式要获得同一向量的两个副本，您不需要对它们中的任何一个执行任何操作。在takestep函数中使用ukm1和ukm2很重要，但除非我遗漏了什么，否则不会。它们只是同一向量的副本。此外，请尝试使用vector:：at运算符而不是原始[]运算符-这会发现您访问数组超出范围，以防万一。另外两条注释：由于循环从1开始，因此您似乎从未获得x[0]的值。此外，使用双精度构造向量是危险的。编译器应该对此发出警告。您打算构造大小为（1.0/.01=100）的向量吗，对吗？如果双精度表示非常接近100，但仅为99.9999999…，它将删除小数部分，留下99。一种安全的廉价方法是（1/h+0.5），但我会考虑你是怎么做的。我明白了，我在看takestep的第一个呼叫。你通过它ukm1和ukm2，我相信在那一点上它将是yo和yo。对吗？别担心@Ziezi，我肯定会为你添加一些评论，不要认为我会像那样把你冷落在外面。我也会致力于swi从原始索引到
vector:：at
，因为尽管我在
takeStep（）中手动将其设置为零，但我的输出文件中的行的结尾不为零，这表明存在索引问题
。请尝试在代码中添加一些注释，以描述其预期功能，并打破函数中的等式
takestep（）
转换为几个简单易懂的关系。最后，尝试将变量名称更改为有意义的名称，而不是
i
、
j
、
k
等。完成此操作后，如果您自己还没有解决问题，我们将能够帮助您。传递两次yo来解决1D有什么意义？这是一种笨拙的方式要获得同一向量的两个副本，您不需要对它们中的任何一个执行任何操作。在takestep函数中使用ukm1和ukm2很重要，但除非我遗漏了什么，否则不会。它们只是同一向量的副本。此外，请尝试使用vector:：at运算符而不是原始[]运算符-这会发现您访问数组超出范围，以防万一。另外两条注释：由于循环从1开始，因此您似乎从未获得x[0]的值。此外，使用双精度构造向量是危险的。编译器应该对此发出警告。您打算构造大小为（1.0/.01=100）的向量吗，对吗？如果双精度表示非常接近100，但只有99.9999999…，它会去掉小数部分，剩下99。一个安全的廉价方法是（1/h+0.5），但我会考虑你是如何做到的。我明白了，我正在看takestep的第一个调用。你通过它ukm1和ukm2，我相信我会的