如何在sympy中对矩阵进行逐元素对数运算？

Question

如何处理由sympy Matrix或numpy数组中的sympy符号构成的内容，以取得逐个元素的对数？

例如，如果我有：

m=sympy.Matrix(sympy.symbols('a b c d'))

然后np.abs(m)可以正常工作，但是np.log(m)无法工作（"AttributeError：log"）。

有解决方案吗？

- Bitwise

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请发布完整的回溯信息。 - Ashwini Chaudhary

@AshwiniChaudhary 这就是我得到的确切回溯。 - Bitwise

Python的回溯通常只有4-5行。 - Ashwini Chaudhary

@Bitwise 请参考github上的这个问题。显然，您不能在对象数组（例如sympy数组）上使用numpy.log。 - senshin

@senshin 就像我在问题中写的那样，是逐元素的。 - Bitwise

Answer 1

使用 Matrix.applyfunc：

In [6]: M = sympy.Matrix(sympy.symbols('a b c d'))

In [7]: M.applyfunc(sympy.log)
Out[7]:
⎡log(a)⎤
⎢      ⎥
⎢log(b)⎥
⎢      ⎥
⎢log(c)⎥
⎢      ⎥
⎣log(d)⎦

您不能使用np.log，因为它执行的是数字log运算，但您需要符号版本，即sympy.log。

- asmeurer

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嘿，刚看到你是sympy的首席开发者 - 真是令人敬佩！干得好。如果矩阵向量化能更像Matlab符号工具箱一样流畅，那就太棒了。 - Bitwise

好吧，其实我并没有写大部分的代码。这其中有很多贡献者。 - asmeurer

如果您有任何建议使其更好，请告诉我们。 - asmeurer

有没有一种方法可以传递对数的基数？ - lingxiao

基础数是作为log的第二个参数给出的，但目前它只是除以log(base)，所以log(x, y) 就相当于 log(x)/log(y)。因此在这种情况下，可以使用 M.applyfunc(sympy.log)/sympy.log(base)。 - asmeurer

Answer 2

如果您想要逐元素地进行对数运算，并且您的矩阵都是单列的，那么您应该只需使用列表推导即可：

>>> m = sympy.Matrix(sympy.symbols('a b c d'))
>>> logm = sympy.Matrix([sympy.log(x) for x in m])
>>> logm
Matrix([
[log(a)],
[log(b)],
[log(c)],
[log(d)]])

这看起来有点丑陋，但是您可以将其包装在一个函数中以便使用，例如：

>>> def sp_log(m):
    return sympy.Matrix([sympy.log(x) for x in m])

>>> sp_log(m)
Matrix([
[log(a)],
[log(b)],
[log(c)],
[log(d)]])

- senshin

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谢谢 - 我想没有矢量化的解决方案。我希望SymPy能够很好地替代Matlab符号处理，但是我看到SymPy在处理矩阵方面还不够成熟。 - Bitwise