Python GetFEM インターフェイス

はじめに

GetFEM は，スクリプト言語 Python へのインターフェイスを提供します． Python はクロスプラットフォームでフリーな言語です．numpyパッケージの追加により，pythonはMatlab機能のサブセット(すなわち密配列)を提供します．VTK ツールキットはpythonインタフェース(または MayaVi )を介して視覚化ツールを提供し， OpenDX のデータファイルをエクスポートすることができます．ただし，このガイドでは，結果を視覚化するために，Gmsh ポスト処理フォーマットにエクスポートします．疎行列ルーチンはgetfemインタフェースによって提供されます．

pythonインタフェースはpythonモジュールgetfem.pyを介して使用できます．インターフェースを使用するには，次のようにロードする必要があります．

import getfem
m = getfem.Mesh('cartesian', range(0, 3), range(0,3))

または

from getfem import *
m = Mesh('cartesian', range(0, 3), range(0,3))

getfem.py (と内部の _getfem.so) モジュールが標準の場所にインストールされていないと，環境変数 PYTHONPATH をその場所に設定する必要があります．次に例を示します．

import sys
sys.path.append('.../getfem/getfem++/interface/src/python/')

並列版

現時点では，mpiベースのGetfem並列版をインターフェースしているのはPythonインターフェースだけです． GetFEM のMPI並列化 を参照してください．

メモリ管理

Matlabインターフェースの優れた利点は，使用されなくなったオブジェクトを明示的に削除する必要がなく，自動的に削除されることです．しかし，getfemワークスペースの内容は， getfem.memstats() 関数で調べることができます．

文書化

getfem モジュールについては多くの文書があります．このドキュメントは APIリファレンス に展開されています．getfem-matlabのユーザーガイドも使用できますが，これは，このガイドの内容の95%がPythonに直接変換されているためです(ただし，matlabに固有の描画関数は例外です)．

Python GetFEM 構成

python-interfaceの一般的な構成は次のとおりです．

  • matlabインターフェースの各クラスは，Pythonインターフェースに対応するクラスを持っています．PythonのMeshクラスでは， gfSlice が getfem.Slice などになります．

  • matlabインターフェースの各getおよびsetメソッドは，Pythonインターフェースの対応するクラスのメソッドに変換されています．次に例を示します．

    gf_mesh_get(m, 'outer faces');
gf_mesh_get(m, 'pts');

    次のようになります．

    m.outer_faces();
m.pts();

    曖昧さがあったときに名前が変更されたメソッドもあります．例えば gf_mesh_set(m, 'pts', P) は m.set_pts(P) です．

  • もう1つのgetfem-matlab関数には，対応するPython関数への非常に単純なマッピングがあります．

    gf_compute(mf,U,'foo',...)

    getfem.compute_foo(mf,U) または getfem.compute('foo',...)

    gf_asm('foobar',...)

    getfem.asm_foobar(...) または getfem.asm('foobar',...)

    gf_linsolve('gmres',...)

    getfem.linsolve_gmres(...) または getfem.linsolve('gmres',...)
../_images/hierarchy1.png

python-getfem インタフェースメインオブジェクトの階層．

class CvStruct(self, *args)

凸構造オブジェクトの記述子は凸構造の形式情報(凸の構造である点の数，面の数)を格納します．

class GeoTrans(self, *args)

幾何変換オブジェクト(凸の形状/位置を定義する)記述子．

class Mesh(self, *args)

メッシュ構造(節点，凸，各凸の幾何変換)記述子．

class Fem(self, fem_name)

FEM(有限要素法)オブジェクトの記述子(1つの凸ごとに PK, QK, HERMITE, などがあります)．

class Integ(self, *args)

積分法オブジェクトの記述子(正確な求積公式 ldots )．GeoTransに直接リンクされているわけではありませんが，通常，積分法は特定の凸構造に固有です．

class MeshFem(self, *args)

メッシュにリンクされたオブジェクトの記述子です．メッシュの各凸にはFEMが割り当てられています．

class MeshIm(self, *args)

メッシュにリンクされたオブジェクトの記述子です．各凸には積分法が割り当てられています．

class Model(self, *args)

model オブジェクトの記述子で，モデルのグローバルデータ，変数，および記述子を保持します． GetFEM のバージョン4.0では model state および model brick オブジェクトが進化しました．