确定粒子是否在由网格的四个节点指定的框中

如何解决确定粒子是否在由网格的四个节点指定的框中

Python

在我的设置中，我有一个带有关联网格点的网格。我称这个变量为 r_grid。然后我生成了粒子、源点等。我想要做的是将粒子放置到网格的特定部分的四个周围节点上，粒子根据它与节点的距离找到自己。请注意，这些源点的生成使得它们中的大多数最终位于中间（高斯分布）。到目前为止，我已经编写了代码来生成网格、源点以及指定构成整个网格一部分的四个网格点的开头。我的想法是我可以遍历每个网格部分，确定其中是否有源点，然后从那里做一些数学计算，将粒子的电荷分布为 r 的函数，它与四个周围的每一个的距离节点。我将在这里发布我的代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

#creating grid
index = 3
x = np.linspace(-1,1,index)
y = np.linspace(-1,index)

x_1,y_1 = np.meshgrid(x,y)

r_grid =  np.vstack((x_1.flatten(),y_1.flatten())).transpose()
r_grid.shape

print(r_grid)

# generating source points
# starting with a small number to start with
S = 1
r_s = np.random.randn(S,2)/3.0
r_s.shape

# plots the four different nodes for the purposes of visualization
for i in range(len(r_grid)):
j = 0
if (i + 1) == (j + index):
    j = j + 1
    i = i + 1
else:
    plt.plot(x_1,y_1,'bo')
    plt.plot(r_s[:,0],r_s[:,1],'ro',linestyle='None',marker='.',ms=4)
    plt.plot(r_grid[i,r_grid[i,'ro')
    plt.plot(r_grid[i + 1,r_grid[i + 1,'bo')
    plt.plot(r_grid[i + index,r_grid[i + index,'go')  
    plt.plot(r_grid[i + (index + 1),r_grid[i + (index + 1),'mo')
    plt.show() 

这就是我目前所拥有的！我知道 r_grid 中的点对应什么，以便我以后可以使用该信息循环遍历每个部分，以确定粒子是否在所述部分和索引 i 中。如果我能够确定一个点是否在指定的框中，我认为这会给我一个良好的开端。我有点撞墙了，所以我想我会把它贴在这里！所以，问题是：如何有效地循环遍历由四个节点表示的每个方块，然后确定一个粒子（已随机生成）是否在该框中？谢谢！

解决方法

在您的情况下，如果您想以这种方式进行，则需要标记正方形，然后循环遍历它们（这可能效率不高）。有一些库允许您标记区域，我认为 scipy、skimage 等其他库具有这些功能。

我不知道这是否可能出现在您的问题中，但也许取随机生成的粒子的位置然后取其所属正方形的边缘点会更有效。

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这是一个快速草稿

particle_position = np.random.randn(S,2)

particle_x_pos = particle_position[0,0]
particle_y_pos = particle_position[0,1]


#first x edge

first_x_edge = int(particle_x_pos)

#second x edge 

second_x_edge = int(particle_x_pos) + 1

#first y edge

first_y_edge = int(particle_y_pos)

#second y edge 

second_y_edge = int(particle_y_pos) + 1


#Now you have the edge points of the square where the particle belongs 

square_points = [[first_x_edge,second_x_edge],[first_y_edge,second_y_edge]]

print(particle_position)
print(square_points)

请注意，此示例仅适用于正值，但可以直接修改以保留负输入值。