Python碰撞模拟调用collide方法触发Numpy数据类型不识别报错

核心报错原因 #

报错TypeError: data type not understood的直接原因是np.array调用语法错误：
np.array(-1*other.vel[0], other.vel[1])的写法不符合numpy数组构造规则，np.array第一个参数接收包含数组元素的序列，第二个可选参数为指定的数据类型。你将两个坐标作为独立参数传入，numpy会把第二个坐标other.vel[1]解析为数据类型参数，自然无法识别。

其他隐性问题修复 #

除了核心语法错误，你的代码还存在几处逻辑问题会导致后续运行异常：

• Container类collide方法的判断逻辑错误：需求是「x分量大于1且y分量小于1才翻转x」，你写的or逻辑会触发大量不符合预期的翻转，需改为and。
• 第二个判断条件的对象写错：self.vel[0] < 1中的self是Container实例，静止容器的速度默认是[0,0]，这个判断永远成立，实际需要判断的是球的x分量，应改为other.vel[0] < 1。
• Ball类的move方法没有返回值：你用self._pos = self._ball.move(xxx)接收返回值，最终self._pos会被赋值为None，要么直接读取self._ball.pos获取更新后的位置，要么给move方法补充return self.pos。
• Container类的time_to_collision方法直接访问未初始化的属性：self.posdif、self.veldif、self.raddif三个属性只有父类Ball的time_to_collision被调用时才会赋值，子类重写方法直接使用会报属性不存在，需要在方法开头先计算这三个值。
• 碰撞后的新速度没有写回球对象：你计算得到新速度赋值给self._vel后，没有更新到self._ball.vel，球下次移动还是会用原速度。

修复后核心代码示例 #

Container类collide方法 #

def collide(self, other):
    self.other = other
    if other.vel[0] > 1 and other.vel[1] < 1:
        # 坐标打包为列表传入np.array，修复核心报错
        return np.array([-1*other.vel[0], other.vel[1]])
    if other.vel[0] < 1 and other.vel[1] > 1:
        return np.array([other.vel[0], -1*other.vel[1]])
    # 补充边界情况返回，避免无返回值问题
    return other.vel

Container类time_to_collision方法 #

def time_to_collision(self, other):
    self.other = other
    # 补充属性计算，避免属性不存在报错
    self.posdif = np.subtract(self.pos, other.pos)
    self.veldif = np.subtract(self.vel, other.vel)
    self.raddif = self.radius - other.radius
    return (-2*np.dot(self.posdif, self.veldif) + np.sqrt(4*(np.dot(self.posdif, self.veldif)**2)-4*np.dot(self.veldif, self.veldif)*(np.dot(self.posdif, self.posdif)-np.dot(self.raddif, self.raddif))))/(2*np.dot(self.veldif, self.veldif))

Simulation类next_collision方法 #

def next_collision(self):
    dt = self._container.time_to_collision(self._ball)
    self._ball.move(dt)
    # 直接读取球对象更新后的位置
    self._pos = self._ball.pos
    self._vel = self._container.collide(self._ball)
    # 把新速度写回球对象
    self._ball.vel = self._vel
    print('new pos at', self._pos, 'new vel at', self._vel)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者sid2001