Графики и численные массивы встроенного Python: данные, сетка и ограничения пакетов

Edit/Copy as Bitmap копирует текущий вид в буфер как растровое изображение. Команды семейства savebitmap записывают такой вид в файл; воспроизводимый рисунок требует заранее задать окно, шкалу, отображаемую величину и подписи. Это изображение области модели, а не полный снимок нативного окна с панелями.

FEMM 5 не создаёт векторный экспорт. Старые команды savemetafile сохранены только для совместимости и не выполняют сохранение; отсутствие ошибки после их вызова не подтверждает появление файла. Перед включением рисунка в отчёт проверьте существование, размеры и читаемость реально полученного изображения.

Численные данные профиля сохраняют кнопкой Export в окне X-Y Plot в CSV с заголовками. Для отчёта полезны оба файла: рисунок показывает тенденцию, CSV сохраняет исходные отсчёты. Укажите единицы, длину контура, количество точек, сторону чтения на интерфейсе и состояние сглаживания. Наличие CSV не означает, что вычислительная модель или её сетка прошли проверку.

Источник: [33]. § 2.10

Имя open имеет два назначения. Единственный аргумент с расширением .fem/.fee/.feh/.fec открывает документ FEMM; файловое чтение/запись определяется иными аргументами. Для ясности открытия модели используйте opendocument, а для результатов — with open(path, "w", newline="") as f. Контекстный менеджер закрывает файл до следующего шага серии; ожидание конца сценария при множестве открытых файлов может исчерпать дескрипторы.

Пути с кириллицей поддерживаются; обратная косая черта нормализуется, а возвращаемые пути используют прямую. В строке Python обратную черту нужно экранировать либо использовать прямые разделители. Текстовый режим преобразует перевод строки платформы; rb/wb сохраняет точные байты. Ошибки файловых операций вызывают OSError и должны фиксироваться, а не превращаться в строку якобы успешного расчёта.

Для числового массива np.savetxt поддерживает delimiter и header, пишет заголовок с # и пятнадцать знаков после точки, но не параметр fmt. Общий CSV со строками, кавычками, запятыми внутри поля или переводом строки требует CSV-парсера. Ручной split(",") допустим лишь для заранее ограниченного формата собственных числовых файлов. По актуальному описанию csv.writer/reader используют newline="", иначе на Windows возможны лишние пустые строки.

print в FEMM по умолчанию разделяет аргументы табуляцией. Для машинного журнала задавайте sep/end явно; сообщения об ошибках можно направлять в sys.stderr. Внешний TCP-клиент не получает этот вывод через строку результата команды.

FEMM не задаёт отдельный фиксированный предел кучи сценария: объём массивов ограничен доступной памятью системы. gc.mem_free сообщает свободное место внутри уже удерживаемой памяти, а не запас всей машины. gc.threshold принимается, но игнорируется. gc.collect принудительно запускает сборку; несколько вызовов могут потребоваться для возврата большой области ОС. Это не повод хранить крупную сетку списком отдельных Python-чисел.

Источник: [33]. § 3.2 · § 3.3 · § 3.5

У сетки есть два разных числа строк: Nn узлов и Ne треугольников. Вводные абзацы PDF описывают готовые numpy-массивы внутри FEMM и плоскую передачу через IPC с восстановлением формы обёрткой. Нативная проверка 16.10.2026 подтвердила массивы координат и полей, но обнаружила важное отличие getallelements: вместо документированной Ne×7 матрицы текущая сборка возвращает кортеж из четырёх массивов. Поэтому сначала проверяйте фактический контейнер, а не назначайте ему форму по краткой таблице.

На четырёх сохранённых решениях магнитного, электростатического, теплового и токового модулей получено: connectivity — Ne×3 int32, centroids — Ne×2 float64, areas — Ne float64, groups — Ne int32. Это четыре члена tuple в таком порядке. Первая тройка connectivity совпала с первыми полями getelement(1), а координаты getallnodes()[0] — с getnode(1). Передать np.int32 аргументом getallelements нельзя: в проверенной сборке команда принимает ноль аргументов. Эта проверка внутреннего Python не устанавливает форму ответа внешнего IPC.

Нумерация узлов API начинается с 1, а индексация массива Python и matplotlib — с 0. В элементной строке первые три поля являются номерами узлов; следующие два — координатами центра, затем идут площадь и группа. При переводе в matplotlib вычитайте 1 только из номеров узлов. Храните индексы как int32: int16 переполняется после 32767 и может превратить корректную сетку в набор отрицательных индексов.

Потенциалы V в электростатике и токопроводимости, а также T в теплопроводности возвращаются по узлам. Их производные D, J, F возвращаются по элементам и не сглаживаются. Магнитный mo_getalla согласно стр.115 выдаёт A в центрах элементов; это принципиальное исключение, которое нельзя соединить с массивом узлов как равнодлинные данные.

Для узлового графика A пример руководства получает координаты mo_getnode(k), затем A через mo_getpointvalues(x,y)[0]. Для крупной серии заранее выделяйте массивы и заполняйте их, а не накапливайте списки Python-чисел. Сроки выполнения примера в руководстве относятся к его модели и компьютеру; их нельзя обещать для произвольной сетки.

В гармонической магнитной и токовой постановке фазовые величины могут быть комплексными. Перед построением рисунка выберите \operatorname{Re}, \operatorname{Im}, модуль или фазу как отдельный шаг обработки. Смешение узлового потенциала, элементного поля и сглаженного точечного запроса может создать ошибку анализа даже при внешне одинаковом изображении.

Источник: [33]. § 3.7.5 · § 3.9.5 · § 3.11.5 · § 3.13.5 · § 4.3

Перед интегралом очищайте старый контур или выбор областей и создавайте новый явно. Числовой type выбирает физическую операцию в конкретном модуле: одинаковое число не переносится из mo в eo/ho/co. Например, код 2 у mo_blockintegral означает энергию, у eo/ho_blockintegral — объём, а у co_blockintegral — полную мощность.

Различайте количество физических величин и конкретный тип Python-контейнера. Документация часто пишет «один результат», не устанавливая скаляр или одноэлементный кортеж. Ранее выполненный нативный эталон курса подтвердил кортеж для eo_blockintegral(0) в своём режиме; это не проверка всех других кодов. Перед массовой выгрузкой исследуйте repr/type нужного ответа на малой модели.

mo_lineintegral может возвращать среднее и полный интеграл, либо компоненты постоянной и удвоенной по частоте силы. Члены 2\omega имеют смысл при ненулевой частоте. Текст упоминает взаимодействие постоянного и малого переменного поля в режиме дифференциальной проницаемости, но таблица не задаёт дополнительные индексы 1\omega: не добавляйте их в распаковку по предположению.

Контурный bendcontour требует не менее двух точек, угла от -180^\circ до +180{}^\circ и положительного anglestep. При менее чем двух точках операция игнорируется. Ориентация n/t задаётся направлением обхода; при смене направления отдельно проверяются знаки потока, напряжения и температурной разности.

У mo_gapintegral коды 0/2/3/5 возвращают одну величину момента или энергии, а 1/4/6 — две компоненты силы F_x,F_y. mo_getgapharmonics без n сообщает максимальный доступный порядок; с n даёт шесть коэффициентов. Угол в API задаётся в градусах, тогда как math.cos/math.sin принимают радианы.

Источник: [33]. § 3.7.1 · § 3.7.2 · § 3.9.1 · § 3.11.1 · § 3.13.1

makeplot строит зависимость выбранной величины вдоль текущего контура. NumPoints задаёт выборку графика, а не число конечных элементов. Если передать Filename, FEMM 5 записывает CSV с заголовком; старый четвёртый FileFormat принимается, но игнорируется. Изменение расширения имени файла не превращает CSV в изображение.

Встроенный plot принимает массив x и до семи массивов y с необязательными подписями и работает без внешнего CPython. Для сложного оформления, подграфиков, логарифмических осей, аннотаций и векторного файла можно подключить matplotlib. savebitmap сохраняет вид FEMM; savemetafile в Qt оставлен как совместимое имя и ничего не делает.

У showdensityplot порядок параметров различается: магнитная команда размещает type после верхней/нижней границ, а остальные модули — перед ними. У магнитной карты type строковый (bmag, breal, bimag, logb, hmag/hreal/himag, jmag/jreal/jimag), у других модулей он числовой. Вызов с −1 для настроек по умолчанию документирован у mo_showdensityplot; не переносите его на другие карты без проверки.

У всех showcontourplot число линий −1 означает использование настроек по умолчанию и позволяет сокращённый вызов с одним аргументом. Для обычного числа линий задавайте пределы. У mo/co дополнительный type выбирает real, imag или both; у стационарных eo/ho такого выбора нет. В тепловом описании lower_V/upper_V — сохранённые имена аргументов, но физическая величина изолиний — температура.

При сравнении режимов фиксируйте пределы карты, размер стрелок, состояние smoothing, положение контура и компоненту комплексной величины. Выбор реальной части зависит от фазы возбуждения, а модуль не сохраняет знак. Изображение и исходная числовая таблица должны сопровождать друг друга.

Источник: [33]. § 3.7.1 · § 3.7.4 · § 3.9.4 · § 3.11.4 · § 3.13.4 · § 4.2

При импорте matplotlib, xlsxwriter, zipfile или pandas FEMM обращается к отдельному CPython-процессу на этой же машине. FEMM не устанавливает эти библиотеки автоматически. Для интерактивного графика руководство задаёт CPython не ниже 3.9, matplotlib и оконный backend; Tk достаточен, Qt через PyQt6/PySide6 необязателен. Без графического backend неграфические библиотеки моста могут работать.

Интерпретатор выбирается автоматически либо задаётся через Edit → Scripting Preferences и pybridge.set_interpreter; эта настройка сохраняется. FEMMQT_PYTHON задаёт выбор на один запуск. Ошибка BridgeError перечисляет проверенные интерпретаторы, поэтому устанавливать пакет нужно именно в выбранное окружение, а не в произвольный Python из PATH. pybridge.info позволяет включить версии и backend в описание условий построения рисунка.

Числа, строки, массивы и контейнеры этих значений могут передаваться по значению; сложные объекты остаются во внешнем процессе и доступны через proxy. put отправляет массив целиком, fetch возвращает значение в FEMM. DataFrame и его столбец могут оставаться удалёнными; для локального массива используется fetch(column.to_numpy()). Передача массива целиком обычно экономнее тысячи обращений к отдельным элементам.

Открытый файл принадлежит своему процессу: библиотеке внешнего CPython передайте путь либо файл, открытый через pybridge.open. Встроенную Python-функцию нельзя передать внешнему оптимизатору или обработчику графического события как callback. Определите функцию через pybridge.exec на внешней стороне либо оставьте управляющий цикл и вызовы FEMM во встроенном интерпретаторе.

Пространство eval/exec сохраняется между вызовами. restart/shutdown и отмена зависшего вызова клавишей Esc уничтожают внешний процесс и его рисунки; при следующем обращении он может стартовать заново, но прежние переменные и proxy нужно восстановить. Рисунки находятся в отдельных окнах и не встраиваются в окно FEMM. Одновременно допускается один вызов моста.

Источник: [33]. § 4 · § 4.1 · § 4.4 · § 4.6

import numpy и import scipy внутри FEMM выбирают локальную ulab-библиотеку. Это позволяет выполнять численную обработку без передачи каждого вектора между процессами. Руководство перечисляет комплексную линейную алгебру, FFT, полиномы, линейную интерполяцию, свёртку, trapz и ввод/вывод таблиц. Наличие отдельного имени в перечне не гарантирует весь набор аргументов соответствующего CPython API.

Более широкие методы вызываются явно через pybridge.import_module или exec. В пространстве pybridge.eval имя np означает уже внешний NumPy; одинаковая краткая переменная в двух пространствах не указывает на один объект. Сначала закончите локальный расчёт массива, затем передайте его для одной крупной внешней операции.

Когда один шаг оптимизации должен запустить FEMM, удобно оставить цикл во встроенном scipy.optimize.fmin/newton и вызывать решатель из локальной целевой функции. Внешний least_squares не сможет вызвать функцию, определённую внутри FEMM, через мост. Перенос функции во внешний процесс помогает лишь тогда, когда её вычисления могут происходить там без такого обратного вызова.

Источник: [33]. § 4.5 · § 4.6