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【C++类的继承、父子类】牛顿插值公式求近似值
来自网友在路上 11028102提问 提问时间:2023-10-27 06:07:12阅读次数: 102
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/*** @file * @author jUicE_g2R(qq:3406291309)————彬(bin-必应)* 通信与信息专业大二在读 * * @brief Microsoft 源代码注释语言 SAL* * @copyright 2023.10* @COPYRIGHT 原创技术笔记:转载需获得博主本人同意,且需标明转载源** @language C/C++** @IDE Base on Microsoft Visual Studio 2022*/
数据
公式
一阶差商 F [ x i − 1 , x i ] = F x i − 1 − F x i x i − 1 − x i F[x_{i-1},x_i]=\frac{Fx_{i-1}-Fx_i}{x_{i-1}-x_i} F[xi−1,xi]=xi−1−xiFxi−1−Fxi
F [ x 0 , x 1 ) ] = F x 0 − F x 1 x 0 − x 1 = 11 − 12 121 − 144 = − 1 − 23 = 1 23 F[x_0,x_1)]=\frac{Fx_0-Fx_1}{x_0-x_1}=\frac{11-12}{121-144}=\frac{-1}{-23}=\frac{1}{23} F[x0,x1)]=x0−x1Fx0−Fx1=121−14411−12=−23−1=231
二阶差商 F [ x i − 2 , x i − 1 , x i ] = F [ x i − 2 , x i − 1 ] − F [ x i − 1 , x i ] x i − 2 − x i ] F[x_{i-2},x_{i-1},x_i]=\frac{F[x_{i-2},x_{i-1}]-F[x_{i-1},x_i]}{x_{i-2}-x_i]} F[xi−2,xi−1,xi]=xi−2−xi]F[xi−2,xi−1]−F[xi−1,xi]
F [ x 0 , x 1 , x 2 ] = F [ x 0 , x 1 ] − F [ x 1 , x 2 ] x 0 − x 2 = 1 23 − 1 25 121 − 169 = 2 575 − 48 = − 1 13800 F[x_0,x_1,x_2]=\frac{F[x_0,x_1]-F[x_1,x_2]}{x_0-x_2}=\frac{\frac{1}{23}-\frac{1}{25}}{121-169}=\frac{\frac{2}{575}}{-48}=-\frac{1}{13800} F[x0,x1,x2]=x0−x2F[x0,x1]−F[x1,x2]=121−169231−251=−485752=−138001
三阶差商 F [ x i − 3 , x i − 2 , x i − 1 , x i ] = F [ x i − 3 , x i − 2 , x i − 1 ] − F [ x i − 2 , x i − 1 , x i ] x i − 3 − x i ] F[x_{i-3},x_{i-2},x_{i-1},x_i]=\frac{F[x_{i-3},x_{i-2},x_{i-1}]-F[x_{i-2},x_{i-1},x_i]}{x_{i-3}-x_i]} F[xi−3,xi−2,xi−1,xi]=xi−3−xi]F[xi−3,xi−2,xi−1]−F[xi−2,xi−1,xi]
牛顿插值公式
C++代码实现
//牛顿插值
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;#define NUMSIZE 10
double FX[NUMSIZE][2] = { {121,11},{144,12},{169,13},{196,14} }; //第一个存x,第二个存y;fx=√x
bool AddFlag;
void Add(int x, int y, int loc) { FX[loc][0] = x; FX[loc][1] = y; }class InEquality { //求均差
public:double ValidDif[NUMSIZE]; //返回公式要用的值double Valid[NUMSIZE];void RetDev(int xNum) {_xNum = xNum;if (!AddFlag) {for (int i = 1; i < xNum; i++) { //从一阶差商(均差)开始_order = i;GetVal();}}else {_order = xNum;GetVal();}}
private:int _xNum, _order;double dif[NUMSIZE][NUMSIZE]; //第一个存阶乘数。第二个存均差void GetVal() {int st_i = _order;if (_order == 1) { //求一阶差商for (int i = st_i; i < _xNum; i++) {dif[_order][i] = (FX[i - 1][1] - FX[i][1]) / (FX[i - 1][0] - FX[i][0]); //(Fx_i - Fx_i+1)/(x_i - x_i+1)}}else {for (int i = st_i; i < _xNum; i++) { //求非一阶差商dif[_order][i] = (dif[_order - 1][i - 1] - dif[_order - 1][i]) / (FX[i - _order][0] - FX[i][0]);}}ValidDif[_order] = dif[_order][_order];}
};class DeltaRide {
public:double DR[NUMSIZE] = {1};void RetRes(int xNum, int x) {_xNum = xNum; _x = x;GetVal();}
private:int _xNum, _x;void GetVal(void) {for (int i = 1; i < _xNum; i++) {DR[i] = DR[i - 1] * (_x - FX[i - 1][0]);}}
};class Newton :public InEquality, public DeltaRide { //继承 两个父类 中 public范围 的 数据以及函数
public:double RetNWT(int xNum) {_xNum = xNum;return Merge();}
private:double _Nx;int _xNum;double Merge(void){_Nx = DR[0] * FX[0][1];for (int i = 1; i < _xNum; i++) {_Nx += DR[i] * ValidDif[i];}return _Nx;}
};void Display(int n) {cout << "====================" << endl;cout << "编号 x y" << endl;for (int i = 0; i < n; i++) {cout << i << " " << FX[i][0] << " " << FX[i][1] << endl;}cout << "====================" << endl;
}int main(int* argc, char* argv[]) {int n = 4;AddFlag = false;Display(n);int x; cout << "请输入数据:"; cin >> x;Newton Nx;Nx.RetDev(n);Nx.RetRes(n, x);cout << "√" << x << "=" << Nx.RetNWT(n);//...AddFlag=true,向数据模型继续补充,使误差更小return 0;
}
结果展示
分析
这样数据已经非常逼近了,可以继续Add数据,使模型更贴合√x函数曲线,减小计算得到值的误差
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