Neville 演算法解多項式插值
阿新 • • 發佈:2019-02-16
原理圖如下:
Numerical Recipes 隨書附帶的程式碼:(xa, ya 是n個樣本點的座標值陣列, x 是待求點的橫座標, 輸出值為 y, dy, 其中dy 表示誤差)
void NR::polint(Vec_I_DP &xa, Vec_I_DP &ya, const DP x, DP &y, DP &dy) { int i,m,ns=0; DP den,dif,dift,ho,hp,w; int n=xa.size(); Vec_DP c(n),d(n); dif=fabs(x-xa[0]); for (i=0;i<n;i++) { if ((dift=fabs(x-xa[i])) < dif) { ns=i; dif=dift; } c[i]=ya[i]; d[i]=ya[i]; } y=ya[ns--]; for (m=1;m<n;m++) { for (i=0;i<n-m;i++) { ho=xa[i]-x; hp=xa[i+m]-x; w=c[i+1]-d[i]; if ((den=ho-hp) == 0.0) nrerror("Error in routine polint"); den=w/den; d[i]=hp*den; c[i]=ho*den; } y += (dy=(2*(ns+1) < (n-m) ? c[ns+1] : d[ns--])); } }
其中有兩個陣列 c[n], d[n], 分別表示後一列相對前一列的增量(因為有兩個分支),如上面第一張圖所示,事實上我一直不明白弄這個增量有什麼深意,好像沒有降低時間複雜度, 反而增加了程式設計的複雜度。 如果有前輩恰好了解這個深意, 盼賜教哇。
個人實現的程式碼就比較簡單:
void MyPolint(const double* xa, const double* ya, const int n, const double x, double& y){ double* p=new double[n]; for(int i=0; i<n; i++){ p[i]=ya[i]; } for(int k=1; k<n; k++){ for(int i=0; i<n-k; i++){ double factor1=x-xa[i+k], factor2=xa[i]-x; p[i]=(factor1*p[i]+factor2*p[i+1])/(factor2+factor1); } } y=p[0]; }
測試程式碼:
#include "nr.h" using namespace std; using namespace NR; void MyPolint(const double* xa, const double* ya, const int n, const double x, double& y); void main(){ const int n=4; DP xarr[n]={-1, 0, 1, 2}; //DP yarr[n]={-2, 0, 2, 10};//曲線為: y=x^3+x DP yarr[n]={1, 0, -1, 4}; //曲線為: y=x^3-2x Vec_I_DP xa(xarr, n); Vec_I_DP ya(yarr, n); DP x=1.5; DP y=INT_MAX, dy=INT_MAX; polint(xa, ya, x, y, dy); printf("y, dy: %lf, %lf\n", y, dy); // 4.875, 1.875, √ //-------------我的函式 MyPolint(xarr, yarr, n, x, y); printf("y: %lf\n", y); }
輸出結果:
y, dy: 0.375000, 1.875000
y: 0.375000
因為個人也沒大理解那個 dy憑什麼就是誤差,所以自己實現的函式裡就沒算這個 dy
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