Реферат

Реферат Построение кубического сплайна функции

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 5.2.2025



Построение

кубического сплайна функции
План:
1)                       вывод расчётных формул;

2)                       текст программы;

3)                       тестирование.
Текст программы.

#include <iostream.h>

#include <fstream.h>

#include <conio.h>

#include <math.h>

#include <dos.h>

#include "mat_vec.h"  // классы для работы с матрицами и векторами

#include "progonka.h" // решение системы ур-ний (для 3-х диагональных матриц)

#include "funct.h"    // второстепеннные функции программы (рисование и т.д.)
// "корень" программы

void spline (float step, int dop, int n, double* &x,double* &y,double* &x1,double* &y1) {

 int k = 0;

 matrica Sp(n, n-1);

  for (int i = 1; i <= (n-1); i++) {

     Sp(i,n) = 3*(y[i-1] - 2*y[i] + y[i+1])/pow(step,2);

     Sp(i,i) = 4;

     if (i < (n-1)) Sp(i,i+1) = 1;

     if (i > 1) Sp(i,i-1) = 1;

    }

  float *tmp;
 progonka(Sp, tmp); // решение системы уравнений методом прогонки

                    // (см. файл "progonka.h")
 vector a(n),b(n+1),c(n),d(n); // вычисление коэф-тов многочленов

    b(1) = 0;

    b(n+1) = 0;

  for(int index = 0; index < n-1; index++)

      b(index+2) = tmp[index];

      delete [] tmp;

  for (i = 1; i <= n; i++)

    {

    d(i) =  y[i-1];

    a(i) = (b(i+1)- b(i))/(-3*step);

    c(i) = (y[i] - d(i) - pow(step,2)*b(i) + pow(step,3)*a(i) )/(-step);

    }

 i=0;
 //построение графика сплайна при помощи полученный коэф-тов (см. выше)

 for (i=0; i < n; i++)

  for (int j=0; j < dop; j++)

  {

  x1[k] = x[i] + j*step / (dop);

  y1[k] = pow((x[i]-x1[k]),3)*a(i+1)

    + pow((x[i]-x1[k]),2)*b(i+1) + (x[i]-x1[k])*c(i+1)+d(i+1);

  k++;

  }

  x1[n*dop] = x[n];

  y1[n*dop] = y[n];

}
void main() {  

    int n,dop;   double step;

 cout << "Введите количество интервалов: "; cin >> n;

 cout << "Введите количество доп. т. на интервале: "; cin >> dop;

 cout << "Введите шаг интервала: "; cin >> step;

 dop++;

 double *x,*y, *x1,*y1;
 initial(x,y,x1,y1,n,dop);

 int i = 0;  while (i < (n+1)) { // расчёт первоначальных значений функции

           x[i] = (i-n/2)*(step);

           y[i] = cos(x[i])*pow(x[i],2);

           i++;

         }

  spline (step, dop, n, x,y,x1,y1);

  init();  interface(n, dop,x,y,x1,y1);

 delete x,y,x1,y1;

 closegraph();

}

#ifndef __FUNCT_H

#define __FUNCT_H

#include <graphics.h>
// инициализация графики

void init() {

  int D,M;  D = DETECT;  M = 5;

  initgraph(&D,&M,"");

}
// рисование графика функции и сплайна

void paint(int Fx,int Fy,int key,int n, int dop, double* &x,double* &y,double* &x1,double* &y1) {

 int i = 0, a, b;

  a = getmaxx()/2;  b = getmaxy()/2;

   setfillstyle(0,0);  bar(0,0,a*2+1,b*2+1); setcolor(5);
if ((key == 1) || (key == 3))

  while ( i < n ) {

     line(x[i]*Fx + a, -y[i]*Fy + b,  x[i+1]*Fx + a, -y[i+1]*Fy + b);

     i = i++;

   }

if ((key == 2) || ( key == 3)) {

   i = 0;

   setcolor(3);

   while ( i < n*dop ) {

     line(x1[i]*Fx + a, -y1[i]*Fy + b,  x1[i+1]*Fx + a, -y1[i+1]*Fy + b);

     i = i++;

   }

}

setcolor(10); line(getmaxx()/2,0,getmaxx()/2,getmaxy());

              line(0,getmaxy()/2,getmaxx(),getmaxy()/2);

}
// функция для приближения (удаления) и масштабирования по осям графиков

void interface(int n, int dop, double* &x, double* &y,double* &x1, double* &y1) {

 int c=16, z=16;

 char key='0';
 while (key != 27) {

    if (key == 75)  c = c+4;

      if (key == 72)  z = z+4;

       if (key == 77)  c = c-4;

      if (key == 80)  z = z-4;

    if (key == 45) { z = z-4; c = c-4; }

      if (key == 61) { z = z+4; c = c+4; }

     if (c < 0) c = 0;

     if (z < 0) z = 0;

   if (key == 's') paint(c,z,2,n,dop,x,y,x1,y1);

    else if (key == 'f') paint(c,z,1,n,dop,x,y,x1,y1);

     else  paint(c,z,3,n,dop,x,y,x1,y1);

   key = getch();

 }

}
// Инициализация динамических массивов

void initial (double* &x,double* &y,double* &x1,double* &y1, int n, int dop) {

   x = new double [n+1];

   y = new double[n+1];

      for (int i = 0 ; i < (n+1);i++) {

       y[i] = 0;

       x[i] = 0; }

   x1 = new double[n*dop+1];

   y1 = new double[n*dop+1];

      for ( i = 0 ; i < (n*dop+1);i++) {

       x1[i] = 0;

       y1[i] = 0; }

}
#endif
#ifndef __MAT_VEC_H

#define __MAT_VEC_H

#include <stdlib.h>

#include <iostream.h>
// класс матриц

class matrica {

  public:

   const int Column, String; //кол-во столбцов и строк матрицы

   matrica(int column, int string);

   ~matrica();

  private:

   float **WW;

   matrica(const matrica& rhs);

   matrica& operator=(const matrica& rhs);

  public:

   float& operator()(int i, int j);

   friend ostream& operator<<(ostream& out, const matrica& matr);

   friend istream& operator>>(istream& in, const matrica& matr);

};

// конструктор

matrica :: matrica(int column, int string) : Column(column), String(string) {

   WW = new float*[string];

   if(!WW) {

     cout << "\n !!! Не хватает памяти конструктору matrica\n";

     exit(EXIT_FAILURE);

     }

  for(int i = 0; i < string; i++) {

     WW[i] = new float[column];

     if(!WW[i]) {

               cout << "\n !!! Не хватает памяти конструктору matrica\n";

               exit(EXIT_FAILURE);

               }

     for(int j = 0; j < column; j++)

                WW[i][j] = 0;

     }

}

// деструктор

matrica :: ~matrica() {

   for(int i = 0; i < String; i++)

     delete [] WW[i];

   delete [] WW;

}

// операция доступа к элементу

float& matrica :: operator()(int i, int j) {

   if((i > 0) && (i <= String) && (j > 0) && (j <= Column))

    return WW[i - 1][j - 1];

    else {

    cout << "\n Ошибка доступа к элементу (" << i << ", " << j << ") ! \n";

    exit(EXIT_FAILURE);

    }

}

// вывод матрицы в поток

ostream& operator<<(ostream& out,  matrica& WW) {

   for(int i = 1; i <= WW.String; i++) {

      for(int j = 1; j <= WW.Column; j++)

                 out << WW(i, j) << " ";

      out << endl;

      }

   return out << "";

}

// ввод матрицы из потока

istream& operator>>(istream& in, matrica& WW) {

   for(int i = 1; i <= WW.String; i++)

      for(int j = 1; j <= WW.Column; j++)

                 in >> WW(i, j);

   return in;

}

// класс векторов

class vector  {

   public:

         vector(int column);

         ~vector();

         const int Column;  // кол-во элементов вектора

   private:

         float *vect;

         vector(const vector& rhs);

         vector& operator=(const vector& rhs);

   public:

         float& operator()(int i);

         friend ostream& operator<<(ostream& out, const vector& vec);

         friend istream& operator>>(istream& in, const vector& vec);

};

// кнструктор vector

vector :: vector(int column) : Column(column) {

  vect = new float[column];

   if(!vect) {

   cout << endl << "\n !!!Не хватает памяти конструктору vector! \n";

    exit(EXIT_FAILURE);

   }

   for(int i = 0; i < Column; i++)

    vect[i] = 0;

}

// деструктор

vector :: ~vector() {

   delete [] vect;

}

// операция доступа к эелементу

float& vector :: operator()(int i) {

   if((i > 0) && (i <= Column))

         return vect[i - 1];

   else {

     cout << "\n !!!Ошибка доступа к элементу вектора - " << i;

     exit(EXIT_FAILURE);

     }

}

// вывод вектора в поток

ostream& operator << (ostream& out, vector& vec) {

   for(int i = 1; i <= vec.Column; i++)

     out << vec(i) << ' ';

   return out << endl;

}

// ввод вектора из потока

istream& operator>>(istream& in, vector& vec) {

   for(int i = 1; i <= vec.Column; i++)

     in >> vec(i);

   return in;

}

#endif

#ifndef __PROGONKA_H

#define __PROGONKA_H

#include "mat_vec.h"

int progonka(matrica &mat, float* &x) {

   x = new float[mat.String];

   if(!x)

     return 0;

 int i, y = mat.Column, n = mat.String;   vector h(n), d(n);

   d(1) = - mat(1, 2) / mat(1, 1);

   h(1) =   mat(1, y) / mat(1, 1);

 for(i = 2; i <= n - 1; i++) {

  d(i) = mat(i, i+1) / (mat(i, i-1) * d(i-1) - mat(i, i));

  h(i) =(mat(i, y)-mat(i,i-1) * h(i-1))/(mat(i, i-1) * d(i-1) + mat(i, i));

 }

  h(n) =(mat(n, y)-mat(n,n-1) * h(n-1))/(mat(n, n-1) * d(n-1) + mat(n, n));

  x[n-1] = h(n);   for ( i=n - 1; i >= 1; i--)

                        x[i - 1] = d(i) * x[i] + h(i);

   return 1;

}

#endif


Тестирование:
Зеленым цветом – график функции  построенный в пределе от  –5 до 5, с шагом = 1.

Красным цветом – график сплайна, полученный при интерполировании исходного графика, причём дополнительно построено всего 3 точки на каждом интервале.

1. Реферат Организация и стимулирование сбыта товара
2. Контрольная работа на тему Разработка теоретических основ переходной экономики Китая и их региональный аспект
3. Реферат на тему The Titanic Essay Research Paper On April
4. Реферат на тему История Дании
5. Лекция История русского костюма
6. Курсовая Комплексная система управления качеством
7. Реферат Деятельность государственной думы 1906-1917 года
8. Контрольная работа на тему История социального страхования в России
9. Реферат Учет основных средств и их амортизации в СПК Озеры
10. Статья Ответственность за нарушения земельного законодательства 2