2744557306 发表于 2023-12-31 16:12

ATLAB 脚本进行最小二乘法拟合

这是一个 MATLAB 脚本,用于进行最小二乘法拟合。脚本首先要求用户输入已知点的 x 和 y 坐标,然后输入拟合的多项式次数 n。脚本使用最小二乘法拟合数据,并绘制了原始数据点和拟合曲线的图表。以下是对代码的主要部分的解释:
function fp = fitpt()
    % 最小二乘
    % 基取 {1, x, ...}
    % fitpt.m

    % 默认算例为课本:P65,例3.2
    % x =
    % y =
    % 结果:P(x) = 4.005 + 2.936x  平方误差=0.6162

    % MatLab函数:polyfit(x, y, n)

    s = input('<最小二乘>\n输入已知点的x坐标:(回车表示)\n', 's');
    if isempty(s)
        s = '';
    else
        if (s(1) ~= '[')
            s = strcat('[', s);
            s = strcat(s, ']');
        end
    end
    x = sym(s);

    s = input('输入已知点的y坐标:(回车表示)\n', 's');
    if isempty(s)
        s = '';
    else
        if (s(1) ~= '[')
            s = strcat('[', s);
            s = strcat(s, ']');
        end
    end
    y = sym(s);
    sz = size(x);
    sz = sz(2);
    n = input('输入多项式次数n:');
    if (n + 1 > sz)
        n = input('多项式次数需要小于已知点个数,请重新输入n:');
    end
    if (n + 1 > sz)
        error('多项式次数不能小于已知点个数!');
    end
    fp = s_fitpt_p(x, y, n);

    % 绘制原始数据点和拟合曲线
    plot(double(x), double(y), 'r*')
    hold on
    a = double(x(1));
    b = double(x(sz));
    x = a:abs(b - 1)/100:b;
    y = subs(fp, x);
    plot(x, y)
end

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

function f = s_fitpt_p(x, y, n)
    % 用 n 次多项式实现的最小二乘法

    sz = size(x);
    sz = sz(2);
    A = zeros(sz, n + 1);
    v = vh(n);
    for i = 1:sz
        A(i, :) = subs(v, double(x(i)));
    end
    f = linsolve(A' * A, A' * y');
    f = vpa(f, 4);
    f = v * f;
end

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

function v = vh(n)
    % Create vector in horizontal style, such as
    % v =

    if (n < 0 || n > 9)
        error('Make sure ''n'' is in range of ')
    end
    s = '';
    for i = 0:n
        s = strcat(s, ',x^');
        s = strcat(s, num2str(i));
    end
    s(1) = '[';
    sz = size(s);
    s(sz(2) + 1) = ']';

    v = simplify(sym(s));
end

这个脚本首先获取用户输入的已知点的 x 和 y 坐标,然后使用最小二乘法进行拟合。最后,脚本绘制了原始数据点和拟合曲线的图表。


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