数学建模社区-数学中国

标题: 极限测试之Matlab与Forcal真实演练 [打印本页]

作者: forcal    时间: 2011-8-4 08:15
标题: 极限测试之Matlab与Forcal真实演练
首先要说明的是本测试系列,除了比较编译效率外,其余所有运行效率的比较都是将matlab的首次运行排出在外,因matlab程序首次运行效率较低。理论上,Forcal程序任意次运行效率都是一样的。不过话又说回来,任意程序包含的函数,有些是需要多次运行的,而有些仅运行一次,甚至一次都不运行,故matlab函数首次运行效率较低应该是一个缺点。但如果说,matlab函数首次运行会对函数进行优化,以后运行效率会显著提高,则matlab函数首次运行效率较低就成了一个优点。
- [# S, _) F5 y7 \/ q1 N5 L" [3 ~# D, O/ t1 Y
=============
* i  ?( d) X3 |- P
, q* V- d( n7 ^- F5 T; B, v本次演练要用matlab和Forcal实现两个实用函数并进行测试。当然,对脚本来说,这些函数用C/C++或Fortran来实现应是脚本的最佳选择。! l# S" N9 [& p# }

. R1 a( R* z+ a& F8 i, ]& I! n=============
$ w4 [/ f! E' a* `0 O3 q5 b! k8 s# j, s& @  C
1、求解实系数方程组的全选主元高斯消去法:包含大量数组元素存取操作& u2 e8 n/ k1 w1 t5 o
0 D( D' @2 u' \% b9 M
C/C++代码:
  1. #include "stdafx.h"* ]1 C, C3 E0 W* \. q
  2. #include <stdio.h>
    4 z/ w% x7 P. @/ @* t, v1 D1 X
  3. #include <stdlib.h>
    : ]/ l* G: [9 l; h: Y
  4. #include "time.h"0 s) u  ?6 X0 t9 }' i, O
  5. #include "math.h"! o& t4 t' N# T6 H4 Z) Y9 ~7 M
  6. 3 H- l3 U5 P/ U' `/ Z5 `
  7. int agaus(double *a,double *b,int n)
    ) I! a* H% B3 P. g7 a
  8. {
    $ x" t5 {5 z( q# a, s* q* @  W
  9.         int *js,l,k,i,j,is,p,q;5 O0 T  o/ K5 o9 F
  10.     double d,t;0 `% t" v2 N% |- J- A( p6 _
  11.     js=new int[n];. Y2 C$ a9 ]4 H/ k* W$ m9 P3 t
  12.     l=1;
    + x2 m' R% b0 d) g, G  v
  13.     for (k=0;k<=n-2;k++)
    4 m% w7 l8 l8 a8 D0 v* n
  14.     {" i3 _- c; s0 @+ |" Y* X9 @
  15.                 d=0.0;+ x6 \3 G6 V2 I3 L) d0 v
  16.         for (i=k;i<=n-1;i++), g8 E, N0 Y, S. d9 M3 T
  17.                 {: e- V. u- `1 c6 O& {; T
  18.           for (j=k;j<=n-1;j++)+ N! I$ r1 Y" r) Y
  19.           {
    * T# @# c7 V! A5 E" M
  20.                           t=fabs(a[i*n+j]);: O1 O' J: b1 I7 L8 b, Z
  21.               if (t>d) { d=t; js[k]=j; is=i;}
    * Z. x* `1 L, n% L! i; r
  22.           }4 `! C4 Y- S* f3 K- {/ Q4 h
  23.                 }
    2 ]1 @) u" ?6 ?, l" M% ?; E
  24.         if (d+1.0==1.0)1 ^9 D- R/ q- f/ _3 ~
  25.                 {$ n2 L3 m/ I5 _5 {. Z0 D
  26.                         l=0;# E+ u: |2 N+ E" G, j
  27.                 }4 i0 h. b% L, W' u  @" D
  28.         else! R, z8 z2 l) P1 Y% a+ F; A+ d9 i
  29.         {
    ( V0 Z! w9 h, E) ~5 v
  30.                         if (js[k]!=k)1 m7 d* e% O, T: n4 G, G) S$ a
  31.                         {2 l1 @. N8 ]! M: i0 {4 `
  32.               for (i=0;i<=n-1;i++)
    * S. h, r7 K  v6 T$ S3 [
  33.               {. W+ |  W! ]; \  b7 U4 y
  34.                                   p=i*n+k; q=i*n+js[k];
    " b  g9 o- X) L4 g9 j/ j: N4 c
  35.                   t=a[p]; a[p]=a[q]; a[q]=t;) u. W: q- L8 z4 Q) m
  36.               }# r8 h* x9 H+ F; ~; V% `3 c3 d8 |
  37.                         }: b2 _/ G& O! D  X  Z. d
  38.             if (is!=k)7 a- N" {8 O" ?& l2 C2 a
  39.             {( h" ^6 Y# Y' t( P
  40.                                 for (j=k;j<=n-1;j++)5 S: a" f9 r" T: t" e6 W7 m: [
  41.                 {
    ' S8 f. h7 d& {- c2 c
  42.                                         p=k*n+j; q=is*n+j;
    1 V( v& M7 J% ^0 X
  43.                     t=a[p]; a[p]=a[q]; a[q]=t;4 O# g) z6 L/ u/ ]% k) ]8 |9 C# ^
  44.                 }
    8 |9 G8 U9 z# Y' Y
  45.                 t=b[k]; b[k]=b[is]; b[is]=t;9 i8 g9 O7 t  ^& R& E- Q2 _( h
  46.             }$ U! {7 \# P# C# d
  47.         }1 B/ p7 I' V, l) v8 q8 g: H
  48.         if (l==0)1 ~4 H, a) _% O2 k6 d- v5 O
  49.         {3 Q0 p4 ?1 S5 J# L6 x' F
  50.                         delete[] js; printf("fail\n");
    8 @6 V6 c% A/ o$ c! o* h
  51.             return(0);
    " e7 g% P5 G3 M7 P4 _
  52.         }, Y" O" O+ e* w2 ~# k; A
  53.         d=a[k*n+k];
    / U- b: q! |5 o6 Q# o
  54.         for (j=k+1;j<=n-1;j++)
    4 o: n# T0 w: c4 {6 p! [7 \( C
  55.         {
    8 q) a9 x, ?' J9 w
  56.                         p=k*n+j; a[p]=a[p]/d;
    % `1 {. {9 m, e
  57.                 }& T2 b1 n/ @& F, ^% W; L
  58.         b[k]=b[k]/d;
    " v6 W2 e. O. O, F( h
  59.         for (i=k+1;i<=n-1;i++)" [% F, h, A  b2 l
  60.         {
    - O9 M+ y1 k/ N( }3 a! ~2 ?; L
  61.                         for (j=k+1;j<=n-1;j++)- Z* T/ m: h, ]8 g3 q: ^0 a7 }
  62.             {6 `+ a0 }; C) S# w; r9 H" U' c( D6 N
  63.                                 p=i*n+j;
    1 D$ [" Y! L3 P; Z- p" R5 e
  64.                 a[p]=a[p]-a[i*n+k]*a[k*n+j];* U% P& W+ b8 s( t! R1 ~5 V
  65.             }
    9 K; g& E1 o% O* `) D* w
  66.             b[i]=b[i]-a[i*n+k]*b[k];) _1 }' g5 Y/ T2 V9 y* J( P
  67.         }' o0 C$ t5 y( a1 {
  68.     }8 W! U* R( D1 X; B& ]
  69.     d=a[(n-1)*n+n-1];
    3 D1 [# B( K. Q* m( L
  70.     if (fabs(d)+1.0==1.0)5 h; q, N& N* e( i" P8 [5 Y& c
  71.     {* n0 \, ]! V: U& Q: E
  72.                 delete[] js; printf("fail\n");. D; a1 e1 U# @2 m5 o. h9 \
  73.         return(0);
    # {& ^9 [! B& b. h* n+ p) x' Z
  74.     }
    ( v' {6 H8 G' d& e
  75.     b[n-1]=b[n-1]/d;! f' J6 ^4 C. i! d& b+ y
  76.     for (i=n-2;i>=0;i--)
    9 U# C  O: N* `+ f+ K* h
  77.     {
    . h% f% Y7 r" C. A% R8 h
  78.                 t=0.0;. w, V/ Z7 y5 I8 A/ |) b9 \
  79.         for (j=i+1;j<=n-1;j++)
    $ X1 J5 v" L3 h
  80.                 {( C! d# d- |% t# m( e- z& M. {, `
  81.           t=t+a[i*n+j]*b[j];4 {/ ?) ^( ?2 K4 ^" p6 Y, T
  82.                 }
    . b7 Q: ^- \- ?, ~6 Y
  83.         b[i]=b[i]-t;/ Y3 B9 |8 V0 `' M
  84.     }
    ) X( i2 G/ X" K! g3 {) j. l/ m
  85.     js[n-1]=n-1;
    % H- g- |% t/ u+ w$ e
  86.     for (k=n-1;k>=0;k--)6 v; G* s2 p( L/ K1 o( k
  87.         {, K! ]) Z: [, |
  88.       if (js[k]!=k)
    4 A+ `( B' }" h) @
  89.       {9 w- w2 f7 N" S/ ~
  90.                   t=b[k]; b[k]=b[js[k]]; b[js[k]]=t;
    9 }; Z* o, i1 x' o$ D' p
  91.           }( K, {5 [# U8 E% `& F
  92.         }
    0 S. A# P- p% l4 V7 K5 b
  93.     delete[] js;- F  K% v, R& x
  94.     return(1);3 K0 a$ T  s! i1 t' f9 N
  95. }0 G! R9 k8 S! N. @6 h. J
  96. # V; o5 c  o1 M! @/ S
  97.     j3 I" h' R4 D6 k2 q" Z
  98. int main(int argc, char *argv[])
    ; W/ e5 q, W( X, S' H$ a0 F& V& W# n
  99. {, ?6 U% U3 d& G& U
  100.         int i,j,k;/ a0 \# g4 r9 t1 e# B
  101.     double a[4][4]=7 G. ~8 O& L5 u& i3 j
  102.            { {0.2368,0.2471,0.2568,1.2671},
    / W' F7 H3 r) N9 F4 q* b
  103.              {0.1968,0.2071,1.2168,0.2271},
    % |4 }8 h* y# Y. F6 ]& C; e
  104.              {0.1581,1.1675,0.1768,0.1871},
    $ O) b; n# \6 K! j; e! Y
  105.              {1.1161,0.1254,0.1397,0.1490} };
    / B1 }; J: Y/ y  c! \
  106.     double b[4]={1.8471,1.7471,1.6471,1.5471};
    % {( d+ N' f6 v5 V) y9 G
  107.         double aa[4][4],bb[4];+ M# ~% p5 E8 f8 o7 B: B0 G& T. s: }
  108.         clock_t tm;9 T$ G8 Y6 {, U* A
  109. & u4 d, ]" m- C5 N9 ^5 K, `, d
  110.         tm=clock();
    5 Z8 c" S9 y; h* D4 {
  111.         for(i=0;i<10000;i++); C" s# V6 Q) F# d: x( p  ?: P
  112.         {! o; \- G+ W! S" @( ~( @
  113.                 for(j=0;j<4;j++): f: L) _+ i8 O( ^. {
  114.                 {
    " j$ S) Y7 Z  H8 R4 J( U) {7 l
  115.                         for(k=0;k<4;k++)# e& x& h2 C3 Q' M) c8 i
  116.                         {/ O; o$ z8 H2 G- `, S' x4 @
  117.                                 aa[j][k]=a[j][k];
    2 c( e7 v9 T1 n9 L  z
  118.                         }
    ' o, P$ _& |# v
  119.                 }, l7 o  ]; p% r+ d! _& x( Y% g0 O
  120.                 for(j=0;j<4;j++)
    % b. Q& P  J- Z  z6 w
  121.                 {# e: M9 J) b, h4 T: _9 N9 E+ B
  122.                         bb[j]=b[j];( H9 g: n& p5 j, v. p) L
  123.                 }
    4 s5 d5 D; k# [1 s8 j
  124.                 agaus((double *)aa,bb,4);: m4 x6 U: [( p5 B
  125.         }
    8 [+ `+ P7 Y8 D3 ~6 F9 c; W
  126.         printf("循环 %d 次, 耗时 %d 毫秒。\n", i,(clock()-tm));
    1 `+ K% Q4 p6 J! t" E
  127. % r, l& m1 r1 r& V" \
  128.     for (i=0;i<=3;i++)
    ) W; J- m5 N, X+ m" o6 Y& V" Q( k! i
  129.         {
    0 W) [1 ^  }: S$ O9 |
  130.         printf("x(%d)=%e\n",i,bb[i]);
      R- g# X2 ~) X; W4 M+ e$ |
  131.         }
    ' e7 n0 r- k; s; j/ c" @: b
  132. }
复制代码
结果:
2 c' T$ n2 \; I) c$ Z循环 10000 次, 耗时 31 毫秒。3 M- ^& F! k4 z) @, D; S4 E& }
x(0)=1.040577e+000$ R& C* l" d2 e+ z# w
x(1)=9.870508e-001: F0 {% U( r/ N- R, O% N
x(2)=9.350403e-001
) @: W& g+ l3 \, d: s- M* gx(3)=8.812823e-001( ?5 r" s- l; S7 o2 B

$ {1 B5 z8 |! _9 W3 w---------# ?) ^0 |) R4 Q# |5 v) I1 L( @. m2 Q
  @" M; o* L, a: {/ x9 X# N
matlab 2009a代码:
  1. %file agaus.m
    " _% r9 X1 C- K
  2. function c=agaus(a,b,n)
    / o) Y, k: `' e! g6 X0 K
  3.     js=linspace(0,0,n);
    0 f+ u8 v) u5 ~, Z: E
  4.     l=1;/ X8 J+ m% V& D7 h6 i5 @! F0 |
  5.     for k=1:n-1! a% R8 v8 G: I7 @. i# k; I
  6.         d=0.0;" }/ k* H) f# V5 c# j1 o0 }' W4 |* E
  7.         for i=k:n& j; b) S" u8 n9 [3 Z  n
  8.           for j=k:n
    + x( T" c! A; n$ e
  9.             t=abs(a(i,j));4 n! m4 M: \0 q1 M4 E3 K! z. ]( A% H' e
  10.             if (t>d)
    ! V8 `/ l' S, L% ~7 u$ V' z
  11.                d=t; js(k)=j; is=i;1 [6 V7 d9 ~0 G  R/ D9 J6 r
  12.             end
      ?, R/ [8 N; ^) ^( M. a9 n- D7 X
  13.           end
    * `2 @3 D0 Z% V& n1 S  {/ M" |6 J
  14.         end
    3 y7 O9 g2 J* \) |& o
  15.         if d+1.0==1.0
    5 V/ s* L2 A/ p; I6 m, P
  16.           l=0;
    1 V/ c* x  `+ P9 g
  17.         else  s! r6 G/ U4 F: I+ B
  18.             if js(k)~=k
    : C* t, r$ r& S- B+ z0 ?& c: q9 e
  19.               for i=1:n& F3 d) L% G& Z' g$ V; E3 C) _
  20.                   t=a(i,k); a(i,k)=a(i,js(k)); a(i,js(k))=t;
    ' q4 {' p, `) t) ^3 G2 P9 l
  21.               end
      b& d" [8 @! C$ s
  22.             end
    + H3 A" m, _9 R, N: n
  23.             if is~=k3 T9 o; x) b4 s( @+ F: ]; y
  24.               for j=k:n
    1 u9 H$ k; K3 d# H, K, a, a
  25.                 t=a(k,j); a(k,j)=a(is,j); a(is,j)=t;- W, N- ]5 J' E, H: ^6 A
  26.               end5 @/ G* L( F) L
  27.               t=b(k); b(k)=b(is); b(is)=t;  X3 F/ U: U2 W0 j' z; L
  28.             end' ]( j  Y) A! l- R  x7 N9 e3 }! j
  29.         end$ E9 ^3 I/ ?+ J& |& S! k* H
  30.         if l==0
    / T7 X: }) B# @* D9 a% h7 i
  31.            printf('fail\n');
    * w0 r2 L1 W* B1 L! H8 K4 b2 j- l
  32.            c=[];' l9 X& ?7 @+ ~2 Q- z' ~+ R3 m
  33.            return;
    ' x/ _- U9 a, A
  34.         end
    / T6 o7 O: z* }- N; ?; ^
  35.         d=a(k,k);5 ?; G- M- }& V2 D+ a
  36.         for j=k+1:n
    , c/ g) g; D. v6 P& Z" f
  37.            a(k,j)=a(k,j)/d;
    0 ?7 f: ]7 g# K
  38.         end
    / I% m2 B8 R- w3 X: a3 N
  39.         b(k)=b(k)/d;& u8 t* |! [4 P+ S8 Q  x6 \$ t9 E
  40.         for i=k+1:n8 M% z* y- c6 i2 A* d, ?
  41.           for j=k+1:n2 x. o- E% i* G  U+ F$ V# S
  42.                a(i,j)=a(i,j)-a(i,k)*a(k,j);
    & `# g" u+ ]- c0 t
  43.           end- g! w4 ?4 ?) B. s
  44.           b(i)=b(i)-a(i,k)*b(k);
      i# e! z" d- r% T
  45.         end1 |" u. c; j' _1 X$ X, q- H) O
  46.     end' l$ ]9 u/ `$ Z1 O3 G% _
  47.     d=a(n,n);
    7 v$ P7 E5 O+ b  |. {( P5 x5 M
  48.     if abs(d)+1.0==1.0
    " r9 M8 E3 Z7 q& h
  49.         printf('fail\n');
    8 W' E1 f1 f& x' E% ]* M; H, Q  T
  50.         c=[];2 F! v# A, r% D
  51.         return;2 o0 p+ `6 `- q5 W# V
  52.     end! k  A8 t3 q+ z: U; _" @0 U7 c
  53.     b(n)=b(n)/d;
    4 s# `* `+ D5 M! D7 C7 c
  54.     for i=n-1:-1:1
    3 k* p: P. i; d2 b2 b* K$ |
  55.         t=0.0;$ F) Y! G% D5 c) M
  56.         for j=i+1:n
    . a6 C6 e) t* O! D% j9 {, U, A
  57.           t=t+a(i,j)*b(j);
    $ d% N9 }9 O5 K- k- _& X: [" m. W
  58.         end
    , }6 Q: X& s3 s1 N
  59.         b(i)=b(i)-t;5 C0 Q* ^; [" {" F3 E
  60.     end
    ' b  i8 C# s, Q; _
  61.     js(n)=n;
    ; [5 j; h( K) G7 R2 p
  62.     for k=n:-1:1
    ! v" a9 z  L6 N+ h, U9 U& F- S3 J
  63.       if js(k)~=k
    + q! y4 X% I' _6 B2 _  O, c
  64.          t=b(k); b(k)=b(js(k)); b(js(k))=t;1 d/ P/ g% M- L3 c4 b+ q
  65.       end3 o: I# T. D' d9 Q% C
  66.     end
    ! [4 i5 I6 S, V1 q$ r# g
  67.     c=b;* F/ _0 l) M1 v1 O# P
  68.     return;9 Y8 i' M5 _/ e) E# T
  69. end5 |( Z* j* t7 I. ]) A/ N" e: t
  70. + F4 }) g4 W" m, M( M9 {
  71. a=[0.2368,0.2471,0.2568,1.2671;- X1 c8 |; z$ p7 \- u: H
  72.    0.1968,0.2071,1.2168,0.2271;
    ! d7 K, ~' L( ?% N+ V
  73.    0.1581,1.1675,0.1768,0.1871;
    0 |- S2 b  ]$ {
  74.    1.1161,0.1254,0.1397,0.1490] ;6 y) M5 q+ b, N; i# Y* F
  75. b=[ 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471];
    # O& A3 y7 V+ ~+ e  a! B' i0 Y# W

  76. - F3 h5 x- \- G" s" Z
  77. tic
    1 D& u5 X/ R& u
  78. for i=1:10000+ W1 }  R5 |5 @9 P
  79.     c=agaus(a,b,4);
    9 J% C0 e( v  O2 a5 S7 B
  80. end
    ) b$ i2 X3 `2 b, a
  81. c
    ) h% ^9 m2 ^, l2 K$ K3 P5 _, H
  82. toc
    " c  m& r5 s! F8 r+ z( T7 h( j

  83. # K9 H4 ~; B; F7 \
  84. c =' P8 P! j  O" i3 A' K1 u7 J
  85. 3 G7 r8 s- ]- W4 ]- J! z, G
  86.     1.0406    0.9871    0.9350    0.8813
    / z* @9 d, ^9 B
  87. 5 A. O9 [: b3 g% S4 ^
  88. Elapsed time is 0.762713 seconds.
复制代码
----------
, j  o4 X" f' j3 [6 E1 I( N5 d; w7 j6 `; d7 Y0 r% V4 f4 L! m
Forcal代码:
  1. !using["math","sys"];% _; W& \) E8 u3 W1 V* m& Z4 L# P
  2. agaus(a,b,n : js,l,k,i,j,is, d,t)=5 V* m% B1 I6 Q* }# Z& ~1 r
  3. {: f7 r& V' B" R# w
  4.     oo{ js=array(n)},( ^+ s% s: a7 o( W: W- N( h. B
  5.     l=1, k=0,3 _6 k2 S4 O; E( n2 G& c
  6.     while{ k<n-1,
    % v0 W& N$ |; y/ Y0 Z: Y
  7.         d=0.0, i=k,5 b0 r% {0 y  S3 C
  8.         while{ i<n,
    ) B3 h8 Z: ^+ `/ h  m) j$ d
  9.           j=k, while{j<n,. |% r0 Q" Z' D; T
  10.               t=abs(a[i,j]),
    # B# n7 x  H4 }
  11.               if{t>d, d=t, js[k]=j, is=i},& W7 P5 y% Y! `- j( H1 u( I/ P/ R! w
  12.               j++0 s* _* d+ k' @  h8 g  P$ q
  13.           },
    * a$ N) P) d  T
  14.           i++
    , K5 D) S+ |2 g2 w0 B2 _* A& q
  15.         },0 v$ d* H1 C, Z% }& j4 r8 K/ X/ l
  16.         which{ d+1.0==1.0, l=0,
    2 x7 Y! W9 s& E' @9 }- U/ A
  17.           { if{ (js[k]!=k),
    ; ^9 G* X; n3 y. }8 O  e1 Z
  18.                 i=0, while{i<n,2 I% Y* \, ~8 I9 W/ k
  19.                   t=a[i,k], a[i,k]=a[i,js[k]], a[i,js[k]]=t,, v& Y5 g! D' L$ e! x2 ?- d) V$ L
  20.                   i++& ?+ q' M' K' {" f
  21.                 }
      a* E9 j+ ~# _+ h3 }$ O8 R
  22.             },4 f" |1 C9 N$ L4 ?
  23.             if{ (is!=k),
    ' L9 P$ E5 f( z2 ~( b
  24.                 j=k, while{j<n,/ o' f/ A4 J; [5 b& Q* ?& j/ N* E
  25.                     t=a[k,j], a[k,j]=a[is,j], a[is,j]=t,
    9 D. Y+ w, T1 ^! F0 Q
  26.                     j++- o/ }- z7 G* u; p; V7 o8 I
  27.                 },6 L  m- N* j$ R# |% G% H& z1 u
  28.                 t=b[k], b[k]=b[is], b[is]=t; c4 ?, G2 t# ^/ S
  29.             }/ f& W. h" K/ E6 ?
  30.           }4 I% d8 U) i. |
  31.         },
      z) x7 W$ q/ \8 E$ H% p1 [/ n
  32.         if{ (l==0),6 P5 a- M- k+ ^' J; j9 z: M6 E" x
  33.             printff("fail\r\n"),
    5 F8 G  i6 T% _" H6 a0 L& j
  34.             return(0)
    $ v/ E  k) }& h& |, B+ l8 m' o7 x& r
  35.         },
    6 H, ?. J# n: y, d+ t" C) _5 n: ?
  36.         d=a[k,k],
    % d/ m& |* `& t# g0 e: z9 E
  37.         j=k+1, while {j<n, a[k,j]=a[k,j]/d, j++},1 w( d/ h! _$ f' T; X& A2 {& F
  38.         b[k]=b[k]/d,
    2 l7 Y( X- V7 T
  39.         i=k+1, while {i<n,
    6 L( s  C) {# g; [# b
  40.             j=k+1, while{j<n,
    8 D$ M7 _& V( z. l0 {1 c
  41.                 a[i,j]=a[i,j]-a[i,k]*a[k,j],
    7 L( }1 X9 O3 ^! D
  42.                 j++
    / l# m" C6 W: M4 b
  43.             },- ?2 h9 t) Q  F3 |* E/ o
  44.             b[i]=b[i]-a[i,k]*b[k],
    & C- V6 ^! c. n1 z  E
  45.             i++" O$ \: j% K" u. d
  46.         },4 i! i9 i7 N1 C" N6 _0 g6 B
  47.         k++
    1 O8 R- l; u& z5 U8 p- ?; q) Y7 A0 u
  48.     },; O9 g8 J3 k: l, @! M, U
  49.     d=a[(n-1),n-1],
    + A4 u6 o6 K. w% ?$ }2 x4 S: }
  50.     if{ abs(d)+1.0==1.0,( v" E7 f: Q1 Y3 K( V& Y- R
  51.         printff("fail\r\n"),
    , \! |2 Q, Y% {  `6 x- J( A+ ^  Y
  52.         return(0). @9 D5 U. D  Z' Q9 e
  53.     },
    - ^3 N7 k: e1 G- r0 ?$ O+ k/ ~
  54.     b[n-1]=b[n-1]/d,
    * r0 Y6 t* a5 D/ V
  55.     i=n-2, while{i>=0,4 ?6 J( s, P: s3 Z
  56.         t=0.0,0 }; Z8 |/ E7 r# f
  57.         j=i+1, while{j<n, t=t+a[i,j]*b[j], j++},
      Y  c; ~1 ~) L9 ^7 j! ?
  58.         b[i]=b[i]-t,$ a% l" h4 f: K+ m- U4 _/ A) r2 X
  59.         i--
    3 V! w/ T+ r  q/ ~
  60.     },2 j1 I) R1 s0 j6 D6 Y) _4 H" W9 C( L
  61.     js[n-1]=n-1,0 j1 J4 e7 r  N3 o. ~  I
  62.     k=n-1, while{k>=0,5 g" l& v( I! [  I! T! ~( R3 _( k. q
  63.       if{(js[k]!=k),  t=b[k], b[k]=b[js[k]], b[js[k]]=t},
    # p( g" W/ E' J% B; Z+ v
  64.       k--# n2 ~5 g+ f) ~5 ]
  65.     },
    ! k' S3 l, Y) ]9 X+ L: ?% D2 x1 c
  66.     return(1)% t3 Y% n6 m4 t. _5 b/ m: L  _
  67. };
    " @& h9 U9 X6 z- P7 P
  68. 2 S! w. U8 D# m# s. }5 N
  69. main(:i,a,b,aa,bb,t0)=; ?* j# M% s* `7 z
  70. {
    ; ?6 C9 D: @  Y1 [) s8 ~+ I
  71.   oo{a=arrayinit{2,4,4 :
    ( {* W+ P, C- \3 ^- B
  72.              0.2368,0.2471,0.2568,1.2671,
    " w: m8 b/ b4 J' E8 |4 D9 |
  73.              0.1968,0.2071,1.2168,0.2271,, k" J7 {# Q0 p) r. |2 G1 b, I. W! P
  74.              0.1581,1.1675,0.1768,0.1871,
    3 [) v; g" T' O. h
  75.              1.1161,0.1254,0.1397,0.1490},/ c8 f* }- |/ R1 R, {/ \
  76.      b=arrayinit{1,4 : 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471},
    ; x# ~% V% `; z1 g1 ^. ]
  77.      aa=array[4,4], bb=array[4]+ i: O( N$ I- L' _9 _. V$ B
  78.   },3 K- v& v6 X. r) d' l
  79.   t0=clock(),9 D; Z( b; `2 e. j
  80.   i=0, while{i<10000, aa.=a, bb.=b, agaus(aa,bb,4), i++},& s- i: `5 i, w6 L' M: Y# ?" S
  81.   outm[bb],4 D& g% L" C6 G, {9 b
  82.   [clock()-t0]/1000
    / Y* V) B2 W1 p0 g2 [
  83. };
复制代码
结果:
  Y5 n/ R4 W1 x$ J; e' g# ]8 B        1.04058       0.987051        0.93504       0.881282
; o2 L1 \0 _& V% [* S
4 E: D4 R) Q8 i& i* Q" o2.1250 ^: X6 w+ W* `' ~  K

. W0 K2 i9 X" j/ M6 eForcal用函数sys::A()对数组元素进行存取:
  1. !using["math","sys"];
    : I0 @5 u4 ?& a, w
  2. agaus(a,b,n : js,l,k,i,j,is, d,t)=& `9 W' z. F9 ]$ |! R
  3. {
    & b! g7 \2 K6 S
  4.     oo{ js=array(n)},1 ~$ i( ?6 b/ u8 I7 `" V2 S
  5.     l=1, k=0,
    * Y+ [2 o8 O5 U0 W1 N7 g2 d* d& d
  6.     while{ k<n-1,
      c  Q2 ~5 i  F, I6 Y  y7 w
  7.         d=0.0, i=k,0 Z) E: `( X0 v' ~; o
  8.         while{ i<n,
    " E/ @: r! R; H. k4 g. Q
  9.           j=k, while{j<n,
    7 P6 Q- B# G4 b* Z- J; N( i
  10.               t=abs(A[a,i,j]),, [9 r$ x8 Z1 f& n# ]5 ^" F' R
  11.               if{t>d, d=t, A[js,k]=j, is=i},
    ( G) j  z; F& }
  12.               j++4 S* P0 ~0 W0 F- Z! ?
  13.           },
    % M7 u* X3 p8 e+ h" X
  14.           i++$ ?  @' B( o; F3 @# V" L
  15.         },; Q( y8 D8 u1 o3 f7 Z
  16.         which{ d+1.0==1.0, l=0,
    2 H' G7 [0 r; i3 M- _- n
  17.           { if{ (A[js,k]!=k),7 Y; c8 M" ^' f' Z1 L
  18.                 i=0, while{i<n,
    # ?& V5 F$ z: Q, D% V" A# r5 C
  19.                   t=A[a,i,k], A[a,i,k]=A[a,i,A[js,k]], A[a,i,A[js,k]]=t,
      |. C( J% r- M8 d. b; u
  20.                   i++
    * H$ o0 Q: C  t
  21.                 }
    % H8 J0 ~4 k& C" T  g5 \
  22.             },
    , E3 _4 t  c" L* S
  23.             if{ (is!=k),- a6 l8 @' o2 y- `/ y0 L
  24.                 j=k, while{j<n,
    : i: R- y& f9 x" G
  25.                     t=A[a,k,j], A[a,k,j]=A[a,is,j], A[a,is,j]=t,
    * w7 y$ l, ]- e/ M
  26.                     j++1 f' v1 }6 ^0 b
  27.                 },
    8 w0 p5 g$ i: a8 h" n
  28.                 t=A[b,k], A[b,k]=A[b,is], A[b,is]=t' R" z5 H% R, \  g  b$ n* s
  29.             }
    # |; s. P* i* o  V, L
  30.           }- y: e( P# o( X
  31.         },, \/ |  |7 e* |) `7 B0 |  _
  32.         if{ (l==0),4 ~! S! S0 F3 A+ Z2 K
  33.             printff("fail\r\n"),
    / ?& b8 P! V2 e0 q6 X( U
  34.             return(0)1 `; s2 E9 H* ~: K* c0 p" N0 w: ^
  35.         },3 C/ Z0 u, d: \7 a
  36.         d=A[a,k,k],
    ( [/ v9 u5 L8 v8 W0 E4 D# i4 S" o  U
  37.         j=k+1, while {j<n, A[a,k,j]=A[a,k,j]/d, j++},. {$ G4 o! ^* r) n
  38.         A[b,k]=A[b,k]/d,
    " i# I( y9 R% c+ l
  39.         i=k+1, while {i<n,# S7 f$ t; P2 [% U2 ^
  40.             j=k+1, while{j<n,  F2 N* l3 `( }+ ~
  41.                 A[a,i,j]=A[a,i,j]-A[a,i,k]*A[a,k,j]," W" l, e/ r( D9 |+ W/ u
  42.                 j++* }- j2 e0 a& h6 g. Y! T: x
  43.             },! O* }+ v) {; p- |
  44.             A[b,i]=A[b,i]-A[a,i,k]*A[b,k],
    6 e  v9 a% q$ X" p, L
  45.             i++
    ' T  i/ b8 M' F
  46.         },. X; x7 c+ P# u  m2 H9 v; c4 i' [6 t
  47.         k++
    ; h9 g% H9 f0 m, f% u
  48.     },
    ' Z6 t' P$ }. |! }  v
  49.     d=A[a,(n-1),n-1],
    7 y0 Q. g9 |' x5 M) U
  50.     if{ abs(d)+1.0==1.0,
    ; p7 e$ \7 W& E3 D8 n7 [
  51.         printff("fail\r\n"),; l+ K7 y1 n  u4 C3 ?
  52.         return(0), z# \6 b% x+ Z; ~6 L% Q9 j
  53.     },
    . ?  M+ P: x* d, T4 U+ [3 y
  54.     A[b,n-1]=A[b,n-1]/d,' ^% S0 P1 ^% k4 j- S
  55.     i=n-2, while{i>=0,, w. P5 F) |1 K9 b7 y, W
  56.         t=0.0,+ v) p6 Q4 n" ]# h6 W$ _
  57.         j=i+1, while{j<n, t=t+A[a,i,j]*A[b,j], j++},: }! b, B. n8 ^2 `& p8 I! @9 q
  58.         A[b,i]=A[b,i]-t,
    & r/ s, I0 ?  P1 l* k0 V
  59.         i--; N+ \3 U. l8 z; Z7 o( p5 j% ?! }
  60.     },
    % s/ U" u( Z9 y6 C4 K: ^
  61.     A[js,n-1]=n-1,
    9 ~) |4 p+ y$ _  @  L
  62.     k=n-1, while{k>=0,% n: K2 z1 `* l+ p
  63.       if{(A[js,k]!=k),  t=A[b,k], A[b,k]=A[b,A[js,k]], A[b,A[js,k]]=t},3 F: |. U4 i/ V: T
  64.       k--; v( O( H- A/ P# v7 L& i' P8 f9 B
  65.     },3 j" a/ I5 J3 e9 X
  66.     return(1)2 S0 _8 S) G7 l! A
  67. };6 a/ ]5 q- l; ^

  68. 4 v- f# q* N% k; O/ t$ r* ?
  69. main(:i,a,b,aa,bb,t0)=
    / o! r  P0 r* z  H% P
  70. {
    % Q- G" g: w4 Q0 ^; [% t
  71.   oo{a=arrayinit{2,4,4 :
    3 \3 D8 s- @/ Q
  72.              0.2368,0.2471,0.2568,1.2671,7 e% C5 t0 S" U) v
  73.              0.1968,0.2071,1.2168,0.2271,. _9 U- C+ U4 z9 Q
  74.              0.1581,1.1675,0.1768,0.1871,. Z( ^+ M/ K6 g4 h7 G, u. `
  75.              1.1161,0.1254,0.1397,0.1490},
    1 T8 x- P) N# ~) N
  76.      b=arrayinit{1,4 : 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471},
    7 ~( A" H, _* G  c. s( h+ Y, k
  77.      aa=array[4,4], bb=array[4]
    0 l. z" T/ Q" x3 @2 r
  78.   },
    ! }' `* c) z# X7 I% ]) r9 c, O
  79.   t0=clock(),
    1 c2 j! H- Y9 X4 n! K2 c! Z% d7 S
  80.   i=0, while{i<10000, aa.=a, bb.=b, agaus(aa,bb,4), i++},
    $ e7 P( N, g! t- t+ f; F
  81.   outm[bb],% e# p  s) r6 t$ A+ f* w, P. t
  82.   [clock()-t0]/1000
    + P5 C$ p' P, x  y# \
  83. };
复制代码
结果:& v( P2 \# g0 G3 P+ |
        1.04058       0.987051        0.93504       0.881282
: B* v% k! x- p7 a: ^2 {3 Y( i( b6 w) `6 F' A, _
1.454+ N* O6 O+ |+ O  ?& ^; K
1 s/ K  \! ?% i
----------' c* c/ |6 n! k+ d% q7 k
0 q% l, B  K- b5 M) Q, V
可以看出C/C++、matlab、Forcal耗时之比为 1 :25:68 (Forcal不使用函数sys::A())。
, U0 y9 a' m- h可以看出C/C++、matlab、Forcal耗时之比为 1 :25:47 (Forcal使用函数sys::A())。9 X% g8 s8 j( r$ ~  E

9 ?' J; K, I$ o# z; _4 L5 |& z本例Forcal耗时较长的原因在于本例程序含有大量的数组元素存取操作。
作者: forcal    时间: 2011-8-4 08:44
2、变步长辛卜生二重求积法:没有数组元素操作4 V; ]% U+ p  N6 v  J$ l

! l- K3 N8 |' Q0 _" L9 KC/C++代码:
  1. #include "stdafx.h"
    7 u6 b5 ]. V+ V8 q0 s, ]
  2. #include <stdio.h>
    $ C5 o; Z& }  R3 S2 g4 M9 J
  3. #include <stdlib.h>9 M9 N0 c3 N0 C. ]3 `& }" G$ B
  4. #include "time.h"
      h7 j( O6 o1 ^& F
  5. #include "math.h"
      c7 m7 p. i8 c
  6. * g9 p* S; ^: X/ y- a# w: G
  7. double simp1(double x,double eps);
    8 O( D. c/ B7 c0 _
  8. void fsim2s(double x,double y[]);
    / l9 m% [" }: d* }5 _
  9. double fsim2f(double x,double y);. T9 y% R7 i3 v- o1 v
  10. 8 I' ^& G+ J. |: \2 a# ]
  11. double fsim2(double a,double b,double eps)
    7 U, T3 f0 O, s( z. B
  12. {
    : l1 d2 l6 V# E; X0 E( J; c$ O
  13.     int n,j;
    9 {5 j7 j- G* w( ?5 r
  14.     double h,d,s1,s2,t1,x,t2,g,s,s0,ep;
    2 H3 l2 j) C+ q/ d/ F& U; W  u6 T

  15. 9 B3 C8 K6 {6 e
  16.     n=1; h=0.5*(b-a);# U2 \! F* g# |5 g$ w7 A$ w
  17.     d=fabs((b-a)*1.0e-06);: F9 q  B9 ~! N6 A! e0 |- m
  18.     s1=simp1(a,eps); s2=simp1(b,eps);) O7 |1 B& `/ W* H1 ]
  19.     t1=h*(s1+s2);/ s7 [8 c2 k0 t4 w5 F) }
  20.     s0=1.0e+35; ep=1.0+eps;
    " l) F' m9 F3 A7 [  I# v1 s
  21.     while (((ep>=eps)&&(fabs(h)>d))||(n<16))
    9 \; l" O5 a! O) S9 U# z. n2 z
  22.     {
    . \5 F5 W- \$ n. g9 ~8 J
  23.                 x=a-h; t2=0.5*t1;
    8 K' y! g" o! q9 H( M' E! J1 C
  24.         for (j=1;j<=n;j++)
    7 S! f5 y) f+ B, ~
  25.         {
    " X' e8 @+ g$ Y( j; x5 O
  26.                         x=x+2.0*h;
    , q$ r& o, |. @- o) I
  27.             g=simp1(x,eps);
    % l" v( [1 D' j8 J) T/ Z) n
  28.             t2=t2+h*g;
    + S6 R) a- ^. z2 q
  29.         }4 o! G% C5 T+ o6 Z8 E, [
  30.         s=(4.0*t2-t1)/3.0;  |& H! _1 p+ G
  31.         ep=fabs(s-s0)/(1.0+fabs(s));
    5 h# d& s4 C9 Z" g+ r3 C
  32.         n=n+n; s0=s; t1=t2; h=h*0.5;
    ' y, }8 t" n, ^6 F* x
  33.     }
    : I' E$ [+ y- f1 b# D% m' w
  34.     return(s);) X0 [: {% ?# r0 Q! v/ ^0 }& `
  35. }
    # C6 c! E. r8 t; q! B- k- F

  36. % A& v1 A7 q* b! i( i9 m
  37. double simp1(double x,double eps)% O0 B8 {! Z$ d6 r: Q
  38. {2 v- S) V/ S# m% h/ \& n
  39.     int n,i;- M) e( |+ l) Z( X& Z- B
  40.     double y[2],h,d,t1,yy,t2,g,ep,g0;
    - \) `7 e$ m. E9 |8 X; ~% u; B2 k

  41. 5 b+ r" K) i6 [  B1 k1 t% V
  42.     n=1;% V6 G9 `% L: }: ^9 o7 o
  43.     fsim2s(x,y);, F; ]4 D! d5 T% Q! ]" _" V
  44.     h=0.5*(y[1]-y[0]);3 U9 ~7 c7 @- a5 a, g7 |2 n
  45.     d=fabs(h*2.0e-06);" }& S5 x$ K% @. P
  46.     t1=h*(fsim2f(x,y[0])+fsim2f(x,y[1]));
    : z8 ^4 w8 P& x6 T; a
  47.     ep=1.0+eps; g0=1.0e+35;+ \2 V$ ~2 p  s8 A7 |4 i9 j. v6 f4 d
  48.     while (((ep>=eps)&&(fabs(h)>d))||(n<16))
    + _8 x- ^5 u% ~. U  t- v' O& K; O( I
  49.     {
    0 ]: T! C0 H9 ^2 p* m
  50.                 yy=y[0]-h;; {2 h2 x) o# g9 o# t
  51.         t2=0.5*t1;
    2 x# a$ U6 E+ s, }
  52.         for (i=1;i<=n;i++). o0 E+ f1 Y; D) X! H4 |& o6 |
  53.         {
    2 x0 ^! M( [7 |+ ]
  54.                         yy=yy+2.0*h;& u3 _1 H# G9 }2 {
  55.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy);) P3 Z4 I" r4 C) H6 E! i
  56.         }
    ) E! \+ [% q' H7 p$ J: v% u2 `
  57.         g=(4.0*t2-t1)/3.0;5 I: q5 ?3 D2 i
  58.         ep=fabs(g-g0)/(1.0+fabs(g));* a6 j  r% v& \7 `' r4 v8 j0 x
  59.         n=n+n; g0=g; t1=t2; h=0.5*h;" S: k! y5 ^# \
  60.     }5 b' x5 a# H/ g9 s  D5 a
  61.     return(g);( F" {0 s# S8 b1 u: }
  62. }% c% u( V. Y: m# b& T& B; B

  63. 0 |$ s8 ?/ T/ |6 n0 j0 `
  64. void fsim2s(double x,double y[])' c5 m0 ?* b% O) C! S
  65. {
    6 e7 l% Q6 M- }) v3 `
  66.         y[0]=-sqrt(1.0-x*x);3 c: G; X, s% `7 R8 K. V1 Y
  67.     y[1]=-y[0];
    # w% ?4 k" @$ p' u
  68. }2 S4 B- D5 R3 o* _: G9 p
  69. ; A2 a3 V/ s" ^- i
  70. double fsim2f(double x,double y)
    3 f2 q. y# @1 ]3 d; t# m4 p3 O
  71. {, c, ?# G6 C- G
  72.     return exp(x*x+y*y);, a9 Q* g" G  |9 @! k2 K$ D
  73. }% H. A* f3 A/ ]# e5 |

  74. 1 Y" W8 }/ b/ \+ ^  }
  75. int main(int argc, char *argv[])  R/ }6 U4 D9 |7 ?$ N! i
  76. {
    0 |+ l( A! v+ ^/ ]2 E7 `0 b
  77.         int i;
    % Q9 T# ~* n7 m- v( D1 K
  78.         double a,b,eps,s;
    0 q4 @- o4 S* m! L- v
  79.         clock_t tm;$ y! P- `, k$ c8 n# N5 ?6 E
  80. : z2 M. P: N" T# _$ f0 f) H
  81.     a=0.0; b=1.0; eps=0.0001;1 t1 H( H, v/ }1 Z1 A- x3 ^
  82.         tm=clock();
    0 I9 e/ d0 ^2 B9 R
  83.         for(i=0;i<100;i++)
    / Z$ P3 ^! |  \) z8 q4 N) e& h; U$ T- i
  84.         {# l4 B0 Y& K/ V! y' W; B; h
  85.             s=fsim2(a,b,eps);& P; a- B  \- B% f
  86.         }
    % |8 j( J# D% u/ T" A
  87.         printf("s=%e , 耗时 %d 毫秒。\n", s, (clock()-tm));
    3 ~& p* J& F; L8 O' e! I2 a
  88. }
复制代码
结果:
# u) e4 k7 ^; ^6 z( c& As=2.698925e+000 , 耗时 78 毫秒。
( W  U$ V9 R0 d2 @' @: E* B& \1 C0 S' d0 G2 O/ p. _! c: z
-------
7 p6 Y6 f1 d! |' j# c. W* U% {" g, O6 G! l% i
matlab代码:
  1. %file fsim2.m" w6 |) e! o: q( p- F
  2. function s=fsim2(a,b,eps)' |9 _9 \+ l* ~) c; H; w% l. _
  3.     n=1; h=0.5*(b-a);
    , E+ [6 E# ?3 o7 p3 k
  4.     d=abs((b-a)*1.0e-06);) U# V3 r/ d8 M7 R
  5.     s1=simp1(a,eps); s2=simp1(b,eps);
    5 X+ U) w9 o; B1 d
  6.     t1=h*(s1+s2);
    , W5 L/ P* H0 `9 m  f) j% u) j8 O
  7.     s0=1.0e+35; ep=1.0+eps;) B* l2 J1 \1 l# n5 i3 F4 s) Q
  8.     while ((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16),1 H8 d% }% X: k! t" V- ?% A1 R
  9.         x=a-h; t2=0.5*t1;4 ~# I) S9 o! t9 z* R+ w
  10.         for j=1:n
    ; y2 M6 g3 y$ t2 x! f7 \" V
  11.             x=x+2.0*h;
    + p1 i8 G( g/ T& v; I
  12.             g=simp1(x,eps);
    3 d( H' D, p+ H% A8 r0 P# P8 Z
  13.             t2=t2+h*g;
    : {+ O! y- U, N/ H2 H) G* B
  14.         end
    ! j! b# `6 F( f! _& I: X
  15.         s=(4.0*t2-t1)/3.0;
    ! e& ^* u1 Q/ k* t
  16.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s));8 ?7 B0 a/ w- F) ^
  17.         n=n+n; s0=s; t1=t2; h=h*0.5;9 Y. ~( Z2 ?/ k, `2 [. L: i$ Z
  18.     end
    0 ?4 B* G# g7 W% a9 D
  19. end
    ' s' M9 p3 {4 x' F% i, s: t0 a
  20. 6 {3 r/ ~* J* x" X1 e+ f
  21. function g=simp1(x,eps)8 ]1 k/ o* m0 b! ~) @/ W
  22.     n=1;
    ' s) a) q! ?6 n6 R3 s& a
  23.     [y0,y1]=f2s(x);7 s7 k5 \; B5 e" z8 ~% ]
  24.     h=0.5*(y1-y0);
    4 u8 y+ q; V/ {4 H* [
  25.     d=abs(h*2.0e-06);! y7 T& A8 t7 y6 G* e9 j
  26.     t1=h*(f2f(x,y0)+f2f(x,y1));1 B9 ?3 i  w  D3 a
  27.     ep=1.0+eps; g0=1.0e+35;
    : j) q$ ~) i3 I' W0 P
  28.     while (((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16))# Z9 M1 E( Y/ f8 V9 V
  29.         yy=y0-h;
    ! c) c1 v; N; F5 D7 y
  30.         t2=0.5*t1;! W. |  O2 Q$ D) G+ n
  31.         for i=1:n
    ; p3 ]! s, l9 R% e( H  f& B
  32.             yy=yy+2.0*h;5 r1 @  O; b( c6 i3 P3 b) ]
  33.             t2=t2+h*f2f(x,yy);* ]8 g8 |7 w3 V/ V. |
  34.         end
    * D" b1 ~( ^0 X. V. P$ k; P% j
  35.         g=(4.0*t2-t1)/3.0;3 Y. D  t5 w5 I# h& s( C
  36.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g));+ N1 l: ]( M1 S9 e) K+ \
  37.         n=n+n; g0=g; t1=t2; h=0.5*h;
    / \% B# G  P1 p, Q
  38.     end3 X0 x. C9 n4 }( l1 s! }0 A7 |
  39. end
      h& K+ C7 }3 T

  40. - i3 @" X: w" A+ i5 u
  41. %file f2s.m) O$ k# M" z' [
  42. function [y0,y1]=f2s(x)
    " ~# l' |/ d* z* Z$ V
  43. y0=-sqrt(1.0-x*x);
    + P$ S. q5 C7 p/ K
  44. y1=-y0;
    5 v% I+ Q: {& O# f, C  J
  45. end' E. l- C% ~' m
  46. * m0 Y; p. ], w
  47. %file f2f.m
    3 R( i% @: [& n3 h7 ~% [
  48. function c=f2f(x,y): j3 \4 U6 _6 ^2 K6 Z) t( B% s
  49.   c=exp(x*x+y*y);% p( x$ O; \+ T( M  g
  50. end
    5 |8 u( G/ u% i) D

  51. - l9 u+ e- K% n# v; A# V5 f
  52. %%%%%%%%%%%%%
    5 x( i# n& d3 U6 h9 ]

  53. 0 R2 p+ t0 ^% ^1 w6 W% J/ Q$ k
  54. >> tic1 A# y. L- e; w& U
  55. for i=1:100
    1 v2 d( y: {  V3 G
  56. a=fsim2(0,1,0.0001);
    6 U+ v) ?1 w/ u( y
  57. end8 Y$ e, S; b, A4 r* J- ]' s
  58. a
    9 \. _+ K; H' g1 _9 ]
  59. toc2 w& @4 P' c: h! v/ j( v, g  [
  60. # D- x5 ?# a5 q$ Z' `% T% K8 H
  61. a =7 e) p' B4 g# E. E$ {" p# I+ j
  62. : s" R. R2 S4 s0 p+ o( S/ n
  63.     2.6989
    0 ]/ R- u) `$ E% g# e  j- _

  64. 2 _9 i/ ?# o. T! I( y! f
  65. Elapsed time is 0.995575 seconds.
复制代码
-------
8 O: y2 m- [  _3 S6 [6 F0 E- Y3 q1 A- \4 M9 o( L* X( f( ~! g6 ?
Forcal代码:
  1. fsim2s(x,y0,y1)=
    % {; {* b' d1 X
  2. {
    7 r; q) c  l6 t8 _
  3.   y0=-sqrt(1.0-x*x),0 Z0 w) T3 N" E- w" }9 C. R% z
  4.   y1=-y0/ _: `, S8 Q- C# o+ M) Z# C6 d
  5. };
    $ C9 S5 n7 C8 S( k& }
  6. fsim2f(x,y)=exp(x*x+y*y);$ s3 q  _" t; D1 k( X" ?
  7. //////////////////2 [" G6 F# l& b7 p6 J/ I
  8. simp1(x,eps : n,i,y0,y1,h,d,t1,yy,t2,g,ep,g0)=
    ' |/ Q8 r" [; S" ]! L
  9. {1 v- r9 R' Q, @) O! i- J0 K: a
  10.     n=1,
    ( z& F. I2 ~# k4 B  @
  11.     fsim2s(x,&y0,&y1),
    7 E" O- i/ D7 S& s& l" k
  12.     h=0.5*(y1-y0),
    : Q' X, P6 U) {6 ^. o
  13.     d=abs(h*2.0e-06),; f0 a. W. P4 E9 J+ |2 X
  14.     t1=h*(fsim2f(x,y0)+fsim2f(x,y1)),
    - J. {- j* J; u) s7 c% w
  15.     ep=1.0+eps, g0=1.0e+35,
    5 I+ j: @: H  |) w* N/ @
  16.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),
    7 m2 g( y  F& ~4 s
  17.         yy=y0-h,
    2 B  |4 w( F; G1 L+ ~7 x
  18.         t2=0.5*t1,
    8 {3 u5 p9 N" w) j( o, N5 @( j4 i
  19.         i=1, while{i<=n,
    , K6 ~4 t! g, T5 Q1 @9 @% R
  20.             yy=yy+2.0*h,6 ~4 P  z7 G3 m
  21.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy),3 o+ Z: [+ O; g( a1 q1 s4 d
  22.             i++% A3 S( N$ C1 N( m* D" T' P: O. v
  23.         },' g- a8 J2 @! n- U5 S- U: H
  24.         g=(4.0*t2-t1)/3.0,
    & }6 ?7 G4 |7 Z1 n
  25.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g)),4 l9 l' C$ d: D
  26.         n=n+n, g0=g, t1=t2, h=0.5*h
    ) t, I$ f$ C$ e. M2 p; b
  27.     },1 i# ?8 Y9 l7 W( {# u( ]  c
  28.     g9 I( p  w2 A) ^  Z* B3 E
  29. };5 M/ C* Y: G6 L
  30. * e0 i2 M* u9 ^' `: ]6 b
  31. fsim2(a,b,eps : n,j,h,d,s1,s2,t1,x,t2,g,s,s0,ep)=7 N; r: v3 l& n( }2 Y& u) u
  32. {$ s/ c& l( {! C! y( H/ @1 s; ~
  33.     n=1, h=0.5*(b-a),- m, m' l4 k+ x. j& _' b
  34.     d=abs((b-a)*1.0e-06),) |. v9 J% J9 y8 t
  35.     s1=simp1(a,eps), s2=simp1(b,eps),
    - s" u) n. w$ p  J) y
  36.     t1=h*(s1+s2),
    3 V/ F$ M% X6 m! q: O0 |! @
  37.     s0=1.0e+35, ep=1.0+eps,
    ( e/ j7 \7 S! {9 D4 c( C( I6 \+ A
  38.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),
    - ^9 a( A$ x: n/ N
  39.         x=a-h, t2=0.5*t1,
    # s6 C4 z$ \3 y0 ^$ I% t% {8 Q- T5 w
  40.         j=1, while{j<=n,/ ]4 R4 V) G0 j6 Y. h
  41.             x=x+2.0*h,6 I$ N5 ?9 q  D
  42.             g=simp1(x,eps),
    6 [, @2 D/ `+ f5 \- C) T) N
  43.             t2=t2+h*g,9 x2 y" `- V( _& ]0 J- D
  44.             j++6 {) [) w9 p6 X  y4 c" b5 L6 ^
  45.         },
    / d! Q9 y- S5 C% `5 j
  46.         s=(4.0*t2-t1)/3.0,
    ( g5 H( P9 k! n( P% \2 Q' P: e
  47.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s)),, l6 Q6 t* n" O
  48.         n=n+n, s0=s, t1=t2, h=h*0.54 q2 g( h- \0 ]" E  e1 q" {
  49.     },1 J, Z2 a; Q4 [
  50.     s, d6 w8 N! {7 B7 O+ N6 u" g  Z( B
  51. };
    . o6 V) }1 i5 z( J

  52. 5 H$ g4 S2 @  I; H" v' {& a
  53. //////////////////
    * u! |) E3 U5 r* b3 x/ Y/ S
  54. . b/ Y1 N. \* |9 n
  55. mvar:8 A5 {2 I/ ~/ B8 n
  56. t0=sys::clock(),$ |+ P2 }( a! o3 |/ b8 n
  57. i=0, while{i<100, a=fsim2(0,1,0.0001), i++}, a;
    7 z2 `  R( ?# P5 g# X5 n. R5 e
  58. [sys::clock()-t0]/1000;
复制代码
结果:( j- S4 \! B" ]& k
2.698925000624303; B; p! q- [, b& o# n
0.328/ @5 i" z# \& h# f. n0 D

. V- t  o7 h4 O. w/ l---------
8 Y& b9 O% m/ `# m/ z! h0 l/ ?
* J$ |, s: u+ h5 Q: n8 t本例C/C++、matlab、Forcal运行耗时之比为 1:12.7:4.2 。# i- X0 d$ _5 G6 G' B

' r: C1 I4 Z6 ?$ t9 S& A1 X本例matlab慢的原因应该在于有大量的函数调用。另外,matlab要求每一个函数必须存为磁盘文件真的很麻烦。4 n6 m0 E; v% y. k4 |

8 u" }$ r0 u: _" R) I本例还说明,对C/C++和Forcal脚本来说,C/C++的一条指令,Forcal平均大约用4.2条指令进行解释。
作者: forcal    时间: 2011-8-4 09:00
3、变步长辛卜生二重求积法,写成通用的函数:没有数组元素操作# P' u% Y% g* M- T9 ^  t

3 D4 n$ P: f2 q  `$ ~  R注意函数fsim2中增加了两个参数,函数句柄fsim2s用于计算二重积分时内层的上下限,函数句柄fsim2f用于计算积分函数的值。& d4 v6 E% h  p/ I1 g, ?
' a8 g; q) |+ K" w. h6 G
不再给出C/C++代码,因其效率不会发生变化。3 C" O& _- K& o7 Q9 M6 L& s, a

" E5 [& s8 C5 ~6 H8 P% h1 YMatlab代码:
  1. %file fsim2.m$ e5 J$ \4 w1 o. i3 I- P
  2. function s=fsim2(a,b,eps,fsim2s,fsim2f)& o+ `/ ]0 h; r: x) H
  3.     n=1; h=0.5*(b-a);
    3 d: W* O, j! X4 }9 u0 N; s& @; R
  4.     d=abs((b-a)*1.0e-06);
    / @" T, R/ N% y1 Z- {. y
  5.     s1=simp1(a,eps,fsim2s,fsim2f); s2=simp1(b,eps,fsim2s,fsim2f);, _$ b" j9 w8 u0 k  o& ?" R' x
  6.     t1=h*(s1+s2);& _3 Z5 \7 I) v) e! {
  7.     s0=1.0e+35; ep=1.0+eps;
    0 e* m* g: j" R
  8.     while ((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16),
    , Y0 N; Q1 R2 X( R4 y' n
  9.         x=a-h; t2=0.5*t1;7 z% a$ ~- \6 l& }8 M  X
  10.         for j=1:n4 g1 z! {" `3 _. A
  11.             x=x+2.0*h;3 ?( b5 [& |0 O6 |3 J
  12.             g=simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f);' M! Z4 w' s; O2 e# z
  13.             t2=t2+h*g;
    ( F8 U  I2 Q! X: z: i
  14.         end
    8 y# e7 o/ t2 O7 e3 p
  15.         s=(4.0*t2-t1)/3.0;. L# n1 y" |8 B" v$ \' g
  16.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s));
    ( y3 T. d6 O/ d% k, x+ }2 b
  17.         n=n+n; s0=s; t1=t2; h=h*0.5;
    ; F1 @6 r2 [( u8 z$ e
  18.     end
    4 ?5 t+ a4 k, _! |8 ]
  19. end: T: c/ K( V1 F% h. A/ S) R

  20. - S! Q) M/ L. Y% q; w
  21. function g=simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f)( j& V  U8 f0 u% M9 x
  22.     n=1;5 o$ {* A6 R( f& P) x/ I9 Y
  23.     [y0,y1]=fsim2s(x);
    * Z; x1 G% {4 ?4 g+ c
  24.     h=0.5*(y1-y0);) D* Y3 a  ~" U- G9 u& F7 n
  25.     d=abs(h*2.0e-06);8 P$ a0 P' S+ ?; F
  26.     t1=h*(fsim2f(x,y0)+fsim2f(x,y1));# o5 g0 S0 I6 _
  27.     ep=1.0+eps; g0=1.0e+35;& e) Z6 ~; N) z* k, q4 Q: S6 i
  28.     while (((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16))
    , p+ g' _$ t2 W5 E6 k/ h5 J( ?7 E$ t0 T
  29.         yy=y0-h;( T; ~" [) q6 d, c' |; h( V* d  [
  30.         t2=0.5*t1;, A) |+ j8 U; i) J( n
  31.         for i=1:n
    4 t  V0 }$ M# a. u5 a* x( ~7 [8 d; N
  32.             yy=yy+2.0*h;
    # V8 q" P! ?: Q; d* S
  33.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy);
    3 ~& U! f) w# X4 B% S% P& Y
  34.         end
    , b. x; Y7 _! ^* q& R4 O9 Q
  35.         g=(4.0*t2-t1)/3.0;, c( w- M4 @/ S4 d4 _0 ?
  36.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g));
    ! R/ u3 ?, k  g  F8 Y# ?
  37.         n=n+n; g0=g; t1=t2; h=0.5*h;
    8 t+ R& `( g7 m. Q: |+ w
  38.     end" S  z, }8 S7 k1 n" D
  39. end# e7 m" P- G. Q# Z

  40. 6 ~- k; S. d7 Y2 l. g% q
  41. %file f2s.m+ p, B+ B& f8 i( Z" B8 x/ u
  42. function [y0,y1]=f2s(x); m( h9 q1 s) s; c3 |
  43. y0=-sqrt(1.0-x*x);0 \( B  W% B7 y. l. R  d0 B  p
  44. y1=-y0;
    : d' M" n" z: H6 b3 p
  45. end" z* v5 h; r% q1 A2 `% i8 W! G

  46.   r% x( |( m6 H" D
  47. %file f2f.m
    + ^$ `; E) e) O& B, V
  48. function c=f2f(x,y)2 t- J" ^2 r9 k" @
  49.   c=exp(x*x+y*y);, N) k! m9 |+ X
  50. end
    * l5 M$ Q7 k1 c) W8 ^

  51. . m6 x6 F& e/ u& H
  52. %%%%%%%%%%%%%%%%
    2 ^8 Y& u' l6 z1 e: w
  53. + J  {! a) K& U5 G
  54. >> tic" A, C( ]1 S0 w3 O% E& G: F
  55. for i=1:100" K: |, |, d7 a
  56. a=fsim2(0,1,0.0001,@f2s,@f2f);8 i& c& Z2 o( i, ], b
  57. end! y' s/ Z% u1 `4 J0 s& L! J
  58. a, H6 H' l9 y1 e
  59. toc
    6 h" ~, I' J; r; p& c7 q
  60. $ l1 ?) v# Q0 `! {0 f" X* r& U. I
  61. a =
    / y3 y1 b3 [5 W' w9 R! b- B

  62.   E# d4 b3 P. q  Z: W
  63.     2.6989
    9 ?* j* A6 M4 F$ e, ]! q" K- ^3 P

  64. : ]  U' e. ~/ m) R+ ]
  65. Elapsed time is 1.267014 seconds.
复制代码
--------# D" t0 G% `% X5 b* L# s! {
* }$ Q) y( C( c8 ^, n" K6 T
Forcal代码:
  1. simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f : n,i,y0,y1,h,d,t1,yy,t2,g,ep,g0)=
    $ c: w/ z+ ]! _8 [* @
  2. {0 d$ |. \7 Q; Q# ^; a  `& u
  3.     n=1,3 y; M5 a; c3 M  X) U6 y
  4.     fsim2s(x,&y0,&y1),
    & O) w' \. V0 v8 b7 c2 c( u& W
  5.     h=0.5*(y1-y0),
    $ D0 }0 ~) U8 E( H& \% N
  6.     d=abs(h*2.0e-06),
    # T- E4 X* M9 X& }7 z& F
  7.     t1=h*(fsim2f(x,y0)+fsim2f(x,y1)),5 {' X1 C  ^4 }5 N* {0 |
  8.     ep=1.0+eps, g0=1.0e+35,
    & ]7 N. r% v+ S6 N" X
  9.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),
    - t1 @! E. n0 R. o( ?
  10.         yy=y0-h,
    * J8 S/ t7 J9 }: Q$ T
  11.         t2=0.5*t1,! W2 t) Z6 @! r1 b( x. x
  12.         i=1, while{i<=n,
    $ |* w1 h- |; t! Y5 N1 A& ~, d) h
  13.             yy=yy+2.0*h,- ^8 Y' z7 K' b* C, l0 V0 ?
  14.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy),
    , i" |- v4 e9 K8 w
  15.             i++# j- l7 D( x. x
  16.         },
    ( W! [7 @4 p# \( Q
  17.         g=(4.0*t2-t1)/3.0,. g* |) k; _4 f  G
  18.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g)),
    1 h# [- z& a+ S( a6 v
  19.         n=n+n, g0=g, t1=t2, h=0.5*h% j3 s( J7 o" ]* r* B. ?4 B& ]
  20.     },. F6 G9 v# N, U5 }! a
  21.     g
    ; d8 [) Q. i( r& g
  22. };: A7 g- o1 N* t% \
  23. 5 N- X5 C$ f/ P$ r" W4 W  w
  24. fsim2(a,b,eps,fsim2s,fsim2f : n,j,h,d,s1,s2,t1,x,t2,g,s,s0,ep)=& H. H; z+ @- N6 O$ G! N7 w' J
  25. {
    / G+ s2 w7 \2 W0 q& |2 g' o! n
  26.     n=1, h=0.5*(b-a),
    : T& |7 M- ]6 s: I
  27.     d=abs((b-a)*1.0e-06),
    5 N* K3 @4 b( j$ ]; i  L
  28.     s1=simp1(a,eps,fsim2s,fsim2f), s2=simp1(b,eps,fsim2s,fsim2f),
    / y5 L- V! w! d( E
  29.     t1=h*(s1+s2),
      h, P% R$ U2 N4 ]
  30.     s0=1.0e+35, ep=1.0+eps,
    0 B" ]0 R; M3 I7 n$ b, P0 F9 o
  31.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),0 s% i( {, c: u# E# G( q
  32.         x=a-h, t2=0.5*t1,/ y, K  e, C$ Y  w4 h
  33.         j=1, while{j<=n,( w% n( {4 ~5 U2 H! N+ G
  34.             x=x+2.0*h,2 w9 e; M5 N: c7 c4 U6 b/ m
  35.             g=simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f),
    % o& L" o" X" u3 X
  36.             t2=t2+h*g,
    . `0 o+ x' [  S% C) P& J2 N
  37.             j++- x* o2 U( Y! ~, U' L0 S4 j7 G  E3 T
  38.         },
    2 B, Q0 ~6 r! p' x5 y- L
  39.         s=(4.0*t2-t1)/3.0,
    . r% u+ ?" p5 z( q4 v
  40.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s))," V9 _: B4 f, `9 d' U- f5 u+ M
  41.         n=n+n, s0=s, t1=t2, h=h*0.52 M1 Y, f0 k- j% ~; I; ]
  42.     },0 r1 o; f* x7 t. Y
  43.     s$ u' P+ o1 i# Y0 R) T
  44. };
    * O6 r. ]4 i' _+ Y
  45. 4 O  T/ r' r/ \+ X
  46. //////////////////
    7 w& X" m8 g/ t# E  g/ P
  47. + ]. Q- b1 M+ M, a# [' `- P! q
  48. f2s(x,y0,y1)=
    4 C0 x1 o  \- v6 `+ |# A
  49. {
    ! _) ?. ~' E  G4 s$ M3 `: [# A$ k1 I
  50.   y0=-sqrt(1.0-x*x)," j1 Y' v& W7 F) z
  51.   y1=-y0  h1 p9 O) h8 r; j
  52. };$ a6 `; i3 X8 }8 }& G4 F/ O; e
  53. f2f(x,y)=exp(x*x+y*y);
    0 I% T- N( `% w8 |- L

  54. % C! E/ ]6 u' b7 l, Y9 y) I
  55. mvar:$ s5 n! l% f& Z, `
  56. t0=sys::clock(),
    ; M; B/ k* N& i0 O  D
  57. i=0, while{i<100, a=fsim2(0,1,0.0001,HFor("f2s"),HFor("f2f")), i++}, a;
    6 r. b& r  }7 Y. ^1 C1 Z3 c
  58. [sys::clock()-t0]/1000;
复制代码
结果:) T/ a* F; Q$ \  I4 j- j
2.6989250006243037 i0 `4 D# Q8 w) ~: B
0.844
& y# ?5 j1 q2 f' A# Y
# A$ T% |3 j+ Q3 x' W--------
& k  h7 B/ V) I* O* Q6 D* S
' y* j# v. H* V3 V本例matlab与Forcal耗时之比为1.267014 :0.844。Forcal仍有优势。
& m4 I$ i* f; b# C  i/ A  B
1 a" Y2 V" m/ b1 M. J2 E本例Forcal耗时增加的原因:在函数fsim2及simp1中要动态查找函数句柄fsim2s,fsim2f,并验证其是否有效,故效率下降了。
作者: sxjm567    时间: 2012-7-30 01:48
百年不遇的好帖子,不得不顶
作者: 1055486706    时间: 2012-9-2 16:31
确实很不错
作者: 1055486706    时间: 2012-9-5 09:29
好深奥哦,肿么办?




欢迎光临 数学建模社区-数学中国 (http://www.madio.net/) Powered by Discuz! X2.5