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。+ e% _; ]" _- }  F8 E  `8 c' {
$ k5 ^' A( A' a) B
=============% n/ S0 ]* e; C; r% M
$ {0 z3 B0 Z+ _! M# J& L
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。
6 {1 N0 P2 R& n2 E4 g! S2 @* M5 i: D  v" m/ b, z
=============1 G3 Y9 v. h5 l0 Y0 R/ ^

8 O3 n( s- b! q/ |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' ^- F' H8 ~0 P. D- u4 E; F

3 U. d/ U4 W& Z% x) x% {C/C++代码:
  1. #include "stdafx.h"/ N! W2 s4 D1 r7 P2 U. t9 m1 V
  2. #include <stdio.h>- Z8 C+ a5 K+ h0 f$ m: s
  3. #include <stdlib.h>
    ( Z1 N* I5 X, w8 w
  4. #include "time.h"
    ) }" m* F4 F3 ~* \. v6 ^/ c! @, f5 s
  5. #include "math.h"
    " r+ g7 V8 C+ U/ s. w9 @

  6. 9 w9 t: r8 l# i2 _$ A9 O: F$ F7 u
  7. int agaus(double *a,double *b,int n)$ Z2 o; b, g& S/ I
  8. {
    , w: ]; P. P, c' T! ^
  9.         int *js,l,k,i,j,is,p,q;- P7 j1 j% Y1 p  N! D% \
  10.     double d,t;
      w4 v  Q2 t; K: q! X
  11.     js=new int[n];# s$ M: ]! D- C: i- ?6 C& f+ P
  12.     l=1;  d& @5 q" X8 j4 |
  13.     for (k=0;k<=n-2;k++)
    * A* Q/ K4 O, {6 o+ s6 Z% ?
  14.     {& {$ t4 }5 j* L
  15.                 d=0.0;  c: \9 E5 M$ [" \% m5 [. z
  16.         for (i=k;i<=n-1;i++)
    # m, N* `7 \) Y: G) a* _
  17.                 {
    & J# K. n. h- V) g  O) d
  18.           for (j=k;j<=n-1;j++), i. `& g* \+ I
  19.           {
    ) o# j( D( {3 l- I) R: s( A5 m0 [
  20.                           t=fabs(a[i*n+j]);
    - b% R( P/ T. I7 Q% L2 y0 B
  21.               if (t>d) { d=t; js[k]=j; is=i;}4 H7 l. e/ k8 x& ~6 H& @3 K
  22.           }5 P# o0 t( e+ f
  23.                 }9 N& u4 G* @' L9 X9 [" x5 @- d
  24.         if (d+1.0==1.0)& h  y7 X, f4 d& B4 A; `
  25.                 {
    " t$ W! D$ K! u4 q  A
  26.                         l=0;
    - a7 g% n, V; K3 G9 Z
  27.                 }+ @: A+ G' A$ V# r5 Y
  28.         else; |( z, p# K* v9 i" q' ~* I) E
  29.         {
    ' @$ e7 i0 N; O0 y% r4 U' j+ b$ G
  30.                         if (js[k]!=k)
    , p9 F( M3 H3 J7 K: z! K
  31.                         {* c* }0 z3 c% q: Q9 s
  32.               for (i=0;i<=n-1;i++)  B6 I/ {0 ?/ n4 k( E
  33.               {- t  `2 X! A1 O  h/ q
  34.                                   p=i*n+k; q=i*n+js[k];
    / c) s5 ]4 R; E+ x
  35.                   t=a[p]; a[p]=a[q]; a[q]=t;
    ; o, t9 Z* r" K% M' [1 U. z, p- w
  36.               }
    : O0 u8 ^4 J: r! L9 S& N% ~
  37.                         }! S6 X! W! x) ?9 u  Z" C
  38.             if (is!=k)
    4 e' Z/ t& ?9 ^# Y$ v3 c8 G
  39.             {
    : g$ \+ D8 C4 v- B& y) q
  40.                                 for (j=k;j<=n-1;j++)1 V  y7 C# N! o$ d1 U; ?* R% e
  41.                 {
    0 P8 k$ |+ g6 F2 A8 b
  42.                                         p=k*n+j; q=is*n+j;
    3 v! |( ~" n& V% c& P5 C
  43.                     t=a[p]; a[p]=a[q]; a[q]=t;: h* Y0 H' P* V7 E7 z) L
  44.                 }
    % t; l0 P" K! N& A/ o: P( w$ h
  45.                 t=b[k]; b[k]=b[is]; b[is]=t;
    & X) ~2 |- O3 c) E; s
  46.             }# o$ @1 e2 |) c( X. p
  47.         }7 @' Z; j" `" f! u  J
  48.         if (l==0)
    $ v5 m0 @- G3 m/ T
  49.         {
    ! i  p/ T* a$ W( f! l# U! o+ @
  50.                         delete[] js; printf("fail\n");
    + f6 M, p" r) [7 t7 w, S
  51.             return(0);
    + p6 ^! j3 g2 l9 ?8 b2 _9 ?
  52.         }. `2 k2 n% i8 ?+ C  `
  53.         d=a[k*n+k];! Y8 z; E! p5 d/ x2 o, T9 V
  54.         for (j=k+1;j<=n-1;j++)
    9 }0 v0 L6 a$ _# T# J
  55.         {
    : {  [& d9 \/ L9 r, D7 u, V) @
  56.                         p=k*n+j; a[p]=a[p]/d;
    ' b! j: A/ P6 u& f# z
  57.                 }
    + q6 S' B1 k- \' r( B
  58.         b[k]=b[k]/d;  `- }/ Q2 S) j( [
  59.         for (i=k+1;i<=n-1;i++)( A6 j( K5 a- n
  60.         {
    ) D* v- x( [7 n' J9 ?, [9 S
  61.                         for (j=k+1;j<=n-1;j++)
    . Q/ q5 @/ T  w: ^; g2 k3 ?" T
  62.             {% e: x8 r: v! _* x7 y
  63.                                 p=i*n+j;# p6 j7 A+ \+ U  v
  64.                 a[p]=a[p]-a[i*n+k]*a[k*n+j];
    ( I/ {) Y$ S0 G0 ]0 K
  65.             }
    ! U, z  i" c4 e9 {" @
  66.             b[i]=b[i]-a[i*n+k]*b[k];; n! S! j1 H: ~' b
  67.         }
    1 g5 p; y: I  ~* q- y  Z3 @
  68.     }6 x+ |) S5 y4 R/ I
  69.     d=a[(n-1)*n+n-1];
    . G% W: A% M( o
  70.     if (fabs(d)+1.0==1.0)
    5 i& _8 D/ k9 w2 a- p0 I
  71.     {
    7 [$ _* {- B4 x0 c
  72.                 delete[] js; printf("fail\n");/ x8 D) N2 f, A# Y( V2 R$ u
  73.         return(0);- V: U$ u% w3 D. R
  74.     }. X  H0 M9 L5 S) M1 Q: {2 d# _9 y# F
  75.     b[n-1]=b[n-1]/d;
    " u8 l- R& O- G
  76.     for (i=n-2;i>=0;i--)
    - r, P: b$ M8 l9 a6 k  ~& l% @, |
  77.     {
    , O* u( g0 P7 k6 P, p, H3 w: l
  78.                 t=0.0;+ Z; I" k0 t5 y: F' a
  79.         for (j=i+1;j<=n-1;j++)2 ~+ ]& ]* W, E+ J  w, r
  80.                 {
    3 D1 ?2 O- u. o: D/ O& n
  81.           t=t+a[i*n+j]*b[j];
    & `: G, J! H) F# D; D
  82.                 }
    8 ]2 e. X" g6 L( Z6 N, j! T% n2 h
  83.         b[i]=b[i]-t;7 p7 I4 V! Y* p; f6 }4 r, ~
  84.     }
    - t- Q* a. L3 s5 M' r. H
  85.     js[n-1]=n-1;
    3 g1 w, `; E, G7 b" R$ R7 q* [
  86.     for (k=n-1;k>=0;k--)( Y/ i# e! |8 Z0 ~
  87.         {0 @5 z9 o2 I7 V# P% M
  88.       if (js[k]!=k)) _6 ~; t3 S/ W& G8 f8 D
  89.       {2 C8 n) T% G* D0 r2 L) ]
  90.                   t=b[k]; b[k]=b[js[k]]; b[js[k]]=t;
    ! M+ m. R  x8 }( c, T/ u
  91.           }8 x# j' u. w; H" G2 F5 n2 \2 B
  92.         }! z2 _) a7 `" K
  93.     delete[] js;
    6 I/ T! g; C2 F- X6 o
  94.     return(1);
    ; X3 E0 K  i, H  g$ L" Q* ^4 P
  95. }
    ; X# L; d4 H% j0 a0 y
  96. 3 }7 |' O, D& m. y7 {0 h: Z. H% o
  97.   - A* d% y& O" x1 @1 z: t) p1 o* K
  98. int main(int argc, char *argv[])7 ]7 q1 c- c" p' }6 G) \
  99. {
    * @  d* W$ W: j% x7 d1 h
  100.         int i,j,k;, Z0 V7 y% Z) D4 _" `4 y0 c, u  a
  101.     double a[4][4]=1 r1 d; V+ }; u
  102.            { {0.2368,0.2471,0.2568,1.2671},8 O) u* ~* V' v1 ?" h0 w
  103.              {0.1968,0.2071,1.2168,0.2271},% Y5 J% ?% i; ?! W# s' ]' b
  104.              {0.1581,1.1675,0.1768,0.1871},+ u, w3 n3 l" P4 r0 X
  105.              {1.1161,0.1254,0.1397,0.1490} };6 E0 S6 j( T+ }* r3 P5 L# @
  106.     double b[4]={1.8471,1.7471,1.6471,1.5471};
    7 J: {9 Y  T9 H1 y0 Y! n
  107.         double aa[4][4],bb[4];
    * }, o2 X5 @8 l4 D
  108.         clock_t tm;
    , r/ [. X% U& e% N4 q% ~* A

  109. 6 e8 x/ U1 W% G. d" T# s
  110.         tm=clock();7 h; [; Z9 n& F2 w, Q& A9 S* |9 [
  111.         for(i=0;i<10000;i++)
    , V; \7 e. n- F5 w0 Q
  112.         {  L  n& K/ F/ S$ W0 l% s( G* \
  113.                 for(j=0;j<4;j++)/ H1 E5 `' x1 I, Y  _$ d" [4 J4 M# w2 }
  114.                 {
    8 b) `  T2 @! a7 e! `2 [' C6 l
  115.                         for(k=0;k<4;k++)6 B' T$ |% _+ i7 @0 d
  116.                         {4 q# j# X$ `$ g. s
  117.                                 aa[j][k]=a[j][k];; x0 \7 W9 P6 h0 ?- e
  118.                         }
    ! c% a6 Q# Z4 Q+ L" i, @5 g' A
  119.                 }
    # h8 a. c9 X. K( S# V
  120.                 for(j=0;j<4;j++)
    9 A) N0 R5 v6 S3 B- d3 ?0 ?
  121.                 {
    ! [% F- u7 m: }! I  R3 Z
  122.                         bb[j]=b[j];  q1 h: @* ]9 a- I1 C7 \/ I
  123.                 }
    : x; J' R) _) K% c) P% _5 `7 B
  124.                 agaus((double *)aa,bb,4);" }; W5 Y/ \! h7 ~9 W
  125.         }
    / d( v# L8 i& h! e9 F
  126.         printf("循环 %d 次, 耗时 %d 毫秒。\n", i,(clock()-tm));
    ) Q0 K/ L, T3 y/ \* j% P+ j/ I4 t

  127. ; }6 @2 [+ G8 p0 d! j
  128.     for (i=0;i<=3;i++)
    * i7 X0 [9 r5 d0 r0 g) A2 `- R6 I7 G
  129.         {# u! L9 _1 Y; `+ w" }
  130.         printf("x(%d)=%e\n",i,bb[i]);
    8 j, L" O1 E  u8 a7 Q/ k
  131.         }
    " T3 G& j2 P+ T6 O* [) U0 A8 p5 }
  132. }
复制代码
结果:8 n, @1 E! C* n  r$ \1 a' K
循环 10000 次, 耗时 31 毫秒。. ~! ^  H8 i: p7 C' v& p3 f. P
x(0)=1.040577e+000
, j" v+ C3 j9 Qx(1)=9.870508e-001* U2 t. _$ q$ G
x(2)=9.350403e-0016 `9 q6 a1 {) ?
x(3)=8.812823e-0017 X! t# Q: p5 N
3 K' D. G" e( p3 f- X. t! o( G9 t
---------
) c8 k  P5 e& B2 T" e; P
" L' P& j; K' Y) y. k( kmatlab 2009a代码:
  1. %file agaus.m& H0 o( u6 v. G) B8 r9 p" v* V! }
  2. function c=agaus(a,b,n), p: A. U! ~! @% ~0 s$ q" k0 d
  3.     js=linspace(0,0,n);# X# Z8 S& q( Y& @# m
  4.     l=1;4 G: a4 [0 k, S2 I1 M6 T  C
  5.     for k=1:n-10 u& H# d: n% B$ j3 p1 t
  6.         d=0.0;: w! E( o. n; H( B; C9 d( h  ?$ }
  7.         for i=k:n
    + v6 M/ E; G$ Q0 y+ O0 C5 e
  8.           for j=k:n/ |% t+ s' O, G, g3 W7 y; y
  9.             t=abs(a(i,j));$ A5 P. V4 g/ }9 s; e3 _
  10.             if (t>d): Y! X+ [7 O- g+ C" X) y, l
  11.                d=t; js(k)=j; is=i;  F/ m+ A+ a7 |5 D0 V# U0 o0 N
  12.             end
    - }, d* ]8 K2 x- Z! ^% Y* |
  13.           end
    , j" x. j. F& j
  14.         end
    : z& g9 I/ T% H9 u# g0 ]. V
  15.         if d+1.0==1.01 t3 C: H4 Z* f: ^* y0 C' H/ I
  16.           l=0;
    5 c1 m1 A& M9 c# W( m! s# X
  17.         else
    ! j7 n$ _# G  O% O2 l0 p
  18.             if js(k)~=k
    " i' G- C8 y. V& l" D
  19.               for i=1:n
    4 \% B: K$ `. ]& `* `
  20.                   t=a(i,k); a(i,k)=a(i,js(k)); a(i,js(k))=t;
    + S, U! F1 E; l* Q( F! O  |$ v
  21.               end
    ' X( Q# ?& Y* p" o' J6 f
  22.             end7 M0 a$ Z* y/ Q! T& U. Y- Y7 a
  23.             if is~=k
    ! F8 ]* o$ W* J! Q/ D, R
  24.               for j=k:n
    ; ^+ ~) ?, s" ]$ G
  25.                 t=a(k,j); a(k,j)=a(is,j); a(is,j)=t;0 L- J# t2 a3 n0 _; m* E1 t
  26.               end! Z) X; y5 @6 Q" X: B" N4 v7 ], q
  27.               t=b(k); b(k)=b(is); b(is)=t;
    & H' P! g  {: D- M3 a# @: W
  28.             end
    " Q" r4 ~/ \( o" D) H2 u
  29.         end
    # ?( Q$ h; c8 \. o* m3 s2 A
  30.         if l==01 ?, |; A- G7 C3 V& W& o
  31.            printf('fail\n');
    $ b2 a2 {  L0 n0 l& N) A# j
  32.            c=[];/ q. l$ ~" X  x3 `. e
  33.            return;! f; Y/ W4 J3 m
  34.         end% D% C' W% A$ A# r% h2 X5 Z
  35.         d=a(k,k);
    0 p) _! ]8 P( `- E6 n
  36.         for j=k+1:n
    * p$ J; K! O/ w- w5 S1 {: l7 v! T
  37.            a(k,j)=a(k,j)/d;' h/ g0 f. x! T( k" z
  38.         end
    , c6 U3 \/ Q) o0 c; c
  39.         b(k)=b(k)/d;
    ) j# S, e0 J# }5 H. M
  40.         for i=k+1:n+ T- L/ F2 U8 h0 L7 d* s
  41.           for j=k+1:n
    ( V  ?0 J- n2 v3 _# X
  42.                a(i,j)=a(i,j)-a(i,k)*a(k,j);: t: ~4 L$ c* \: c8 K8 L
  43.           end/ O5 y- A& \6 d7 c7 d% N
  44.           b(i)=b(i)-a(i,k)*b(k);& [3 u$ X& V9 U3 O
  45.         end
    * `& Q: K5 J) O  `  Z
  46.     end
    4 j& W  x0 ~6 B, \6 x8 U6 ^9 U+ c
  47.     d=a(n,n);4 v9 |1 d& Z% g+ h: Z" x
  48.     if abs(d)+1.0==1.0
      U, n) h# ~1 d
  49.         printf('fail\n');
    0 ?0 N- ?6 @* b9 }/ p
  50.         c=[];
    ( |3 f7 s  l; O) q, D) t  u2 \
  51.         return;6 G0 ~2 ^, J4 M9 V8 u
  52.     end
    4 V) g  t: ^) g. S  B/ C' e
  53.     b(n)=b(n)/d;
    5 d0 b8 K* X7 d) T
  54.     for i=n-1:-1:1; ^' A1 o3 b3 V2 D
  55.         t=0.0;
      V) u  n9 S5 K1 e
  56.         for j=i+1:n% B/ Q: y+ z( W: q* D# b
  57.           t=t+a(i,j)*b(j);& Z: l' S( ~- q
  58.         end
    3 I' z, u! g! L3 }: t
  59.         b(i)=b(i)-t;
    7 i' Z- K5 v; z+ M; r! H% W2 ~9 \( \
  60.     end
    : Z5 G, f* P" L, g' |
  61.     js(n)=n;
    # ]( ?1 `9 e. H
  62.     for k=n:-1:1
    0 M0 X8 f7 U4 F* e* G7 {  M9 d$ A
  63.       if js(k)~=k
    & }& f& C$ h! n
  64.          t=b(k); b(k)=b(js(k)); b(js(k))=t;
    ' N8 a& E# r) j1 j
  65.       end' G+ l* g0 R: _; S6 _0 {$ l
  66.     end
    # Z- _: E( K- u! E' R# `  Z' \
  67.     c=b;
    0 w8 S' S! Z3 ^+ R
  68.     return;
    5 S( O4 j5 p* t" H- {; }! ~1 I0 ]( D
  69. end. J  _9 K: `% H; x2 j/ X0 F) g
  70. 8 v$ H  m5 C9 _4 J! p. h. U
  71. a=[0.2368,0.2471,0.2568,1.2671;
    & I# d9 N3 |% S
  72.    0.1968,0.2071,1.2168,0.2271;/ F% i' p% u; u0 x- u
  73.    0.1581,1.1675,0.1768,0.1871;4 p7 s2 i. n# Y8 Z* c* Z
  74.    1.1161,0.1254,0.1397,0.1490] ;+ C3 e( u, z& p4 v' Q0 Q
  75. b=[ 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471];4 O+ X7 _2 U: H8 _
  76. 6 S  K9 _7 q/ p9 m! g4 E5 }
  77. tic
    / B3 ]. z0 P+ U' e3 v. d
  78. for i=1:10000
    5 {- S4 a& `* Y: ^& O5 V4 }2 R
  79.     c=agaus(a,b,4);
    0 [/ Z+ R7 p" T8 J& h0 ^+ R
  80. end5 {. t$ Y, L) o3 s3 N. i7 \
  81. c
    5 C0 e- k3 T8 }" G$ [
  82. toc
    1 e: n4 w2 z2 M9 i6 L% O) e
  83. ( M, J9 f: R7 `& w/ z
  84. c =( q% Y. o2 h' ~- k& W9 e9 l

  85. : C. n6 G8 T; [6 D' v
  86.     1.0406    0.9871    0.9350    0.8813
    . B# X6 u7 ^5 B  ]$ V, m

  87. 6 S' {& `# @3 Z# S6 B# C
  88. Elapsed time is 0.762713 seconds.
复制代码
----------
& h9 u% P/ _) N1 O. v) _/ i
% u3 Q. M' d1 N: g. d# X8 K" k& xForcal代码:
  1. !using["math","sys"];  [8 }$ K& V  v# r9 V! h6 |
  2. agaus(a,b,n : js,l,k,i,j,is, d,t)=2 [! N8 z: }, u; W9 M) _- ^
  3. {
    5 _& m1 Y9 h9 \* m$ b
  4.     oo{ js=array(n)},1 k. `* B4 j" A2 c) ~, N+ Q
  5.     l=1, k=0,
    ! h8 j2 A0 F' @8 u3 f
  6.     while{ k<n-1,: ]2 [5 R4 {1 _- i
  7.         d=0.0, i=k,
    0 M4 P" k# l+ g/ N! k5 h
  8.         while{ i<n,& x- U# p: X, y# v
  9.           j=k, while{j<n,2 c3 e5 D, w! I# N* g
  10.               t=abs(a[i,j]),
    . C' M+ {$ s8 W2 `
  11.               if{t>d, d=t, js[k]=j, is=i},- ~3 d4 {! W' B# D1 ~
  12.               j++
    + e: t' x# ]6 x" `/ p5 i: ~
  13.           },
    , ~; t7 @5 A0 Y( ?0 v
  14.           i++* o1 u4 b$ w* x( R7 `
  15.         },
    4 P, }7 J, W' r/ [- K5 d9 T$ {
  16.         which{ d+1.0==1.0, l=0,
    : `4 I: R3 G) g2 g1 @7 u4 b2 c  X
  17.           { if{ (js[k]!=k),
      k" N6 w$ W4 C# z2 D" W* }$ }
  18.                 i=0, while{i<n,
    ' O5 r/ n- {3 X" Q
  19.                   t=a[i,k], a[i,k]=a[i,js[k]], a[i,js[k]]=t,
    $ [  r% V& u) s' u4 O# D
  20.                   i++
    - [2 S8 P' j3 K$ q5 [0 Z; q& I) L
  21.                 }( \! p7 j$ I6 {) m
  22.             },
    6 Y: Z! n+ @% T2 B  ?( l8 J# n
  23.             if{ (is!=k),# a. N3 y; I2 y) j6 }2 F% Y! ?
  24.                 j=k, while{j<n,
    2 ^4 L) _2 G7 O* Y. W
  25.                     t=a[k,j], a[k,j]=a[is,j], a[is,j]=t,1 i6 p5 @% J) X5 `
  26.                     j++
    9 M# X5 Y' K; U/ m  m
  27.                 },
    6 i4 ]1 d& C* w8 Q5 u" O9 S
  28.                 t=b[k], b[k]=b[is], b[is]=t
    2 K" [8 |& Q/ i, @& r
  29.             }
    0 q" g6 ?" K* f4 ~. a, I! q
  30.           }+ d. j, H! N; X* Y  s4 c, Q
  31.         },- X+ w$ \3 e1 w8 J; y
  32.         if{ (l==0),
    5 w) p( P' j; x9 Z; D$ I" a" z
  33.             printff("fail\r\n"),5 D0 Z9 |# W" L& C$ u/ u! P% ~( Z  F
  34.             return(0)" @  u) x" J' W. s' b, D
  35.         },
    - y# S( T8 X, n: x$ t
  36.         d=a[k,k]," n$ N$ B+ _8 _" P7 H& P
  37.         j=k+1, while {j<n, a[k,j]=a[k,j]/d, j++},* l% m( h- b  O2 P2 I
  38.         b[k]=b[k]/d," Z5 h. |( C/ J4 C; D
  39.         i=k+1, while {i<n,1 g2 f/ h% g1 e3 V
  40.             j=k+1, while{j<n,0 p. V! w( ^. {( i/ k( P+ n
  41.                 a[i,j]=a[i,j]-a[i,k]*a[k,j],* @0 b( i- ]) D3 F' n
  42.                 j++
    + h2 u) d9 ^; C* i: b
  43.             },
    1 G" _8 S9 `: Y4 H; Z7 B( I
  44.             b[i]=b[i]-a[i,k]*b[k],
    8 B( P$ ], w6 O
  45.             i++( Z. |# B  G0 J7 m7 V- G, f
  46.         },- H0 s/ d% y; z+ ?  `
  47.         k++: e/ m+ J5 _% r8 f" @: y
  48.     },' j( g4 G( h. J1 X( H0 I
  49.     d=a[(n-1),n-1],; e" S+ }0 {, }
  50.     if{ abs(d)+1.0==1.0,6 X2 u2 X8 ?5 u
  51.         printff("fail\r\n"),
    : K5 `2 G4 j9 f( Z9 o
  52.         return(0): b+ A0 Z" M1 r& R( ]" r! K1 t
  53.     },: v+ e) c1 Y" u* d1 B
  54.     b[n-1]=b[n-1]/d,9 \+ C( e$ t! n4 w; W  i; |4 \9 f- m
  55.     i=n-2, while{i>=0,9 H5 [9 J2 i' G
  56.         t=0.0,: ?+ x& X3 g2 s' Y$ x
  57.         j=i+1, while{j<n, t=t+a[i,j]*b[j], j++},/ ^4 i' }8 N- j% ^% j
  58.         b[i]=b[i]-t,
    * U0 p, j! e; ]" p, `7 L+ C8 X
  59.         i--5 V2 x2 N/ k6 L2 P& [
  60.     },* I1 [9 M) g0 y
  61.     js[n-1]=n-1,
    ' X! N9 q6 o7 U) b1 Y+ @/ @
  62.     k=n-1, while{k>=0,; e+ h0 {: t& X. v0 T+ L
  63.       if{(js[k]!=k),  t=b[k], b[k]=b[js[k]], b[js[k]]=t},
    " s% K" ~& D4 [; \9 @. X! a
  64.       k--
    : s/ A# Z) H% P" |5 f; W! y$ [
  65.     },  z' A6 V0 o) _
  66.     return(1)
    ' q" \: y% B; R2 @
  67. };
    ! [1 P/ g( \& g

  68. . h8 G- S7 s" ?  @* z/ m
  69. main(:i,a,b,aa,bb,t0)=  o' h2 T( b6 l( G4 v( `
  70. {
    0 W, X) s  w9 `- E6 [# f- _
  71.   oo{a=arrayinit{2,4,4 :
    - j. }, T' ?+ o$ X" d
  72.              0.2368,0.2471,0.2568,1.2671,
    ) c. Y+ n6 u2 y. S
  73.              0.1968,0.2071,1.2168,0.2271,
    1 P. S! E- |; K
  74.              0.1581,1.1675,0.1768,0.1871,2 z  n8 z6 R" f6 W# G9 I$ `+ j0 `
  75.              1.1161,0.1254,0.1397,0.1490},
    ; z. u+ }- S$ {6 F
  76.      b=arrayinit{1,4 : 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471},! T5 |5 Y4 S$ s8 ], P/ W4 R
  77.      aa=array[4,4], bb=array[4]0 h# c% z. P  T- n' g
  78.   },
    4 N2 u) W8 J& j, P
  79.   t0=clock(),2 o2 P/ m1 u" T) v  W
  80.   i=0, while{i<10000, aa.=a, bb.=b, agaus(aa,bb,4), i++},  Z+ e! \4 V1 c" U; y. V9 [: b
  81.   outm[bb],& N2 W. V4 Z# o' \6 m8 x
  82.   [clock()-t0]/1000  C+ o3 ]+ [9 r
  83. };
复制代码
结果:1 T; A% W3 E/ ^! d, T
        1.04058       0.987051        0.93504       0.881282* s0 a: k' I1 M; ?
1 f6 \: \* v: G. g' H
2.125
7 |& x/ ]3 b- j  x. X* f" ]) t$ I! \( D
Forcal用函数sys::A()对数组元素进行存取:
  1. !using["math","sys"];9 g! h' W7 y: a6 o
  2. agaus(a,b,n : js,l,k,i,j,is, d,t)=: p% P* X+ Y3 \+ {
  3. {8 _* `' O. ~5 F, A( B
  4.     oo{ js=array(n)},
    8 o/ Q$ U0 r" D' q9 b
  5.     l=1, k=0,# w# q* Z1 g1 u1 s# k( C1 g! S1 C# ^
  6.     while{ k<n-1,
    1 L6 B/ W6 O0 c' r- J3 z7 @
  7.         d=0.0, i=k,
      u  c# U$ P) }/ v/ }* V
  8.         while{ i<n,
    ( T( [: B& f, ~4 B$ j* s1 t* N1 p
  9.           j=k, while{j<n,8 H1 Z' l, a( y$ ~6 J' [5 }6 F7 x
  10.               t=abs(A[a,i,j]),! L  n" S' ~; r7 C) D3 C0 [
  11.               if{t>d, d=t, A[js,k]=j, is=i},
    $ T; ?, @" ]( ?! ^) P/ ]
  12.               j++
    8 d9 B# S# v8 S6 @" Y
  13.           },; U( r7 X4 X& T* f
  14.           i++, y1 w7 F# X# R: D. [3 N9 ^
  15.         },; Y& V5 E; t1 b5 D
  16.         which{ d+1.0==1.0, l=0,
    , q" o/ \9 O+ Q( a
  17.           { if{ (A[js,k]!=k),( t$ B' x5 v* M8 [4 Z4 h5 C
  18.                 i=0, while{i<n,
    # U: y. a( Y5 _, K
  19.                   t=A[a,i,k], A[a,i,k]=A[a,i,A[js,k]], A[a,i,A[js,k]]=t,( V- U# o: t. f" A; |" f
  20.                   i++  c- t. d: u4 b; w# `- f9 Z5 ~
  21.                 }; i4 C) {" t$ v1 O! _
  22.             },  k  `( N: P1 K! ]3 a
  23.             if{ (is!=k),5 H; T1 \$ _. I5 K- z4 P
  24.                 j=k, while{j<n,2 ?5 v: g- r% d
  25.                     t=A[a,k,j], A[a,k,j]=A[a,is,j], A[a,is,j]=t,' J) D$ p  g- P2 j( l3 Z8 a' O
  26.                     j++
    ; ?+ N3 h6 R* N0 W7 w2 m
  27.                 },
    9 ]& U* u' Q4 y- ?. Z+ W2 @
  28.                 t=A[b,k], A[b,k]=A[b,is], A[b,is]=t
    # y) |! s! p, Q' v
  29.             }
    1 ^, N' |5 d  T" d
  30.           }
    / S% ?& ~( Z, ^
  31.         },
    ( s# K  C3 e) v! P
  32.         if{ (l==0),
    ( I( h  a2 \) e- I$ z
  33.             printff("fail\r\n"),) K4 f( s# b# C: Y& g, n% b" Y$ ~
  34.             return(0)1 O( ]! {; l( ]
  35.         },! D( f3 _2 H) h. |+ q, X% v
  36.         d=A[a,k,k],4 O% y  ^( D, ~; q
  37.         j=k+1, while {j<n, A[a,k,j]=A[a,k,j]/d, j++},
    % o7 V/ j) n! P
  38.         A[b,k]=A[b,k]/d,
    ! J  m% \; ]0 g0 h) w* e) L  w
  39.         i=k+1, while {i<n,+ Y* l8 V! N7 ~4 n. f
  40.             j=k+1, while{j<n,5 ^+ u, n& E$ |7 h; k
  41.                 A[a,i,j]=A[a,i,j]-A[a,i,k]*A[a,k,j],2 H& c& h3 U% |1 o9 F; {
  42.                 j++
    # ?) |  u: O4 B- P( J# ~! \. e
  43.             },3 ?4 W6 P7 o& x* i$ b
  44.             A[b,i]=A[b,i]-A[a,i,k]*A[b,k],; v( ]- S' N2 \9 }' z: y4 W
  45.             i++
      S' i/ Q9 L9 D! q
  46.         },
    ( U6 h+ b( q- R/ i
  47.         k++  O9 S; l- D6 C. k
  48.     },. v- v# R, t% ~" h* t+ M4 A2 P
  49.     d=A[a,(n-1),n-1],
    ! R/ z* [8 y# ~* B! `
  50.     if{ abs(d)+1.0==1.0,
    9 a. a' ^2 v0 v" Z8 I1 ]
  51.         printff("fail\r\n"),
    6 W1 L" h/ z* o+ e" v
  52.         return(0)
    % N8 e+ x+ H' b. f( \5 j2 q
  53.     },
    8 ^* u* V1 A& L. T* m! `$ R9 g! @& k
  54.     A[b,n-1]=A[b,n-1]/d,; G3 l2 Y# z  U6 k0 U4 R. Q
  55.     i=n-2, while{i>=0,
    7 K0 ^8 R+ F% o" }
  56.         t=0.0,' v0 Z. v8 }( i
  57.         j=i+1, while{j<n, t=t+A[a,i,j]*A[b,j], j++},
    ) M& K) l/ a* p: k' c" I
  58.         A[b,i]=A[b,i]-t,
    : b# o" t! {5 q  w  H
  59.         i--6 b7 S  d8 A/ g9 r7 M7 h
  60.     },
    & Q  F( e6 }' i5 v' ?1 n0 Q
  61.     A[js,n-1]=n-1,
    6 Y; f) w0 [8 d0 \4 A
  62.     k=n-1, while{k>=0,
    1 B& o, I7 j$ V9 [* [
  63.       if{(A[js,k]!=k),  t=A[b,k], A[b,k]=A[b,A[js,k]], A[b,A[js,k]]=t},0 Q# m. @# A1 ^! e+ e2 G# S  T2 w
  64.       k--$ v3 {- U. \6 w
  65.     },' s! }2 f' T' n( P: y2 O6 V
  66.     return(1)
    # n7 s  F; I; ^2 ^; w: B
  67. };; `$ y# I) {3 i, N- @* M0 H$ x$ C
  68. . u/ D2 m& r0 J8 N+ S4 |! P; E
  69. main(:i,a,b,aa,bb,t0)=
    7 I% [' v5 R/ i* z, B1 g7 j
  70. {
    * w$ S) H2 s& b( s
  71.   oo{a=arrayinit{2,4,4 :
    : m, X/ {1 s# j+ R8 S
  72.              0.2368,0.2471,0.2568,1.2671,- e. H5 t$ X+ [. u8 \' d
  73.              0.1968,0.2071,1.2168,0.2271,
    " i" l; @' M) K5 T4 W4 `5 }
  74.              0.1581,1.1675,0.1768,0.1871,4 r0 S8 ?; d; \% G+ {) o) ~
  75.              1.1161,0.1254,0.1397,0.1490},
    ; j9 P0 ]) e9 P% B
  76.      b=arrayinit{1,4 : 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471},
    % j/ g6 N; ?% E0 y' D$ u' @
  77.      aa=array[4,4], bb=array[4]) @- F% c: Z9 A* j
  78.   },
    . {1 Q) \7 q9 |; f' `
  79.   t0=clock(),/ J+ }) E4 K4 E9 w. B; @
  80.   i=0, while{i<10000, aa.=a, bb.=b, agaus(aa,bb,4), i++},3 V" V2 u! b4 j( B8 J1 B
  81.   outm[bb],
    9 H$ x2 _4 _8 R4 R# s8 @: s. F# x, Z
  82.   [clock()-t0]/1000+ F8 g: ]  r$ L$ w3 t5 {
  83. };
复制代码
结果:; G8 c# t& S6 H, |1 S. @) ?; J
        1.04058       0.987051        0.93504       0.881282
1 f" \+ s$ L' D6 V; n' ?4 b1 R# B9 y7 ?0 A8 k& F" t
1.454; s3 g) m3 {  u9 l6 V
; D5 h3 ]7 p  t3 B6 T! w5 p
----------7 }! e/ C4 q. }$ j/ t

" I/ u" h# D/ d: a) ?# L可以看出C/C++、matlab、Forcal耗时之比为 1 :25:68 (Forcal不使用函数sys::A())。. a' u% r2 V. k% y6 n& N8 q, ^& _
可以看出C/C++、matlab、Forcal耗时之比为 1 :25:47 (Forcal使用函数sys::A())。
% m- X# w0 s% n2 f9 K- I2 _  l0 N  r: f* }4 y4 q3 K# G- v& y
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) R0 s9 F( N& j' d1 u$ J
" t3 O) M6 `! A% O( i# H
C/C++代码:
  1. #include "stdafx.h"
      m( [( g0 \9 }5 B
  2. #include <stdio.h>& N& B- \& V# v
  3. #include <stdlib.h>7 @% t: L" }- D6 y6 k; X( x# n
  4. #include "time.h"
      V1 D$ E/ U3 k0 M' N9 q
  5. #include "math.h"
    1 ]8 m, ?, M1 X: e
  6. # O, z4 w; X! g0 L4 L
  7. double simp1(double x,double eps);
    5 }5 U3 }: K% n3 B4 i1 M( ?; Q
  8. void fsim2s(double x,double y[]);
    $ k" b' ]5 f( X0 F, Q0 ~
  9. double fsim2f(double x,double y);
    $ f8 F9 Q4 p' ^# [5 L0 l0 }

  10. 8 {2 W% y' h  F  S9 M
  11. double fsim2(double a,double b,double eps)4 R7 F/ t5 Z: x
  12. {2 b0 i8 t. l' w& I! g2 U
  13.     int n,j;( w) @& w  a, W5 h+ @' V
  14.     double h,d,s1,s2,t1,x,t2,g,s,s0,ep;2 z8 \5 ~7 A' S. R0 O
  15. 0 Q: g) J, `5 b' _5 m& A* p( P7 w
  16.     n=1; h=0.5*(b-a);
    , y5 q" R5 K# I# C. R
  17.     d=fabs((b-a)*1.0e-06);" R7 i  U) k& |: j& f# h$ a
  18.     s1=simp1(a,eps); s2=simp1(b,eps);
    ) l, o% G1 t6 Q2 e  k
  19.     t1=h*(s1+s2);
    + t6 \- Q- A2 U" R7 O  H+ X: u
  20.     s0=1.0e+35; ep=1.0+eps;+ J" G/ T: v# X$ `; i2 h2 @3 r
  21.     while (((ep>=eps)&&(fabs(h)>d))||(n<16))# N& w2 r7 ^1 o  W1 i
  22.     {
    # l- |. A1 P& K0 x( d9 S4 U" d, g; f
  23.                 x=a-h; t2=0.5*t1;) F9 b* J9 c7 d
  24.         for (j=1;j<=n;j++)# g8 l" G0 d) y4 G# h+ O
  25.         {& ?6 r8 V4 a0 q- b4 |4 K8 c; t/ H) d
  26.                         x=x+2.0*h;
    + Z5 O# G5 c+ p2 v  |! Y
  27.             g=simp1(x,eps);
    . y( K* q+ r: M. C4 I4 u% M6 f
  28.             t2=t2+h*g;0 P0 Z0 ]8 f  P4 n& Z- v
  29.         }
    ' A* M% m( D5 a: A& x7 k1 V" J+ b* H
  30.         s=(4.0*t2-t1)/3.0;
    * o1 i! ~' j2 B8 b/ f7 p5 D$ J
  31.         ep=fabs(s-s0)/(1.0+fabs(s));
    : }. X3 _7 v& n/ M0 m/ X
  32.         n=n+n; s0=s; t1=t2; h=h*0.5;
      q8 b6 j, a1 _" N' Z6 B, F( H
  33.     }
    ) w& \8 {1 T2 z9 C
  34.     return(s);* }# g# }  }  u5 R; C3 \
  35. }8 m, x0 \4 F: E1 X. }5 a: p# K
  36. ! R) O; a8 D' _; w6 _! O1 o7 C
  37. double simp1(double x,double eps)0 J; g2 O/ U# ?9 X7 C# U( A
  38. {" o, ]% k7 Q, Q1 F
  39.     int n,i;
    * x! t5 z% t1 J- a- I& i+ Q6 K! e: s* t" m
  40.     double y[2],h,d,t1,yy,t2,g,ep,g0;
    . z- I9 T' S: C$ W7 ~: x

  41. , k: j# o. p' P. W
  42.     n=1;
    & B9 F' }% Y* S4 _, Z+ I2 C
  43.     fsim2s(x,y);
    * i! U+ w* m$ z: \: V8 x$ F
  44.     h=0.5*(y[1]-y[0]);% B: F' Q  P& p' a7 ?- W! O. F% y
  45.     d=fabs(h*2.0e-06);
    + B% c" q0 C( h! ]* D
  46.     t1=h*(fsim2f(x,y[0])+fsim2f(x,y[1]));
    6 u( y! h- z. K
  47.     ep=1.0+eps; g0=1.0e+35;
    3 G  ?  L' R, O6 W0 T$ v7 @" h0 l
  48.     while (((ep>=eps)&&(fabs(h)>d))||(n<16))
    , [/ J6 {( i& v: l' V3 \( B
  49.     {
    6 D0 T" H& _( v
  50.                 yy=y[0]-h;
    + Q. I- X- h- v, ?: W) z- _9 S! D9 Z
  51.         t2=0.5*t1;, r6 D# K& Q8 i1 T8 V
  52.         for (i=1;i<=n;i++)& e2 Q% l. a$ y+ o! n5 y) Q) w6 Q
  53.         {
    + ~& I: ^& k& A0 p6 v7 D4 T
  54.                         yy=yy+2.0*h;
    " {6 h4 H9 i! [& U
  55.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy);- s" G7 Y$ Z) j* L% E" i
  56.         }
    ' j# H! x1 c' j0 a# ^5 J
  57.         g=(4.0*t2-t1)/3.0;1 E  `, T. }- S' j
  58.         ep=fabs(g-g0)/(1.0+fabs(g));
    # g. W) j' h7 @6 W& T# h, \8 J
  59.         n=n+n; g0=g; t1=t2; h=0.5*h;5 b0 y" Z: z4 x
  60.     }
    4 L5 O; r! a4 F
  61.     return(g);( y4 W. F- c+ ]4 q4 m7 w
  62. }2 u3 I: E! O0 a& p, s
  63. + J. c4 Q( T5 h1 @% l3 M
  64. void fsim2s(double x,double y[])
    & C0 I: s! H) |1 b
  65. {
    : E# S: I6 s) ?, K
  66.         y[0]=-sqrt(1.0-x*x);$ y" f2 c$ o, ]/ ~
  67.     y[1]=-y[0];
    5 v( R& `2 m, ^$ J' X3 r" `
  68. }
    7 I* [& ]% S+ a" d4 K5 H
  69. 5 Y6 r: E2 E: q  c2 G
  70. double fsim2f(double x,double y)$ O% l( c) W9 y- @8 h$ U) c; a
  71. {
    0 g7 }6 {2 R. n- q7 Y
  72.     return exp(x*x+y*y);9 B9 b# S! P$ R" q! }, o4 `: ?
  73. }. m7 |: B' P$ q) [# I3 E- x& H

  74. " J. z2 g- Y7 `) W: o" _
  75. int main(int argc, char *argv[])
    + b3 s' @" U6 h7 y7 G
  76. {
    ( n' s0 {$ ?# W' k, J; p' b
  77.         int i;& X# t9 _* b. Q7 R
  78.         double a,b,eps,s;/ h) h  J8 i* E
  79.         clock_t tm;
    + F4 m1 f% U  V# l9 H
  80. " ^* Q9 f1 V+ c3 u' }' g1 ~) F
  81.     a=0.0; b=1.0; eps=0.0001;  H" N9 A, b: i2 w
  82.         tm=clock();4 X7 a9 }- A" Y! I
  83.         for(i=0;i<100;i++)
    $ {' V3 |# \+ E! ^5 s' Z) B* P
  84.         {3 a7 v$ y' |. g& c' p: W
  85.             s=fsim2(a,b,eps);
    5 w# h# H$ W8 \' x, {' n- F/ P( T
  86.         }! R; R- P, b, U+ Y& f" y7 {5 V. G+ Z
  87.         printf("s=%e , 耗时 %d 毫秒。\n", s, (clock()-tm));
    / S3 T: B! h  I  o8 M3 `
  88. }
复制代码
结果:
$ D$ w& R! O6 D2 j8 k6 d9 Es=2.698925e+000 , 耗时 78 毫秒。/ q% A" e! [' ]* Z, U+ _" k; P

" y6 a+ G( B$ L- K9 L-------$ p0 C  i7 ]* V

$ L# T0 K; W" P1 v! r( K" Zmatlab代码:
  1. %file fsim2.m
    ; y  M5 w) W! }, L& l. c. I
  2. function s=fsim2(a,b,eps)
    . X8 J: R5 E" e' x
  3.     n=1; h=0.5*(b-a);
    + t, E8 [; b( M; q' G! Q: k* ]+ w
  4.     d=abs((b-a)*1.0e-06);
    ! B' y+ x+ |) M, o5 F
  5.     s1=simp1(a,eps); s2=simp1(b,eps);9 ~. j! ?, X- s+ g8 d
  6.     t1=h*(s1+s2);
    8 i( _  k, E( X, H* T1 F
  7.     s0=1.0e+35; ep=1.0+eps;
    ' l% y, l. F! g5 I4 F& a: S
  8.     while ((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16),
    0 y6 ^# m/ f$ k6 Z
  9.         x=a-h; t2=0.5*t1;
    - d; e1 G& `9 q1 z/ _9 M! Z' P
  10.         for j=1:n* Y5 b) G1 N# l8 }' `2 |8 Y
  11.             x=x+2.0*h;# e' o* M! Y' v8 b$ Q; ?
  12.             g=simp1(x,eps);3 ]- ?  c8 Y% y* y
  13.             t2=t2+h*g;
    ( n7 v7 X" J1 J4 y/ X" x
  14.         end
    4 n1 h. f, z+ A  v7 g4 Y
  15.         s=(4.0*t2-t1)/3.0;) a. S1 f& B' H. A8 l) d
  16.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s));
    7 p0 C5 Y/ v1 a1 [5 s4 L; ~
  17.         n=n+n; s0=s; t1=t2; h=h*0.5;
      l- Q. D& Q! |2 `
  18.     end
    : T( A4 n, w+ {( N
  19. end9 V8 \! N7 R2 R

  20. . |3 ?; a' r3 D' T0 B2 G
  21. function g=simp1(x,eps)! ~" t5 T2 e" e
  22.     n=1;3 c4 G  w- d/ a$ w# Z
  23.     [y0,y1]=f2s(x);+ ]5 H2 \' t$ r2 p. V5 r) G( z+ z
  24.     h=0.5*(y1-y0);8 Y. ?# u( o* |9 \$ {6 m
  25.     d=abs(h*2.0e-06);9 K( P  U8 \1 ]1 {
  26.     t1=h*(f2f(x,y0)+f2f(x,y1));
    6 e) F2 n2 J4 v3 H9 v7 Q
  27.     ep=1.0+eps; g0=1.0e+35;
    & U7 s) f  @  v* F
  28.     while (((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16))# k* L8 k' o* u$ y
  29.         yy=y0-h;
    & k! }% |/ H& Y0 c+ X8 B) d" o+ r
  30.         t2=0.5*t1;& Q) S& j$ C" M% R+ I
  31.         for i=1:n2 N- `: W! ], ?2 ]! Q* U
  32.             yy=yy+2.0*h;3 i( Q0 H- c) g0 |8 P2 q
  33.             t2=t2+h*f2f(x,yy);0 G5 `" k0 h" @, D. a8 f+ J
  34.         end8 K9 i5 t3 K6 `2 f9 f+ E/ J. o' o
  35.         g=(4.0*t2-t1)/3.0;
    # r3 W' K5 }, X
  36.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g));0 L5 g0 z) d, p) I& p. g
  37.         n=n+n; g0=g; t1=t2; h=0.5*h;0 ]6 A0 G) i3 A) p, V/ X
  38.     end
    5 S) `3 ^- }( d7 ~/ P9 Z
  39. end
    3 N2 ~% ^' K, G! h0 e

  40. 3 Z2 x$ J) I8 C$ R- |: s  m8 E. @( _
  41. %file f2s.m6 d$ Q$ `- l, s5 ?' f
  42. function [y0,y1]=f2s(x)4 g7 F* ?3 R$ {
  43. y0=-sqrt(1.0-x*x);% o- ?0 d) p! I# k( O
  44. y1=-y0;" p: R9 I4 ?( `) n% E
  45. end
    5 [9 D3 E9 {+ S6 `5 s6 V' p

  46. $ H9 b; b7 z4 u
  47. %file f2f.m
    0 o* W) K- D9 a1 N& O+ Y  U" C# B$ ~
  48. function c=f2f(x,y)
    1 H/ k8 q( W- q# C( X/ O
  49.   c=exp(x*x+y*y);: R; E6 x* `4 J7 ^8 r: n4 K) y
  50. end  C. I* [4 `+ |8 a: ^. {
  51. * n2 q2 M% }) W) o
  52. %%%%%%%%%%%%%
    7 D- P, e" ?/ Q5 h4 n/ D

  53. 6 T- Y5 i. @2 m) T4 h9 d
  54. >> tic4 m4 H! \4 Y% g. a$ R
  55. for i=1:1002 @- u6 S  `- N* }- @2 s% z
  56. a=fsim2(0,1,0.0001);
    2 f: o+ {0 V. c/ y
  57. end
    ! I: D1 H% m) w+ e6 P9 T
  58. a
    # d' ?4 D7 `( q" {7 a( |& x. U  C
  59. toc
    7 N% C# i' |' p: U" c' q1 E
  60. 8 Z' a6 i* j- g
  61. a =
    & U# ~5 l2 b. F
  62.   f# W- R" o$ X4 t9 w
  63.     2.69895 e# V! z0 x5 }' U% ?" A1 {4 {' \0 i
  64. 3 C0 Y7 r5 T6 ]8 [0 ?
  65. Elapsed time is 0.995575 seconds.
复制代码
-------
& Q! m: l; H+ k' u) o8 p9 w
1 a+ V% M+ J, U7 B) `7 mForcal代码:
  1. fsim2s(x,y0,y1)=/ J$ w: ~) a) d  ~; h! {
  2. {3 ]' K  `4 ?2 |4 \9 b
  3.   y0=-sqrt(1.0-x*x),
    ; z  c3 t9 Z8 Z* [  i
  4.   y1=-y07 d! i- u1 }; z% E) \) L# D- v1 t
  5. };/ [& y9 Y& o" h# U; @& n, M
  6. fsim2f(x,y)=exp(x*x+y*y);
    ' C# s/ u. m6 k/ s8 \1 z1 F6 s
  7. //////////////////
    " J: E( v: m4 R! i, K: o
  8. simp1(x,eps : n,i,y0,y1,h,d,t1,yy,t2,g,ep,g0)=% h$ O! B* l6 P- E9 I, m
  9. {# Q; L0 B. Q  _8 w3 W/ x
  10.     n=1,) a/ N6 A  l' w7 w1 r
  11.     fsim2s(x,&y0,&y1),
    ; ~( T( z8 s3 f% D4 K0 F6 J7 n
  12.     h=0.5*(y1-y0),
    / [9 I" y+ W9 N  J
  13.     d=abs(h*2.0e-06),
    * Z* R5 W- X* `
  14.     t1=h*(fsim2f(x,y0)+fsim2f(x,y1)),) K& ^. j( L4 m
  15.     ep=1.0+eps, g0=1.0e+35,
    , w& |7 B2 C& C( V5 }% z% g8 m9 M! F
  16.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),% ?8 Q5 e2 w1 [" a( Q. a$ p
  17.         yy=y0-h,
    $ Z! n& o) I& j" ^, e% w
  18.         t2=0.5*t1,( n, y2 p) a; V" h7 b
  19.         i=1, while{i<=n,' H; E, Z. a. W! c! X* j
  20.             yy=yy+2.0*h,8 e( `: F$ h8 ]( j
  21.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy),
      @9 A& o5 @( {- I, g% O0 ]# O. c
  22.             i++' \1 p2 b! ^" G; j! m+ d
  23.         },
    ! W- I; N$ Z2 t( \- Z
  24.         g=(4.0*t2-t1)/3.0,) _1 v1 l; U6 f
  25.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g)),( O9 \; [! B! u
  26.         n=n+n, g0=g, t1=t2, h=0.5*h' k) _& _; q  u9 f9 L
  27.     },! S7 M' H$ l; L% O
  28.     g. m1 J6 F- H& u( w5 w4 u
  29. };% v6 V2 Z' P* ^, y8 I3 K
  30. 4 B% u: M6 `4 z: j
  31. fsim2(a,b,eps : n,j,h,d,s1,s2,t1,x,t2,g,s,s0,ep)=
    . }; J6 z/ E& q' B2 S
  32. {: n8 O* H& h" P; F
  33.     n=1, h=0.5*(b-a),
    3 R% w$ n8 w4 L
  34.     d=abs((b-a)*1.0e-06),
    2 \# R+ g' W$ \, K
  35.     s1=simp1(a,eps), s2=simp1(b,eps),
    # ]: }& s4 n% S8 p* F
  36.     t1=h*(s1+s2),
    6 W3 ~9 I( E- m+ M- u
  37.     s0=1.0e+35, ep=1.0+eps,0 f9 X5 R6 H+ A4 S
  38.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),$ Y4 h* }4 X% ^! d6 w6 I
  39.         x=a-h, t2=0.5*t1,
    / r2 ], d3 l& U4 \3 V( h* l, v$ d
  40.         j=1, while{j<=n,
    ) b& R% g4 p# E* K' m
  41.             x=x+2.0*h,
    0 Q; e& @& q; T1 v
  42.             g=simp1(x,eps),
    ! n, n$ H' E* U- z0 C3 j7 r
  43.             t2=t2+h*g,
    # A) H  @8 K* E) a& j8 d0 v( f/ ]
  44.             j++
    ! b2 E9 w6 X: {' q$ h. h% ]
  45.         },
    # A. C6 L' W1 r: |' r
  46.         s=(4.0*t2-t1)/3.0,8 c% N! P* H% K( |/ @% s) f
  47.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s)),
    7 [" g: K. g; o% p8 N. ]
  48.         n=n+n, s0=s, t1=t2, h=h*0.5
    & P  Q: E. [0 c8 F+ t2 F! Q) @; B
  49.     },+ {* y; C) g5 [$ c2 f: F& L. n
  50.     s+ B5 l" A: N. F; p! B( ~; {9 p
  51. };
    ' v! q8 {# D( C, [& l( X2 g
  52. ( L" x* ?; v# N
  53. //////////////////
    4 C( L) {# o, H: M

  54. 4 p  U  p0 B2 m, v4 `/ t
  55. mvar:
    * i# c5 T% N/ G5 u& Q3 |* A" w
  56. t0=sys::clock(),& q  z3 `4 l1 @  i4 ]4 x
  57. i=0, while{i<100, a=fsim2(0,1,0.0001), i++}, a;; {$ Z- o1 ^& Y& q
  58. [sys::clock()-t0]/1000;
复制代码
结果:
& O+ `1 S, Z$ z2.698925000624303
7 Q( f7 U% F% l+ T+ c6 [0.328
8 X! m6 d: P, T9 @% i% d
7 `# S8 X- t; J, c. ]---------! T) v3 g3 Z$ X

  M$ I) x  Z8 e本例C/C++、matlab、Forcal运行耗时之比为 1:12.7:4.2 。
- \! {/ u- z/ v; B9 P6 i/ K1 [
; V0 t' C( x' Z) M' j% Q4 Q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。6 Y4 i+ A5 y5 O4 t
- s8 q5 R+ I! u; x5 F! ?
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& y' Q1 [; d7 Z  q

" y: r  P: S5 i6 N' S- h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。! L) @; a, d! [& J

' m9 T4 ]! y$ g- N: m* T( T. i  U不再给出C/C++代码,因其效率不会发生变化。
) g7 n* _8 y6 b; q
" G2 S# j( ?; q0 |, CMatlab代码:
  1. %file fsim2.m
    5 L; P3 o3 A/ b$ }( ]
  2. function s=fsim2(a,b,eps,fsim2s,fsim2f)" K$ Y& a, y. X6 W" w1 j
  3.     n=1; h=0.5*(b-a);- L: F1 y  J5 P; }; A+ g
  4.     d=abs((b-a)*1.0e-06);
    2 D! M& S" w: P% j: l
  5.     s1=simp1(a,eps,fsim2s,fsim2f); s2=simp1(b,eps,fsim2s,fsim2f);6 }: k: m, V9 `0 k( ~# w
  6.     t1=h*(s1+s2);
      v* p6 c4 R4 j
  7.     s0=1.0e+35; ep=1.0+eps;' Z& p, W: q  c& b$ i% P
  8.     while ((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16),1 F) e! U3 z' S% m" J" j; O
  9.         x=a-h; t2=0.5*t1;, g6 V% _# f1 q: a0 A+ l! K3 p
  10.         for j=1:n
    ) a1 e3 V. v& |$ p; v
  11.             x=x+2.0*h;
    2 a/ v% v! @' C+ Z2 W
  12.             g=simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f);
    $ Y9 T: {9 N2 l. f
  13.             t2=t2+h*g;
    2 T4 ]3 ]( t" L1 Q; X( X3 ]
  14.         end
    " _1 |# ?8 k( _
  15.         s=(4.0*t2-t1)/3.0;
    * o, V. x! B7 A# L& ?0 [" @) j$ f# B
  16.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s));
    / t; P2 ^7 h0 t9 [) t
  17.         n=n+n; s0=s; t1=t2; h=h*0.5;
    ' G, I( f" b3 }; u* W/ _: Q
  18.     end
    + d0 S9 F+ u' C
  19. end
    # a( G& }% m; N7 G
  20. 7 A3 X% Z5 n) n
  21. function g=simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f)
    2 |& ?. T9 T- _
  22.     n=1;+ }7 W3 {  v  b
  23.     [y0,y1]=fsim2s(x);
    & V2 S3 s3 u7 l! B' v" h
  24.     h=0.5*(y1-y0);9 V1 U$ a  d" D) O6 v
  25.     d=abs(h*2.0e-06);; o) V- S8 s( W6 s$ o  P( X
  26.     t1=h*(fsim2f(x,y0)+fsim2f(x,y1));" F: @& s; g. x6 H* `5 A/ D9 m
  27.     ep=1.0+eps; g0=1.0e+35;! m7 f: e* F. w7 P6 X' k
  28.     while (((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16))" q: p! z: @% z9 l% N1 p
  29.         yy=y0-h;1 {' b0 M9 {4 Q  O
  30.         t2=0.5*t1;
    . L1 \1 k  P9 {' O7 i8 Q# o$ d
  31.         for i=1:n7 O) j  z1 w( b
  32.             yy=yy+2.0*h;
    ) C4 u# N5 S9 g  g. w6 Z4 c
  33.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy);  ^6 n% k: c2 r1 _
  34.         end+ E, x/ W8 t( |' H( W( x
  35.         g=(4.0*t2-t1)/3.0;. a  V3 q7 T5 L1 G" S9 n  |) U
  36.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g));
    7 x4 R- w2 `& [+ j7 T
  37.         n=n+n; g0=g; t1=t2; h=0.5*h;
    - ]( {; o8 E2 l0 Y$ W6 S1 U( N
  38.     end1 n. I7 ~- q: ?" m3 l# b0 d, c0 q
  39. end4 Z, o- l/ D) z7 l' X
  40. 3 G! S, c8 q) h
  41. %file f2s.m# N8 r( b* S( g% i1 a; {
  42. function [y0,y1]=f2s(x)
    / i, w4 ]. B* L* W
  43. y0=-sqrt(1.0-x*x);
    0 N( P" h( k3 V, |2 z0 o
  44. y1=-y0;9 f7 W( i: r2 u
  45. end
    " c+ |: V/ ~* x9 S# v/ o
  46. ) V. I% A4 M6 Z" O# g
  47. %file f2f.m
    9 W  T1 s" x& H) [1 D
  48. function c=f2f(x,y)$ D6 R; ^/ S4 w! q0 H2 K
  49.   c=exp(x*x+y*y);5 ]5 C- J/ C2 O4 t/ t
  50. end
    7 H4 p4 u3 [4 L! v

  51. % F# K9 h) G' [: r
  52. %%%%%%%%%%%%%%%%
    " K& M# v* Z5 n$ w
  53. # \9 F! K, G' e' X
  54. >> tic+ F' }9 @5 J3 {3 ?% N" t3 o" r1 e
  55. for i=1:1002 D7 x) Q/ z/ w8 d. C
  56. a=fsim2(0,1,0.0001,@f2s,@f2f);
    2 X) N$ W; P, b/ `  N" _
  57. end" |" |, G# z; G6 }/ j
  58. a$ f/ U# {" J2 n
  59. toc1 V  |  ]( Q- k

  60. : P8 ]9 v! r7 c* z* F) q% n
  61. a =2 d% Q" _/ M: I
  62. 2 M: L) ]0 ]5 q/ i# `
  63.     2.6989
    % g* Y+ [3 ?$ S) c& s

  64. . O0 x5 C. ~0 x; P5 B/ L
  65. Elapsed time is 1.267014 seconds.
复制代码
--------
, S4 w" l  h% C4 o; V- O* u+ i8 E" t% b* f9 H, y) [$ M
Forcal代码:
  1. simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f : n,i,y0,y1,h,d,t1,yy,t2,g,ep,g0)=0 a3 w1 d3 v$ q; A/ Z
  2. {$ g1 v9 N( R& O8 o
  3.     n=1,6 v1 A* v6 w' f' z
  4.     fsim2s(x,&y0,&y1),# N# |5 s, b$ e; G
  5.     h=0.5*(y1-y0),3 O" _4 ^- m' c7 R" d/ x' q
  6.     d=abs(h*2.0e-06),
    # n, ^. s, B; O
  7.     t1=h*(fsim2f(x,y0)+fsim2f(x,y1)),
    5 n6 P- @1 \  ~5 z5 Y
  8.     ep=1.0+eps, g0=1.0e+35,. j6 U- M9 f9 V# |6 U; {4 `
  9.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),+ F& @" L: A$ M1 U3 |/ o
  10.         yy=y0-h,4 C9 x+ k/ O* p
  11.         t2=0.5*t1,
    ; E, ~& p1 n+ Z" w+ R
  12.         i=1, while{i<=n,
    ( _( e0 g( X1 R+ B+ M
  13.             yy=yy+2.0*h,
    5 Q9 }. x$ f  x6 _1 }7 I
  14.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy),8 y2 a! [" l. G5 H/ g# b2 {' A
  15.             i++
    & O' n3 [6 P* h/ S& _! |$ r
  16.         },
    3 V, v$ c+ @% L9 W
  17.         g=(4.0*t2-t1)/3.0,
    ( L8 y* Y7 A( {# C5 X  n& {) p; ]
  18.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g)),
    7 V: `* D5 x, y) p2 c6 `8 G5 W
  19.         n=n+n, g0=g, t1=t2, h=0.5*h4 t+ ^$ x8 d% U
  20.     },4 K& Y5 {$ r8 N# _$ Y  }4 @) L
  21.     g9 D$ F& R) g8 l+ l
  22. };5 x+ ^  L8 F; [8 \" F: @% \( x2 D( E- i
  23. + a3 R; U( U+ D# z0 Y/ x
  24. fsim2(a,b,eps,fsim2s,fsim2f : n,j,h,d,s1,s2,t1,x,t2,g,s,s0,ep)=
    & s- T7 ~! F8 o7 E& P( t
  25. {' y2 \* Y8 {3 O9 S, A
  26.     n=1, h=0.5*(b-a),# B4 h* [8 a+ t; r, H
  27.     d=abs((b-a)*1.0e-06)," a; t" A5 z/ ^+ B) m. d
  28.     s1=simp1(a,eps,fsim2s,fsim2f), s2=simp1(b,eps,fsim2s,fsim2f),
    4 y4 W9 K# M  C6 E: B
  29.     t1=h*(s1+s2),/ ?4 Z" u2 Q7 T9 M. e9 o
  30.     s0=1.0e+35, ep=1.0+eps,
    / h8 _: E4 A) x; U# n( t9 z/ ~
  31.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),
    / q. \& P# O, @5 y
  32.         x=a-h, t2=0.5*t1,3 m1 X- O; O! k5 @3 V
  33.         j=1, while{j<=n,
    7 m! Z. y+ Y) }, q: H
  34.             x=x+2.0*h,
    % m% V7 p" A& Z+ ^1 a4 p5 s' |
  35.             g=simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f),; k/ [2 f% R* h5 N" Y) W* p0 D
  36.             t2=t2+h*g,
    & Q" t& A9 \6 ^* N( K" |" D% k
  37.             j++! J$ i& R" V  o4 P* a- @8 X+ ^
  38.         },
    ; s! T, j+ f9 }) N+ U+ c. k2 T
  39.         s=(4.0*t2-t1)/3.0,& g7 z- }  I0 D/ D8 b
  40.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s)),- @" j5 J( F  Z$ z, o
  41.         n=n+n, s0=s, t1=t2, h=h*0.5
    ( E; L6 Y- i+ f3 p8 W6 ]
  42.     },3 x3 `  o* @. P$ I7 X
  43.     s4 q, z- ]7 x1 b+ G. r& `  c
  44. };
    ) H1 }, G. y: W1 E6 i$ f/ C$ a
  45. $ V$ J  d  H( p) w1 T' d& G
  46. //////////////////1 H' ^" d5 ]) ]" ~6 |

  47. 8 B3 A' Y; f2 B$ Y! z7 a
  48. f2s(x,y0,y1)=& }. Q9 ^6 z/ p. i+ L3 P8 ]; h
  49. {
    7 L% m' ^  i3 R3 E" @3 u
  50.   y0=-sqrt(1.0-x*x),
    + K# F1 k2 b3 b4 E! [% b
  51.   y1=-y0. C9 e- ]1 l5 }2 o+ k( k
  52. };& I0 {/ V3 ^. R
  53. f2f(x,y)=exp(x*x+y*y);! u5 m# Q4 u, F# r7 n1 p& d4 ]

  54. ' F' h9 w4 v: P; `* d
  55. mvar:6 S0 r" S! H: }9 `! D
  56. t0=sys::clock(),; F  S' k# O8 T- T& [
  57. i=0, while{i<100, a=fsim2(0,1,0.0001,HFor("f2s"),HFor("f2f")), i++}, a;
    # ?7 M1 A' s; b" X& \; s  b5 Z7 L
  58. [sys::clock()-t0]/1000;
复制代码
结果:4 ]* k6 d6 ]8 E+ R
2.698925000624303. j/ z( e& n$ _' j/ B  [9 U8 K( [
0.844* a) K  l2 o* s& k2 O' {

8 l9 X1 _2 S; ?3 u. }) l--------
5 K8 H$ y/ ]& O% c1 z" M0 b2 r
7 K9 ]' W, q3 l# m2 C: K8 b本例matlab与Forcal耗时之比为1.267014 :0.844。Forcal仍有优势。' }- j3 J1 p5 \$ y7 h7 Y8 ~) v& I' i

- J/ Q( V8 u! B0 ~% d4 H; o- Q9 |* u1 {' g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