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。( x& Z, l! D9 Q# p
8 ]$ w1 n1 h9 f4 i7 q6 y. S( `3 {/ v
=============" ^" V& f$ t( i6 H

' @  c. b  l0 E! j4 ^: ]' F) v3 x" t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。
( B- ~" E, Q: y$ v* d% d
  Y! J0 t: ^# V1 n3 I* T% }=============/ r( U8 J1 T- ]. B- Z6 g0 J- V
- H7 }5 f% g( e7 l, L) Z
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  Z! W# d: v) [7 I1 o. H6 k

. c/ `* z0 B9 Q- Y2 ^5 D8 n4 T2 x# PC/C++代码:
  1. #include "stdafx.h"
      }) `, @& }$ ~2 ]  g; d7 z( N
  2. #include <stdio.h>, z( D+ C/ H5 u+ N% w. N3 ]
  3. #include <stdlib.h>/ Z& |! z) n6 o' d( ^& K
  4. #include "time.h"
    5 M2 U' s6 r6 ^# u: p* @
  5. #include "math.h"
    # j0 h3 Y, }! S) T/ E* i5 J. x

  6. 2 A' W% v% b3 A1 `9 E( R$ s
  7. int agaus(double *a,double *b,int n)
    6 ]1 B; I/ a  {+ B
  8. {
    7 Z; T& u2 U4 A- U& A! {/ n6 J9 J
  9.         int *js,l,k,i,j,is,p,q;2 d, q7 Y! o/ c' T; t$ D- B' g
  10.     double d,t;
    6 G& A( i( M. O; X) t2 o" H
  11.     js=new int[n];
    . ]  z* V) P& M/ r3 P5 v
  12.     l=1;
    - {. T9 M! j% n2 ?7 `! e
  13.     for (k=0;k<=n-2;k++)
    7 l9 _; ^1 W% S6 x, \
  14.     {, d2 A1 b/ n5 z' _4 Q5 e: V+ y7 _# ?
  15.                 d=0.0;4 t4 D+ V% }6 |5 F: C
  16.         for (i=k;i<=n-1;i++)& c) L! N! ^( Y) Y+ _% u6 C2 v( n
  17.                 {
    # r+ h8 ?- Y0 H! f, n! H2 y
  18.           for (j=k;j<=n-1;j++)4 k9 a8 c: J9 d  x5 S
  19.           {8 _* W0 O/ ^+ f% o2 h
  20.                           t=fabs(a[i*n+j]);/ L' O2 z: X2 B# ], b" u( c
  21.               if (t>d) { d=t; js[k]=j; is=i;}
    - \. p/ W$ _' A
  22.           }$ `6 m, D+ D, ]+ E. w
  23.                 }
    1 B) o) ?" m$ |2 I% F
  24.         if (d+1.0==1.0)
    1 f( t; q7 Z0 G4 J" n# }; O3 X% c2 {2 K
  25.                 {' m8 S3 `2 h0 l
  26.                         l=0;3 m" q: ~( ^. J: \5 f/ V/ N
  27.                 }, S) s8 u$ [2 q' u/ ^, |
  28.         else
    . ~' S6 J: _) _% `
  29.         {# ?# s' ^4 Q1 a* {' j
  30.                         if (js[k]!=k)4 U  F+ c0 n( I5 r  o7 F3 q) e
  31.                         {
    ! V! l6 z2 k) O$ @. S$ }
  32.               for (i=0;i<=n-1;i++)1 r0 T# y. @. m% i
  33.               {
    / q1 l$ V! V1 V# L
  34.                                   p=i*n+k; q=i*n+js[k];; d" R1 I) v6 T2 ~" H5 T3 {
  35.                   t=a[p]; a[p]=a[q]; a[q]=t;
    5 p1 K4 q, m  m* Z" F4 N
  36.               }& e  p% D: f! f6 m& F# X
  37.                         }* r  v! }7 S/ O
  38.             if (is!=k)6 W/ S$ x7 ], a8 \" h
  39.             {: {- y+ B. \/ M- O
  40.                                 for (j=k;j<=n-1;j++)+ C, O4 h$ C$ l6 W# Q- C
  41.                 {4 a" ~% U# Q& n) N
  42.                                         p=k*n+j; q=is*n+j;/ g% Z6 t+ s: N
  43.                     t=a[p]; a[p]=a[q]; a[q]=t;
    8 |& F. Z6 j  J* |# J. f& i9 @+ m4 c
  44.                 }; Y0 R" y6 \) J8 i
  45.                 t=b[k]; b[k]=b[is]; b[is]=t;
    ' t% Y4 A8 z5 A6 S, M( Q) y8 w$ h
  46.             }" c9 L  ~0 p7 x! U: [4 d) o# ?# I* a
  47.         }
    / {: e# v' X" S& C4 t- W
  48.         if (l==0)  C! {: D' H( i/ x) _
  49.         {) J" v9 U/ X; M; J" y
  50.                         delete[] js; printf("fail\n");
    # F' ?7 h$ u: l5 z$ w
  51.             return(0);. X! _2 [  T; w
  52.         }
    + |9 s* A& H$ W1 |
  53.         d=a[k*n+k];
      ?2 A9 y" a/ R
  54.         for (j=k+1;j<=n-1;j++)
    . Q5 G; s7 y5 G* g" _" Y7 W3 O
  55.         {+ [4 p0 i- n. A
  56.                         p=k*n+j; a[p]=a[p]/d;
    3 x$ o6 J! n  v1 ]4 ~  A& b
  57.                 }
    3 m5 e7 t& N. F/ J  l! u
  58.         b[k]=b[k]/d;* o6 z- d3 J$ t* O/ H- y
  59.         for (i=k+1;i<=n-1;i++)
    % M( g/ G- M8 G: n  Z
  60.         {" c+ {/ i8 D! [6 v: A
  61.                         for (j=k+1;j<=n-1;j++); J2 A; Z; r+ O. b5 i' @
  62.             {
    ( e& R7 k; y. A  L/ `
  63.                                 p=i*n+j;
    1 U  U4 s8 T$ t' i( \) A! e
  64.                 a[p]=a[p]-a[i*n+k]*a[k*n+j];
    % h9 x* v0 _- Z( s0 H' l/ e) q) q+ x
  65.             }8 E* s1 F/ [( f# C
  66.             b[i]=b[i]-a[i*n+k]*b[k];) `& _& T! \6 l9 D% [9 y# ^* R
  67.         }. f- V5 Z8 |' `, a% N! T
  68.     }
    0 Z! Y/ J! `( I  F
  69.     d=a[(n-1)*n+n-1];
    % o+ C# R: H0 p1 v
  70.     if (fabs(d)+1.0==1.0)
      P2 O; W! F' t# R$ C# z
  71.     {$ Q2 y  A, T" e5 ]: f1 F2 a
  72.                 delete[] js; printf("fail\n");
    4 z) w5 m! ]& T% r0 l) q2 U5 v
  73.         return(0);
    ; j$ B' J* w  v! w: p& Z) L
  74.     }( Q  z* K, \* ^- `; e5 U0 i
  75.     b[n-1]=b[n-1]/d;  t; b) p; h: @6 c
  76.     for (i=n-2;i>=0;i--). d% Y# |/ X( V$ y" X- Y  h3 W& j3 b# d5 Y
  77.     {  t5 f; ]; C1 L% F' Y# Z: A
  78.                 t=0.0;& o8 Z7 R6 L1 s2 }& k" a
  79.         for (j=i+1;j<=n-1;j++)* l$ m3 s4 }# [) W$ q
  80.                 {
    ; [% |. x  r$ ]; p3 m0 r# a/ M" W* ~
  81.           t=t+a[i*n+j]*b[j];
    ( A% [4 N  H/ w) V& H, c4 l# c" }
  82.                 }# ?% M3 v  p+ F/ R; H( g1 c1 a5 A
  83.         b[i]=b[i]-t;; G, F. `' q' }8 d* E* w$ w2 d
  84.     }
    7 e" z+ o0 s5 B- ~) k$ ^
  85.     js[n-1]=n-1;
    8 m$ z, R1 V7 s) i7 J
  86.     for (k=n-1;k>=0;k--)/ Y; S% S, E. D& }' m( w
  87.         {
    $ \% W0 x: Y' {( J# X. l. `
  88.       if (js[k]!=k)% e0 X7 _8 y; E$ p9 a2 F# ?' u3 `% t0 a
  89.       {
    ! |" B: Z( T. P+ K4 g( q) A
  90.                   t=b[k]; b[k]=b[js[k]]; b[js[k]]=t;, N2 K, n& F+ M# \3 F
  91.           }
    7 R4 ~9 `" c  S3 ]+ T3 Z
  92.         }
    8 l# B$ B3 k( }+ n
  93.     delete[] js;
    * M; j( e0 X0 @2 g' V$ @) G
  94.     return(1);
    8 [8 z) F& V( _; F) J
  95. }
    . C- g4 o$ a' u7 Z# S5 X
  96. / K3 b9 c, @( O
  97.     H9 c& F' b: ^% L
  98. int main(int argc, char *argv[])
    8 Y% @3 j, t* ?0 N9 M, x' s) [
  99. {/ [1 V, n" \8 A1 W
  100.         int i,j,k;1 S& ^; ?3 i9 ^+ q  P
  101.     double a[4][4]=1 F+ [6 [2 ~' ^5 i
  102.            { {0.2368,0.2471,0.2568,1.2671},* G$ u9 _5 D+ J" R- ~- ^
  103.              {0.1968,0.2071,1.2168,0.2271},
    # T- [. G5 ~) C- ~( j$ E
  104.              {0.1581,1.1675,0.1768,0.1871},* V2 i: f$ y% I: A0 e9 ]; N; x
  105.              {1.1161,0.1254,0.1397,0.1490} };
    3 l0 w5 s4 J6 o; t8 L3 C1 R# e+ D5 w
  106.     double b[4]={1.8471,1.7471,1.6471,1.5471};8 H4 X' @; _2 _* }$ `
  107.         double aa[4][4],bb[4];
    . k) [! b: ?) {8 B3 ]
  108.         clock_t tm;4 K& o6 y) J# \0 X5 E( \' ]8 U

  109. & U. [2 c: L4 F5 y
  110.         tm=clock();. K' W+ f5 c' W) ~# c0 U) f
  111.         for(i=0;i<10000;i++)# U7 W3 p3 [# ?& p4 B
  112.         {5 P3 c2 O* R" w3 f$ i- ]: f' B
  113.                 for(j=0;j<4;j++)5 h. q1 k% z0 p+ e& j- ?5 ?9 c
  114.                 {5 i3 x) m, Y0 V4 X: O
  115.                         for(k=0;k<4;k++)& ^% e( a1 C+ C# ]# Y* W" k9 S' t
  116.                         {8 Z, t& D5 V. D7 k
  117.                                 aa[j][k]=a[j][k];( k: }! @% B" \3 e8 `5 H
  118.                         }
    ; W2 ~$ h2 b8 r8 f9 G. K
  119.                 }
    ' `, F4 k9 D1 E% p$ o" k
  120.                 for(j=0;j<4;j++)
    4 X2 k# _2 Q7 ~0 Q) s
  121.                 {$ e8 f, m. }' W0 G( A" a8 p. o
  122.                         bb[j]=b[j];, S  v( o5 w2 F: w* Q
  123.                 }) c+ ~. K5 u; H0 ^" s
  124.                 agaus((double *)aa,bb,4);
    ) n; L+ T! M9 s! ?2 T8 L& m$ t0 {
  125.         }
    0 P& G4 |6 s+ h, G8 i; E- C
  126.         printf("循环 %d 次, 耗时 %d 毫秒。\n", i,(clock()-tm));( U1 N# q, n8 T

  127. 5 N2 f. M1 X" v- k9 I& L
  128.     for (i=0;i<=3;i++)
      N& i8 L$ h7 ^- m; a
  129.         {
    - L0 T7 M! r0 R. H( O( g$ s' q
  130.         printf("x(%d)=%e\n",i,bb[i]);
      v0 \+ C+ B0 P/ t
  131.         }
    ) V$ @6 F9 I+ @1 Q& ^2 i  n$ x% f
  132. }
复制代码
结果:2 E8 ~/ F- X$ ]; M3 |
循环 10000 次, 耗时 31 毫秒。5 u3 r! b* v+ A3 Q
x(0)=1.040577e+000
( n8 q! }. H2 d6 jx(1)=9.870508e-001; `6 T0 s7 f. y; P3 E
x(2)=9.350403e-001
$ ?/ U4 d, \4 p& I8 lx(3)=8.812823e-001
' Y4 p8 k) `' z2 j
3 `; N. ?- }" u5 C% M---------
6 z9 e, R  _# D# z. ~7 t
( [% W/ N1 u$ F, d/ O# ^1 Vmatlab 2009a代码:
  1. %file agaus.m
    # M( _( p0 X/ W: m
  2. function c=agaus(a,b,n)
    5 H0 Z( ?- K& L. p1 Y- g
  3.     js=linspace(0,0,n);( G9 r8 Z; f5 _
  4.     l=1;+ y9 y9 R+ Z) f+ {* ~& f; d* u+ J$ Z
  5.     for k=1:n-1  L; P4 l( i+ A9 ]1 e! h0 a
  6.         d=0.0;4 n0 e9 @! W2 L6 o. j
  7.         for i=k:n
    % m# s& H0 d2 X6 @7 F3 q- g
  8.           for j=k:n
    2 H( }' K, H' ^  q6 V( }
  9.             t=abs(a(i,j));2 n* Y. g6 U% C
  10.             if (t>d)
    0 _1 G1 q" m/ y, z/ B7 ?
  11.                d=t; js(k)=j; is=i;: P: C+ F, _$ b3 ^
  12.             end3 Y+ F4 V3 H$ Q+ S% n
  13.           end$ T8 l) b: U, B0 k* t+ S
  14.         end
    1 z7 n: i. `: b3 y# w
  15.         if d+1.0==1.0
    $ U3 W/ q/ }9 R+ |9 t9 z
  16.           l=0;
    . T8 |+ y( x' Q* |1 B% Q" o
  17.         else& v# M. ~) L; R" g( K3 l
  18.             if js(k)~=k' Z9 E0 Y) q8 i6 S! ^" g
  19.               for i=1:n0 D/ v! ]9 ?# p6 F  v9 S
  20.                   t=a(i,k); a(i,k)=a(i,js(k)); a(i,js(k))=t;7 n* G8 s$ s$ f' o3 x
  21.               end
    5 N5 p3 n9 e: y& N, w
  22.             end. e0 r5 F( D9 O) L) Z+ I0 A
  23.             if is~=k; R- G1 E% V  J0 ~
  24.               for j=k:n  E% z$ K4 m: O% G6 [
  25.                 t=a(k,j); a(k,j)=a(is,j); a(is,j)=t;1 @( K" F$ ?+ k1 m5 Q7 Y
  26.               end
      n6 b% p% y' S% z8 m
  27.               t=b(k); b(k)=b(is); b(is)=t;9 `5 M/ T. x# _6 B" a
  28.             end) e& R. O) B7 s3 s9 \! J8 G* c
  29.         end$ ~) {( c4 d0 Z) a/ V. s. M
  30.         if l==09 t- [2 B( X2 q5 r* f! Q4 Q
  31.            printf('fail\n');
    1 W7 P- c4 K7 |6 u
  32.            c=[];$ G6 \  ?4 w! J5 x  T1 y
  33.            return;7 C/ z0 ^7 G. m% j3 i) M
  34.         end3 {( j$ w, p. B. p/ W
  35.         d=a(k,k);) Y* K5 H0 Q; P: K( y  @/ D& b4 i
  36.         for j=k+1:n- C. z4 d7 n$ H, A5 n2 D
  37.            a(k,j)=a(k,j)/d;3 d4 y/ S' f/ d7 |1 P
  38.         end/ ?( u: A7 E" d6 x5 N+ l! r, _4 J: a
  39.         b(k)=b(k)/d;
    ! t3 _* u" k1 M9 D9 ?8 l1 ^
  40.         for i=k+1:n
    0 B% w- T- l/ f: V
  41.           for j=k+1:n
    . c' K! H4 T1 ]4 Z3 k% r/ }2 V
  42.                a(i,j)=a(i,j)-a(i,k)*a(k,j);* j9 ~' m) G9 d
  43.           end0 Q6 E' J% t2 T3 k$ K$ S' E
  44.           b(i)=b(i)-a(i,k)*b(k);- P' ^: t/ c% D7 O+ `" r) o
  45.         end4 E3 l" C1 v+ R! \, E; {3 s8 ~2 v
  46.     end
    ( S7 C2 C* Z8 U- y0 _  O
  47.     d=a(n,n);
    % ~1 g4 `/ C4 l1 P* w! ?6 q
  48.     if abs(d)+1.0==1.0
    3 n0 i% g& M* h0 h/ w& f  \8 X2 w
  49.         printf('fail\n');9 q7 U  F$ {" k- j3 O( V! h9 c
  50.         c=[];
    : b+ i* l' R8 g, {$ h
  51.         return;
    ! g$ Y$ a2 g1 ^2 \/ F+ G6 o1 ]) n
  52.     end
    - X8 l: B" ^9 b; m$ |- D
  53.     b(n)=b(n)/d;
    ' s+ @- }- Q9 l
  54.     for i=n-1:-1:1
    & Q! p7 T; d$ S
  55.         t=0.0;
    , n  n- _  n8 d, D% @" J! O
  56.         for j=i+1:n
    ; I  h( P: p4 q
  57.           t=t+a(i,j)*b(j);& F. b& U/ x9 r% j
  58.         end% u1 |  P! n3 u3 z. _2 g( l
  59.         b(i)=b(i)-t;
    1 h# K" z2 Z, |6 d  O$ M* y
  60.     end& `& s" b8 W1 z, g$ T
  61.     js(n)=n;+ S# `' j8 [; d9 V* t; k; T
  62.     for k=n:-1:1
    " s) G" t7 s& e* ]
  63.       if js(k)~=k
    9 l. ]$ Y$ G$ h, I  M" C7 X! U
  64.          t=b(k); b(k)=b(js(k)); b(js(k))=t;( O4 w$ k( ~) V
  65.       end$ @4 q, [3 a6 f. ?
  66.     end' E( v) i, _$ Z) c
  67.     c=b;% d8 }1 @. I) X7 d
  68.     return;  U4 w2 O  p5 \, [* L: L
  69. end
    . K% T  f. u, ?' }

  70. 6 g3 ?, _$ o# E/ V1 m3 `
  71. a=[0.2368,0.2471,0.2568,1.2671;8 ^) B; j- \3 C0 K  c
  72.    0.1968,0.2071,1.2168,0.2271;
    ! }, M& h+ ]9 A
  73.    0.1581,1.1675,0.1768,0.1871;
    6 E, R3 h/ F6 U; P& q( h
  74.    1.1161,0.1254,0.1397,0.1490] ;, [% w% t3 p  I
  75. b=[ 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471];
    / U/ ~% C* y0 V6 ^8 N2 r! b

  76. & ~+ P, @, x) R  C+ R7 j0 e
  77. tic; U- @+ R( ?4 ~. D$ {
  78. for i=1:10000
    5 t/ m5 m$ v/ r# }# {% O- Z- Z1 V
  79.     c=agaus(a,b,4);
    * h( v: m4 J) c' k; Z9 f
  80. end2 E  `8 Z5 V7 W( M6 |0 I
  81. c
    , J1 r, L& Y5 q
  82. toc
    / V: ?5 ~( B" s, f

  83. ) s# {: r/ C- X$ x- \  g. r
  84. c =
    . g+ A, i+ {) R2 N$ k  ]' N
  85. 8 s1 V" N3 s6 n$ f3 L  I, F
  86.     1.0406    0.9871    0.9350    0.8813+ V+ g' g* [% [# X5 \

  87. ) w' @; h7 I! c) v* {0 I
  88. Elapsed time is 0.762713 seconds.
复制代码
----------
8 z* x7 a$ P# F% }, P
/ B4 u) Q, l+ gForcal代码:
  1. !using["math","sys"];
    4 h; @% o! g8 e/ N" B. J
  2. agaus(a,b,n : js,l,k,i,j,is, d,t)=8 M% ^+ E, {2 I" ?/ m
  3. {
    4 e( r0 K( q; C4 N, ?
  4.     oo{ js=array(n)},
    ) v4 O0 e' [* n0 W5 ^5 g4 _  \2 h$ F
  5.     l=1, k=0,! @5 y/ [0 e2 Z3 v- y% l  Q+ `* n4 y/ Z
  6.     while{ k<n-1,6 U, h& Y: D, }: [0 k
  7.         d=0.0, i=k,. b2 L* a- K/ u- A$ Q
  8.         while{ i<n,
    6 x* m" X+ `" a, V+ s. c7 `
  9.           j=k, while{j<n,. b/ ^( @7 g1 ^! F9 ]: G6 L
  10.               t=abs(a[i,j]),4 a7 q8 P8 ^) N, K
  11.               if{t>d, d=t, js[k]=j, is=i},' P# X7 ]& ~; G9 S
  12.               j++
    1 ^( j" n, u0 L( z. t; u
  13.           },
    2 u9 [' `1 H5 `- A: s6 g7 `5 R- e
  14.           i++
    ( ?" A6 j: w; D; ~+ j
  15.         },; M8 P; u1 |, \: v2 f
  16.         which{ d+1.0==1.0, l=0,
    % ?' }' O! Y! C; C
  17.           { if{ (js[k]!=k),
      ?" v  a- l$ L* b
  18.                 i=0, while{i<n,
    5 K9 o* N- S% N- q
  19.                   t=a[i,k], a[i,k]=a[i,js[k]], a[i,js[k]]=t,
    * b% D* [# V9 m( R
  20.                   i++5 r/ I1 `3 v" z% I- W
  21.                 }' e, L' {) s! S: Z/ n
  22.             },
    : e2 h) j9 p" _) W* R. {7 T
  23.             if{ (is!=k),
    1 w1 k3 i' j6 u* N! b- y( E
  24.                 j=k, while{j<n,) m+ B: `8 ^% P# v. g- `. \% `. ]
  25.                     t=a[k,j], a[k,j]=a[is,j], a[is,j]=t,$ \, M9 y& A. B4 i: D
  26.                     j++
    % l% z4 D+ e. a; W, D
  27.                 },4 `$ Y4 k% ]% C( w
  28.                 t=b[k], b[k]=b[is], b[is]=t
    ' k# v, p' [$ v# e+ q! J
  29.             }# u5 q% p" `+ ]' R
  30.           }0 p# x5 W) H8 y* h; s
  31.         },! \" n. A, b) G( M7 z
  32.         if{ (l==0),
    6 ~! O* C( O+ z6 E1 G& `
  33.             printff("fail\r\n"),
    7 W% q4 v3 m% q
  34.             return(0)
    $ x5 a' F, X5 w1 n  Z& u: A6 G4 z+ {
  35.         },2 y% c0 e" [  j: K2 d
  36.         d=a[k,k],
    : E1 z4 U- j, Z& e
  37.         j=k+1, while {j<n, a[k,j]=a[k,j]/d, j++},
    6 m4 u- j- e( a& `. L
  38.         b[k]=b[k]/d,* ^: l" i" a0 L" ^) V; D. G; b
  39.         i=k+1, while {i<n,
      w5 ?0 W! ?2 _( a
  40.             j=k+1, while{j<n,6 j% k" v: \8 x3 Y
  41.                 a[i,j]=a[i,j]-a[i,k]*a[k,j],  k/ ^7 s) ^" T: j" i3 `
  42.                 j++/ I+ ~& ^+ k+ g! h! a
  43.             },
    / l/ B! J; ~5 M
  44.             b[i]=b[i]-a[i,k]*b[k],
    % |% e. `, R9 P+ w* W+ X" G
  45.             i++
    8 x+ U  L" ?9 h, j+ h% I0 n/ T$ m
  46.         },1 e1 n: w1 \0 _0 g5 Y/ {
  47.         k++" T7 p' b, W/ n- |0 P/ F
  48.     },
    : u5 b* @+ P0 T6 d/ x# O
  49.     d=a[(n-1),n-1],! f1 s! o8 Q$ n2 l2 {8 V# M
  50.     if{ abs(d)+1.0==1.0,5 Q( g- F8 z8 V$ e# v
  51.         printff("fail\r\n"),' V$ L0 F( @6 h. z  {
  52.         return(0)$ g7 j+ q8 o; r2 w7 g" S( V
  53.     },8 T7 l' |1 q0 M
  54.     b[n-1]=b[n-1]/d,
    ' Y. _2 k- i- F, P+ G" R  }  D
  55.     i=n-2, while{i>=0,
    % C* ?- S3 {: m* q* h
  56.         t=0.0,$ l  g3 f( J0 V4 i$ z
  57.         j=i+1, while{j<n, t=t+a[i,j]*b[j], j++},
    1 Y7 y) e( a( T+ t
  58.         b[i]=b[i]-t,) b- U8 o4 S) y* C  e( g( t* X; ?
  59.         i--
    9 P' s: p( r) _5 @. N3 J
  60.     }," ?0 f" }, r; f% v; }5 y! ^- Z
  61.     js[n-1]=n-1,+ \3 [. |1 [9 n% ^0 |
  62.     k=n-1, while{k>=0,
    ; }7 F! i; f% h3 q0 J
  63.       if{(js[k]!=k),  t=b[k], b[k]=b[js[k]], b[js[k]]=t},9 R$ X& \, y- D6 R4 q4 n* N
  64.       k--7 A/ z% ^* y) A, j7 b
  65.     },
    / u4 O% b* c1 l" E* c
  66.     return(1)
    6 F' P, t5 \4 f
  67. };% m1 M& x4 ]7 N1 O! L' V: U

  68. 0 i- B* w4 q2 e2 ~
  69. main(:i,a,b,aa,bb,t0)=! Y6 I. ^! ~6 m( t" O
  70. {5 g, i9 f# C! E, C. [3 ~( \7 N
  71.   oo{a=arrayinit{2,4,4 :3 Y3 ~" ?( \5 x) M
  72.              0.2368,0.2471,0.2568,1.2671,
    - Y4 R! w% K9 @! a/ ?4 F% E
  73.              0.1968,0.2071,1.2168,0.2271,
    8 j2 Z; H2 d1 ~! V3 u
  74.              0.1581,1.1675,0.1768,0.1871,! a; D2 n. W& O* \3 ^3 v# T
  75.              1.1161,0.1254,0.1397,0.1490},
      t# n7 y+ A8 j5 u
  76.      b=arrayinit{1,4 : 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471},2 d  }5 |+ ^3 C' Q! A
  77.      aa=array[4,4], bb=array[4]& e: d4 `2 `- a" S7 E+ A7 o
  78.   },8 C! i7 I: X' z$ v( J% `
  79.   t0=clock(),! f  h2 r/ P- w$ i$ {4 x; y
  80.   i=0, while{i<10000, aa.=a, bb.=b, agaus(aa,bb,4), i++},
    8 L; ~) H2 x8 A$ C; U
  81.   outm[bb],
    7 i, g. ~8 v) O; j8 n2 \
  82.   [clock()-t0]/1000. x. u, e% r4 Y* a7 |# Z# H' }9 S
  83. };
复制代码
结果:% ^+ Z+ s1 A. z4 D) @: f" U8 T- A
        1.04058       0.987051        0.93504       0.881282
! a" F6 y- h' q) z5 i& Q8 z4 V4 u  b6 d. b/ ~, t3 F
2.1259 N5 s. I; V1 h2 [; J" y) T
4 ^- b% Y/ @. o
Forcal用函数sys::A()对数组元素进行存取:
  1. !using["math","sys"];8 l4 F6 E) Y3 f' [( T" w; k5 W; ]7 p
  2. agaus(a,b,n : js,l,k,i,j,is, d,t)=) C! V; b5 ^/ }' i, G9 O3 e9 e
  3. {' N; v  ?3 A" R# r
  4.     oo{ js=array(n)},
    : J* g! Q  G( u- C
  5.     l=1, k=0,
    6 g2 v+ u; m2 `5 Y) r* M
  6.     while{ k<n-1,
    ( S4 H6 B* G( V$ s( h9 T
  7.         d=0.0, i=k,! j- \# \' k( }/ M- j
  8.         while{ i<n,& G  j; \, m- h- v
  9.           j=k, while{j<n,3 x. T+ W7 X/ H
  10.               t=abs(A[a,i,j]),
    ! h! w+ K( K$ |1 `; ]
  11.               if{t>d, d=t, A[js,k]=j, is=i},3 e( }6 X( x4 E# U3 a
  12.               j++
    3 ~, A7 E. O9 z% ]2 h
  13.           },
      H/ ~3 N& u" D9 e. x
  14.           i++
    6 N* ?( L$ A! l
  15.         },3 ^9 m& Z# m4 [/ {8 y: s! s! ?
  16.         which{ d+1.0==1.0, l=0,
    & f/ l. d: {2 Y# Z
  17.           { if{ (A[js,k]!=k),& n9 w; j$ M1 T1 I  \$ e
  18.                 i=0, while{i<n,+ ]6 |1 p" A( z! M) k' {
  19.                   t=A[a,i,k], A[a,i,k]=A[a,i,A[js,k]], A[a,i,A[js,k]]=t,
    ; E# s0 ~' c8 g: n4 C* b" c
  20.                   i++
    + H0 g2 D* H5 a; |$ t2 H
  21.                 }3 q; A6 ]  P* I$ S
  22.             },
    4 v5 Z$ }6 A/ X3 v  H
  23.             if{ (is!=k),& p+ f5 j2 u& F9 y. ^' C4 ]2 X: q
  24.                 j=k, while{j<n,
    + E' ^; `7 E* g+ ^9 s$ i; e
  25.                     t=A[a,k,j], A[a,k,j]=A[a,is,j], A[a,is,j]=t,8 a* B5 n. s, M; f  D
  26.                     j++$ }* w- ^" Z/ H  L) y
  27.                 },4 X; T& z  L" l4 x- Q$ d, e% J- G
  28.                 t=A[b,k], A[b,k]=A[b,is], A[b,is]=t7 `, \9 ~- m! j! S- p+ O+ D: K
  29.             }: @) J* `5 S9 q. J( i
  30.           }* f$ \+ z+ W" @* G2 r- E
  31.         },
    / B; O& n0 R# M' m# i+ V
  32.         if{ (l==0),
    3 w1 x8 \, d3 Q) ~7 k/ u) [7 N
  33.             printff("fail\r\n"),
    . s/ s5 b. Y7 B& Q2 C
  34.             return(0)
    % ?2 N6 Z& h4 K
  35.         },
    / W+ ]9 M# {% V" X/ F
  36.         d=A[a,k,k],
    : e! B% f2 a4 }/ c) }
  37.         j=k+1, while {j<n, A[a,k,j]=A[a,k,j]/d, j++},/ F1 K! k, P9 d9 f8 A# o
  38.         A[b,k]=A[b,k]/d,
    * n) _2 a) w$ X
  39.         i=k+1, while {i<n,/ L7 }' A% n; A' |2 J* f
  40.             j=k+1, while{j<n,
    * F; e- F( [" @5 W% m" G
  41.                 A[a,i,j]=A[a,i,j]-A[a,i,k]*A[a,k,j],3 d" `' X- l# L7 @+ x- G) |+ e
  42.                 j++
    8 e+ u: i6 J# V* \- |$ @' M
  43.             },* b9 L9 k- |. q/ y4 `
  44.             A[b,i]=A[b,i]-A[a,i,k]*A[b,k],
    " t8 G7 B* W* i0 A6 d
  45.             i++4 ?9 h) o* V* y2 y4 k, X
  46.         },. g- b* i6 B% f5 i1 w
  47.         k++  H/ C. W6 t7 _8 J$ G9 z: k
  48.     },: S8 X. \% A8 f: w: r9 Z
  49.     d=A[a,(n-1),n-1],
    * [8 p( `+ o  J6 K2 B5 j
  50.     if{ abs(d)+1.0==1.0,$ ~# @9 r! z' e  g
  51.         printff("fail\r\n"),
    , \5 H! J4 r, B: G) h
  52.         return(0)
    1 N1 d- s) T9 H# [$ `8 ?% V) Y
  53.     },
    ' w- ^( u# q" x; Z. B6 r
  54.     A[b,n-1]=A[b,n-1]/d,
    & x. V, a& ]3 r# f
  55.     i=n-2, while{i>=0,
    ) n7 _) T6 g* s0 ^  k
  56.         t=0.0,) ?7 l* n3 {) {: d" a/ C5 Q; y" `
  57.         j=i+1, while{j<n, t=t+A[a,i,j]*A[b,j], j++},
    / E1 B, i1 p3 q: D( z" ?6 m' W9 M& m
  58.         A[b,i]=A[b,i]-t,) c# i" k0 Y$ U# j8 _( }
  59.         i--& i* n- V& u8 `6 N4 M5 w7 q/ [
  60.     },0 \9 }" t6 L) F" o& o5 ]
  61.     A[js,n-1]=n-1,
    , |1 I7 s( _0 X6 ?. k& x
  62.     k=n-1, while{k>=0,
    ( x9 m+ q7 @  f* z9 @* s( Z# 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},, T6 w' W1 g- J. N( @
  64.       k--
    - z  f6 ^' h# a6 |
  65.     },
    : U, ^5 M7 {) s2 l8 }6 e$ S, S
  66.     return(1)8 |7 f0 b: b4 O  ~
  67. };
    % R3 {, J4 p6 N7 O/ ^3 b
  68. & v$ j( P& q0 x3 w4 }2 J
  69. main(:i,a,b,aa,bb,t0)=7 u8 t% s% C5 Z5 V; [+ L- v3 x
  70. {
    8 a# b. L0 a* m! V, [8 R
  71.   oo{a=arrayinit{2,4,4 :
    ( s' U1 k; O) P+ @  r$ ^8 }
  72.              0.2368,0.2471,0.2568,1.2671,
    5 a, f  k: Z$ l4 z. i! f% }  w
  73.              0.1968,0.2071,1.2168,0.2271,8 n, F5 v- d( b* G! \
  74.              0.1581,1.1675,0.1768,0.1871,
    # j! p' [0 [! l! Z6 Z* w# m6 V
  75.              1.1161,0.1254,0.1397,0.1490},
    , J5 O8 {& A* U! q/ d$ }  A
  76.      b=arrayinit{1,4 : 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471},
    ; F3 _' x) X# Z7 W
  77.      aa=array[4,4], bb=array[4]2 Q- x$ x( q; s1 _7 p) }, N
  78.   },/ m* c  M! s8 ?0 E# E1 F) w. W* K" V) V
  79.   t0=clock(),' W% n* e$ D# ^" }
  80.   i=0, while{i<10000, aa.=a, bb.=b, agaus(aa,bb,4), i++},
    3 r- F) U: X' Y5 x) q
  81.   outm[bb],
    & }# z, c) F' }( @- G0 D6 h
  82.   [clock()-t0]/1000/ s; J4 e' H9 |, x
  83. };
复制代码
结果:
  n' T4 P$ b* `% E& b' b$ r        1.04058       0.987051        0.93504       0.881282
6 j9 Z( l% _' h# H& I- J" e/ L9 G) X+ g) ?0 b% S8 K8 ^
1.454$ l. F; I! c) n( R! n

0 }+ B, c4 I4 _# I- S----------
6 x1 N' e" ~' ]9 z; I0 ~1 P) Q
1 }: k  c6 Y+ G; T; x可以看出C/C++、matlab、Forcal耗时之比为 1 :25:68 (Forcal不使用函数sys::A())。. q0 t# Y+ [: K
可以看出C/C++、matlab、Forcal耗时之比为 1 :25:47 (Forcal使用函数sys::A())。/ h" k7 g" h9 i3 ]2 p
% g( }  T. E9 S9 \' k# 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- a  U' {' v% q: ^; W% n
4 }) Y  M+ ~$ U% o+ ~- s2 ]
C/C++代码:
  1. #include "stdafx.h"# W. n; S0 N' i( b1 e0 I& e: L0 D
  2. #include <stdio.h>
    # k* q0 |- w9 q/ }* j2 n% m
  3. #include <stdlib.h>
    7 {: G9 |$ L  {. ?! D* }
  4. #include "time.h"# I9 r3 c& d& E7 E2 Y5 M9 X  |
  5. #include "math.h"
    1 ]3 y3 R7 Y$ A' \+ O5 F! j
  6. 7 c0 j( ^, f  ]6 P4 M% m  o
  7. double simp1(double x,double eps);
    ( d. Y, c; U" x; M" {2 L
  8. void fsim2s(double x,double y[]);
    7 ^8 t- ~$ [& P6 M
  9. double fsim2f(double x,double y);
    : X7 J, R% x: w/ \0 z: M1 @) R& V
  10. 7 U& U: }$ G) n& L
  11. double fsim2(double a,double b,double eps)  W7 x- u9 S0 |6 @, ?5 u
  12. {3 t; e  _4 D+ N' e7 z; ?
  13.     int n,j;
    , j4 m3 ], X0 c) ~' P7 \6 T
  14.     double h,d,s1,s2,t1,x,t2,g,s,s0,ep;* b; |) ^1 C1 p
  15. 5 q7 l, \$ t! t9 x
  16.     n=1; h=0.5*(b-a);
    ' \9 n" s: D9 B& G) G8 [
  17.     d=fabs((b-a)*1.0e-06);
    # {/ @9 I; Z3 x3 x( p  k/ N  S- x
  18.     s1=simp1(a,eps); s2=simp1(b,eps);- s- Q2 ]. e6 a; ^
  19.     t1=h*(s1+s2);
    * h% a1 m4 t' m7 l3 W, L- J' Q4 B! V
  20.     s0=1.0e+35; ep=1.0+eps;$ }  _" n' Q7 t5 e4 ^+ w! m) R" Y
  21.     while (((ep>=eps)&&(fabs(h)>d))||(n<16))) [# D  ~5 r1 O0 J  N
  22.     {
    6 O" q! ?8 y! U6 j# t
  23.                 x=a-h; t2=0.5*t1;
      n5 R8 J% {6 f. K. P" k
  24.         for (j=1;j<=n;j++)+ _5 M; p; h1 a2 N
  25.         {
    7 F( R0 E' ^! o
  26.                         x=x+2.0*h;) ?! j4 w! P( u, e/ J
  27.             g=simp1(x,eps);( b2 u# c3 ~- k  Z+ S. H2 A( ?
  28.             t2=t2+h*g;% C5 Z' R% @+ z- ^; ]
  29.         }
    - G5 H1 j) C" K! |# Y/ @
  30.         s=(4.0*t2-t1)/3.0;
    & y2 r5 a" M2 l7 _2 z
  31.         ep=fabs(s-s0)/(1.0+fabs(s));$ y& H9 i% q" E, ?5 e! a0 N  v. v
  32.         n=n+n; s0=s; t1=t2; h=h*0.5;5 a4 C2 @9 _5 h
  33.     }
    5 f2 S4 F2 L' v' S! T8 x1 l
  34.     return(s);& P* d1 B; d6 Q, }
  35. }  P, L. ^- a: M0 x) o2 V) Q- w

  36. , X$ E  K& d; I$ o! N, e
  37. double simp1(double x,double eps), M2 P0 `* N$ S( U; h6 `8 P, q
  38. {- x; x# ?! k0 u2 N( U% {
  39.     int n,i;9 |, a0 N: z+ d. b
  40.     double y[2],h,d,t1,yy,t2,g,ep,g0;& E& Z+ J1 C9 @+ e$ @

  41. % R3 `. Q$ l! j; r# q
  42.     n=1;# L+ ]2 x1 v: M5 f: I; @, O
  43.     fsim2s(x,y);3 ^. j, F( G1 U) m; f$ M
  44.     h=0.5*(y[1]-y[0]);
    ! c- Q; P3 {! W' a
  45.     d=fabs(h*2.0e-06);
    7 f; J5 Y( Y: m& ?2 S* I
  46.     t1=h*(fsim2f(x,y[0])+fsim2f(x,y[1]));- R1 c4 V+ {( j. d7 g* B3 l( a
  47.     ep=1.0+eps; g0=1.0e+35;
    . n# a$ Y4 t$ S( h% B# U
  48.     while (((ep>=eps)&&(fabs(h)>d))||(n<16))
    9 n4 r5 K6 i  b# X! U9 C6 Q. E
  49.     {
    , a0 h! o) e( E$ c
  50.                 yy=y[0]-h;
    3 `: H) B9 M7 h
  51.         t2=0.5*t1;/ p# G9 y3 W6 I# Z/ {
  52.         for (i=1;i<=n;i++)0 w; d) ^$ m" |. [- F' z1 p
  53.         {1 @* {. Z  d$ \& Z) h# P( J) c1 h
  54.                         yy=yy+2.0*h;- L6 T+ l0 @% H- P
  55.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy);
    : H( g* J! T4 A0 X
  56.         }# |* v( K  F' R# F) P3 m$ v, `3 @
  57.         g=(4.0*t2-t1)/3.0;4 j$ b, R3 F" ^/ ?
  58.         ep=fabs(g-g0)/(1.0+fabs(g));7 Y: G) p- l  s4 T& ?
  59.         n=n+n; g0=g; t1=t2; h=0.5*h;! w1 c8 h/ v( \" s, M, {; n3 n
  60.     }" t$ P4 E! x: M/ l" `8 h" Q
  61.     return(g);
    : w/ n- ]4 s  @% d9 i
  62. }
    ( h( O8 [& U: |, ^
  63. 1 S; Y$ ]/ Y/ [
  64. void fsim2s(double x,double y[])/ i% {* w. l" K5 p; E
  65. {
    % S9 o- A! G  Y+ x! q: J
  66.         y[0]=-sqrt(1.0-x*x);
    ( O& W" @. f  H9 V8 y
  67.     y[1]=-y[0];
    ; T# W% O: c0 N. I
  68. }- M7 R1 L# b% p( d! x! P* {

  69. / o8 e; M( T4 r
  70. double fsim2f(double x,double y)
    , o* W# M* K) {8 f: o' M; q% B* G
  71. {7 c+ H: H8 ?& V, R
  72.     return exp(x*x+y*y);% F6 G1 b' b, t3 H. K1 }
  73. }
    5 ~5 x4 U  G4 y3 e0 P' D( E9 _; V3 Q

  74. * G% Y4 g+ q: u8 F
  75. int main(int argc, char *argv[])
    2 R" V3 Q1 K, s- p
  76. {
    6 {; ?! r/ R4 L1 |6 W" }* F
  77.         int i;% a; v) ~* R2 F7 N' X, Y3 `
  78.         double a,b,eps,s;- y/ |7 l) j; Q/ ?1 X
  79.         clock_t tm;* t1 G- P8 f# U- \) p) E6 ?. Q. x
  80. / Z( E+ w3 v* F, L: V( M
  81.     a=0.0; b=1.0; eps=0.0001;
    6 q5 q7 a" A' s2 o
  82.         tm=clock();) J6 x7 `$ w; M$ R+ t( o
  83.         for(i=0;i<100;i++)0 {3 M9 W7 D3 u' x! E* g
  84.         {: @, h& I. P- ?6 b$ `
  85.             s=fsim2(a,b,eps);1 S, O! w! y4 [/ d/ B
  86.         }0 r# |3 R* B' N, K+ w9 z# \
  87.         printf("s=%e , 耗时 %d 毫秒。\n", s, (clock()-tm));
    # A' ?4 m# m% w0 K  D" t. `, z/ t
  88. }
复制代码
结果:
% v: H* m+ E0 W3 C7 ]" Q- {' Ns=2.698925e+000 , 耗时 78 毫秒。3 b& G: ^. ~6 O+ T- ]& W- C7 ~. ?% S! y: D
) }# G! B6 `* a4 k
-------" U( a5 F! D( K: K7 n& s

/ _* o4 k4 P( L& y. Lmatlab代码:
  1. %file fsim2.m
    ' n' u. _8 x! ?. W+ J1 ]
  2. function s=fsim2(a,b,eps)) t. g' v7 u/ t8 G- j
  3.     n=1; h=0.5*(b-a);
    7 a6 d" o  O" T. ^! V  `
  4.     d=abs((b-a)*1.0e-06);
    % [1 @" q, m" T/ @/ h
  5.     s1=simp1(a,eps); s2=simp1(b,eps);( d- F/ y% Q- ?8 N( r  P
  6.     t1=h*(s1+s2);
    3 \& {: R4 n! _+ ?1 g* d3 u
  7.     s0=1.0e+35; ep=1.0+eps;
    ! g5 E/ ?0 e! x8 w+ A
  8.     while ((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16),$ W' @4 n8 N7 a. d1 a: Z4 Q
  9.         x=a-h; t2=0.5*t1;: ]# E& e  L- l/ A
  10.         for j=1:n
    0 M' U+ N: [) b/ e8 I3 x9 T. C
  11.             x=x+2.0*h;
    " Z, a! ]3 H, y  j- e! z5 \2 L
  12.             g=simp1(x,eps);
    ( V+ c8 e+ x  O% }/ \. }$ F
  13.             t2=t2+h*g;8 ~9 c4 Y5 |1 Q3 X
  14.         end) R1 j. L1 F" |# \( Z% e
  15.         s=(4.0*t2-t1)/3.0;
    % U5 v' I/ H! k5 r
  16.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s));; `" T3 K1 _  h
  17.         n=n+n; s0=s; t1=t2; h=h*0.5;1 _: r5 f. r* Z9 W. J( p
  18.     end& ^9 h2 z& x6 I0 O8 m2 G  ~
  19. end
    " B# |& {2 b7 E5 r1 x

  20. . B& k: _# _2 A9 l7 i; s1 Z
  21. function g=simp1(x,eps)
    , b. \9 {5 @% k3 G
  22.     n=1;
    - ~  m5 ?0 h- C: ]5 B; d# [
  23.     [y0,y1]=f2s(x);5 [& \3 B. v- M$ x
  24.     h=0.5*(y1-y0);5 f1 S/ I, \9 N' a' z. r" F# y$ l2 ]
  25.     d=abs(h*2.0e-06);) T4 J, y, f5 `  i# I4 C' F( p/ {
  26.     t1=h*(f2f(x,y0)+f2f(x,y1));
    1 r3 i  G5 Y6 ~+ R
  27.     ep=1.0+eps; g0=1.0e+35;
    % }3 i9 a" ^, Q7 C& r% x
  28.     while (((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16))
    , v$ B  N1 c" m$ L# \: A
  29.         yy=y0-h;3 H) ~  ^# W6 u$ B
  30.         t2=0.5*t1;
    # D, b; X* i2 m9 A. q' F; b/ N
  31.         for i=1:n
    8 ]7 M: J* r1 e. F0 G7 g3 B
  32.             yy=yy+2.0*h;
    & v$ _! t7 M7 H, X$ {! M" t6 n
  33.             t2=t2+h*f2f(x,yy);
    ( C' D2 I' S( C1 M( m6 P
  34.         end
    ) s1 @6 a5 J0 ?! s+ `9 v
  35.         g=(4.0*t2-t1)/3.0;# l: I' R& K& _9 @' b
  36.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g));2 w8 I! _) z; o  M2 u
  37.         n=n+n; g0=g; t1=t2; h=0.5*h;
    + `3 ]* d4 @, ]5 s" z4 w; F
  38.     end
    2 ~. d) l. p0 ~1 j. g$ ?0 Q
  39. end
    / i9 _; O. b  g6 L/ @
  40. ' t# t3 }; @3 i+ k/ }
  41. %file f2s.m, x) B- J& t: ~9 v$ s6 v( J
  42. function [y0,y1]=f2s(x)
    3 y" r5 r& i9 ~9 n* L. n
  43. y0=-sqrt(1.0-x*x);
    1 Y- `  G* U( V2 A4 |7 Z: k0 a
  44. y1=-y0;
    ' m$ m3 E8 z7 v2 i
  45. end7 b! s  c% M5 s4 a4 [3 P

  46. ) T/ k: T# T  w& y1 U% t9 g" u
  47. %file f2f.m. o- ?2 ~* F/ ~4 w  \1 j5 }- D
  48. function c=f2f(x,y)" T! _4 n, W2 |
  49.   c=exp(x*x+y*y);
    2 G, b  O3 d! {1 D
  50. end
    5 r% C, ~9 T  o6 p7 k7 c3 W' B

  51. . G3 C3 R( ]; I3 V5 L) M
  52. %%%%%%%%%%%%%' X  z; L4 o# Y* I( j* Q
  53. & Z* `" H6 k1 ]( a$ ?0 w& F4 l
  54. >> tic. h6 I, g5 R5 f+ T9 }4 ~
  55. for i=1:100
    7 V. w/ ?) l: ~: J, O0 Q6 e
  56. a=fsim2(0,1,0.0001);' B4 {: ^1 ~; L0 x) a
  57. end
    6 @- G- V. y: X" a9 R2 D  i) H
  58. a- m" ?4 j  [$ i" g' z
  59. toc
    ( k* J* E; s+ C; U: z) {
  60. ; w: i  g3 g- N# U4 a6 \
  61. a =+ k* D% F3 E( Y" E; f

  62. # M, x  Q3 g: x* H1 V7 G" N
  63.     2.6989
    ) x7 p0 N5 L7 O) h) T* x) A# y
  64. - i& q& l# p0 d) ?
  65. Elapsed time is 0.995575 seconds.
复制代码
-------
$ ^! U# l; u8 w
; h" R$ {) j! k- _. A9 MForcal代码:
  1. fsim2s(x,y0,y1)=& m) s0 L- h" e) ~7 R% s
  2. {4 i8 O8 i4 F, s) Y5 t8 \  K
  3.   y0=-sqrt(1.0-x*x),; q8 i4 C" g) V. v- n/ U4 t( |3 Q
  4.   y1=-y0
    3 L* }% G' a* z6 H8 @2 Q
  5. };, t' v! u7 z0 z
  6. fsim2f(x,y)=exp(x*x+y*y);
    ! D' p; I% r2 O& d, S4 \
  7. //////////////////7 q2 A9 u) m# U' x! P+ i
  8. simp1(x,eps : n,i,y0,y1,h,d,t1,yy,t2,g,ep,g0)=% |3 v9 ]  P8 r9 M4 q6 T' r
  9. {
    / M; B; |' Q- f5 T2 D
  10.     n=1,
    ) _1 i" z0 w6 J2 R- M9 L
  11.     fsim2s(x,&y0,&y1),) L; e- j8 J8 c" C
  12.     h=0.5*(y1-y0),* L" D% x+ d- n2 c
  13.     d=abs(h*2.0e-06),
    2 ^& ?9 q3 u9 h  G( }& z$ i0 q- a
  14.     t1=h*(fsim2f(x,y0)+fsim2f(x,y1)),/ e0 q" C% _3 I2 p% V
  15.     ep=1.0+eps, g0=1.0e+35,
    9 f2 y4 X# n0 e% J; Q2 i) G
  16.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),3 p& y" A6 q  f; k4 C/ q9 Z
  17.         yy=y0-h,/ j: C. |/ h, b- \, i
  18.         t2=0.5*t1,- j! l  }6 U6 ^% g1 N3 X
  19.         i=1, while{i<=n,
    ! B4 _# q* ^* ?2 m8 E
  20.             yy=yy+2.0*h,1 L9 b+ v9 Q' h) n* i* k
  21.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy),
    ) w* I4 _  @, m0 m+ B
  22.             i++* D! m/ n  d6 _) \" r4 T7 S. m
  23.         },; g# J  x' q/ Z8 ?2 r! c) \4 p- n
  24.         g=(4.0*t2-t1)/3.0,
    $ T6 O7 G# y5 H  g* p% Z' K' ^! _0 v
  25.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g)),
    - P% _7 p0 b' f# `
  26.         n=n+n, g0=g, t1=t2, h=0.5*h
    6 j2 T% V0 {4 H1 H
  27.     },
    $ e$ j- ]. H, r; i/ d! ~9 h+ x
  28.     g
    7 E% H4 y6 s! r( n# y
  29. };
    % s' M& h2 U/ n, ]; ]: J' H8 s
  30. ' l  b4 c5 ?" B4 D3 Q
  31. fsim2(a,b,eps : n,j,h,d,s1,s2,t1,x,t2,g,s,s0,ep)=0 k8 K3 u: ?* E6 w% f; {
  32. {
    / a1 y. f/ y* V4 K
  33.     n=1, h=0.5*(b-a),: c0 V5 \0 g7 Z- j% E; y
  34.     d=abs((b-a)*1.0e-06),& x0 n* K8 ~1 X+ Z! o* h$ \
  35.     s1=simp1(a,eps), s2=simp1(b,eps),
    4 b; b0 b" T  L6 {2 ^4 \
  36.     t1=h*(s1+s2),/ Q) E# b" d6 x
  37.     s0=1.0e+35, ep=1.0+eps,
    3 ]& i0 s% O( [# p1 w! Z
  38.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),
      V$ j! P9 d  V7 j
  39.         x=a-h, t2=0.5*t1,
    $ r3 i" l5 \) Z: h6 M: p
  40.         j=1, while{j<=n,
    5 N# M+ ~- ~4 M* i& B$ F
  41.             x=x+2.0*h,
    " {* ]: b% G+ l0 O# \! U- G
  42.             g=simp1(x,eps),6 o# ?" b8 x: r  G
  43.             t2=t2+h*g,; w- `0 v! i6 {( x
  44.             j++0 [  u# d7 N+ i- B# V! _
  45.         },; m5 m, E: |6 G* l3 I
  46.         s=(4.0*t2-t1)/3.0,/ U2 G& a# ~4 ?" z# J
  47.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s)),
    4 F* x& G" K+ k" S8 M6 o; h* p1 ~
  48.         n=n+n, s0=s, t1=t2, h=h*0.5& e" @8 @0 v8 J2 z- U
  49.     },! m- L+ l) s2 }% C
  50.     s- j) h5 N, b" N# p
  51. };. T5 g7 [( f0 j+ P8 _! v
  52. 9 y8 X* [3 I2 d0 Q, C5 }
  53. //////////////////6 n1 S- K5 {& f, S: t% _! r
  54. 3 u! u& y3 l& q1 ]  t& A( c
  55. mvar:
    ) ?+ f6 C6 o8 q: l: H$ \% ?  J
  56. t0=sys::clock(),
    * z/ v+ b6 L, v/ y8 f7 }  d
  57. i=0, while{i<100, a=fsim2(0,1,0.0001), i++}, a;
      Z8 y/ R9 N# U# `0 }2 e% m4 E0 S  \
  58. [sys::clock()-t0]/1000;
复制代码
结果:
0 D5 ~) m) u, `" v( w+ z' [% i' n2.698925000624303
  i3 k' V3 n/ p# ]9 L  b3 q# w0.328( G& b7 t- }7 G* _
2 }# W$ z) I) D" i& ?7 G( T
---------
) m8 A1 {9 q# o5 r6 p1 L$ K6 k- C" a" H: W
本例C/C++、matlab、Forcal运行耗时之比为 1:12.7:4.2 。
) c1 A( V' M5 G# I* [/ b" x4 @* E* s$ [( f. n" E: P4 U1 J# r  z
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。) e' l: X6 e4 O

1 P) f/ y3 G4 v) c$ x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8 b* a2 T: ], R$ [/ n

/ `' H5 @$ V% [5 `; L1 A" ?' A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。
& z* e+ z0 B9 U# e6 E' h6 P7 m4 I
3 |& _: U: j/ \( g. \不再给出C/C++代码,因其效率不会发生变化。
( Q9 L9 ^: N4 ^( i" h; S- d% `; K* _' r8 Z6 {% @
Matlab代码:
  1. %file fsim2.m
    6 Y# \: W* V" O$ t, y7 u/ c4 O
  2. function s=fsim2(a,b,eps,fsim2s,fsim2f)
    5 k; p3 p! ]% C5 j: U7 J7 x
  3.     n=1; h=0.5*(b-a);
    ; _; y7 Y5 B: C' J
  4.     d=abs((b-a)*1.0e-06);
    9 U# Y8 L- S- D3 x6 T1 D2 E2 t
  5.     s1=simp1(a,eps,fsim2s,fsim2f); s2=simp1(b,eps,fsim2s,fsim2f);2 A2 B8 f& p5 }* Q4 L
  6.     t1=h*(s1+s2);4 D; \6 C0 ~8 y6 @) c6 n
  7.     s0=1.0e+35; ep=1.0+eps;( V9 U4 n) s" k1 S1 [6 j, R
  8.     while ((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16),
    . q' `% x" p4 f: h
  9.         x=a-h; t2=0.5*t1;
    ; `, A' O0 X, b  v1 z
  10.         for j=1:n
      o  L8 _" H- U: K( z& a) S
  11.             x=x+2.0*h;) G7 \' `. V8 [/ t5 @
  12.             g=simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f);
    % F3 [& h  x& H5 F7 |0 k. n1 M# r
  13.             t2=t2+h*g;
      _0 s4 M  {! ^3 T+ K6 g% M  T
  14.         end# @, d5 H. L4 c' X
  15.         s=(4.0*t2-t1)/3.0;
    ; Q* \6 ^/ o4 F2 G0 Y/ c: L1 V
  16.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s));
    # {4 c1 F4 y4 u9 A" E
  17.         n=n+n; s0=s; t1=t2; h=h*0.5;$ D) v4 a; E& X6 o
  18.     end! X: k2 b- w- w
  19. end
    % B  f2 y& C% c

  20. ' p& ?( X6 O3 W* c
  21. function g=simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f)" w: X% w, @0 a7 r# ?  M
  22.     n=1;
    9 d, c* ~* b$ x* ]
  23.     [y0,y1]=fsim2s(x);3 f4 b3 o5 S! M+ j& I. z" [
  24.     h=0.5*(y1-y0);% J! v8 w; X8 ]. `  X+ I3 W) O
  25.     d=abs(h*2.0e-06);( U# @, a0 @2 |" J6 o: T: B
  26.     t1=h*(fsim2f(x,y0)+fsim2f(x,y1));1 W* Y! Z0 S: K0 u
  27.     ep=1.0+eps; g0=1.0e+35;! z4 D. u  h1 T" \2 m4 S
  28.     while (((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16))
    . |" G  v' E/ [  z# o
  29.         yy=y0-h;# S4 ?. K$ s% t4 u8 M6 h
  30.         t2=0.5*t1;# p6 |/ X: q* q4 S0 W* C: T
  31.         for i=1:n
    0 w0 V6 o! C& ^) s  T
  32.             yy=yy+2.0*h;1 x) W) _5 d, J- d2 W% t6 {4 j& ~
  33.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy);2 _4 ~1 k' Z! Q
  34.         end
    8 |( v* m/ v" A
  35.         g=(4.0*t2-t1)/3.0;+ }3 c( ^# _% w4 A) U" z( P
  36.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g));) X$ A; p1 P- W, Z" o8 b
  37.         n=n+n; g0=g; t1=t2; h=0.5*h;
    ) y% q+ E& j; E4 {% g9 _$ |
  38.     end
    2 [8 a: _5 b9 V0 W
  39. end, N; U! \6 \4 c" n
  40. 9 x! |6 K& e* j
  41. %file f2s.m& ~2 c7 {" c* J
  42. function [y0,y1]=f2s(x)7 k( k# _4 D' Z  V
  43. y0=-sqrt(1.0-x*x);' K0 ]% R- D0 G  G$ ?
  44. y1=-y0;
    . q* k2 q0 A- P1 D/ S& A
  45. end9 `& ^2 ^7 Y5 k, y( ]9 F5 K) g8 _

  46. 5 i1 ?5 W$ x4 k- l
  47. %file f2f.m2 u1 ~/ U& u# q' E" I" a
  48. function c=f2f(x,y)
    7 T. d9 ]+ U  E* s0 b5 Q' u! O& c
  49.   c=exp(x*x+y*y);
    4 T0 N5 c/ P% k: e  l) |& b# y
  50. end
    ! j; O. R! ]. w  d2 T! @2 q

  51. 4 q2 \4 U2 _9 G. `4 W
  52. %%%%%%%%%%%%%%%%9 b0 T+ z5 Y9 Y, i$ O7 J1 T, _# d

  53. - |& ^3 e5 L2 M6 y3 E- j, t
  54. >> tic
    - @: a- J/ V+ [5 K  `/ R
  55. for i=1:100
    % s1 i1 ]$ y- {& T& Y
  56. a=fsim2(0,1,0.0001,@f2s,@f2f);
    ' t9 T* Y8 h" ]
  57. end
    ' ]* H$ _4 O) B8 ?5 O+ B% N
  58. a$ h0 g* F, c0 N; }3 Q
  59. toc
    6 V4 L) z' ^. z1 Z& G
  60. - \+ c1 z5 p# _# w: l- b$ D, n
  61. a =# }+ u/ c; K: p0 e+ I0 B+ X$ T

  62. 8 S  ~7 m$ V, K3 V/ l* r- e# C
  63.     2.6989
    1 M# a1 A" t! Q

  64. 7 Z1 \1 H" \9 c$ I! Y
  65. Elapsed time is 1.267014 seconds.
复制代码
--------
, @0 K# F* H" i/ i0 _9 D5 N* E2 U4 k4 k
Forcal代码:
  1. simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f : n,i,y0,y1,h,d,t1,yy,t2,g,ep,g0)=3 s* p! j) d+ j# a: `) O
  2. {. H' b2 R! \2 k
  3.     n=1,- q" O! u4 N2 e6 c1 W
  4.     fsim2s(x,&y0,&y1),5 p7 I3 a) f4 x( P! t3 Y, v% O
  5.     h=0.5*(y1-y0),
    , B; F0 i7 @, m6 V
  6.     d=abs(h*2.0e-06),
    1 `4 ?# ~: c' J2 s
  7.     t1=h*(fsim2f(x,y0)+fsim2f(x,y1)),
    0 ~& }1 d3 n# A1 ]; o8 x5 ^
  8.     ep=1.0+eps, g0=1.0e+35,+ M4 Q8 m9 Q0 p' e8 n; F- P8 z' ]* c
  9.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),
    * [1 u* \( c+ }! Q0 y: r7 A
  10.         yy=y0-h,
    + R' D& q, E4 G9 o$ ^
  11.         t2=0.5*t1,, X$ ^3 a- K0 L$ y7 C- f, D6 O3 f
  12.         i=1, while{i<=n,
      E" _  {( z, `
  13.             yy=yy+2.0*h,
    & v. H) J1 [1 e. W
  14.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy),
    - x& ~3 W+ `7 B7 a+ E
  15.             i++
    " Y2 n6 _- o1 X6 h+ X" U
  16.         },- h# \- y7 Q5 @* T9 h$ `; J
  17.         g=(4.0*t2-t1)/3.0,
    # F/ m! l: q/ L& Q/ L( w+ m
  18.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g)),2 ~3 C0 h& b2 W1 B$ F
  19.         n=n+n, g0=g, t1=t2, h=0.5*h+ o  O# D" K! W
  20.     },- H. s2 t' H* c* e
  21.     g
    ; k* b+ k# J% x) V3 d' k
  22. };/ K$ j6 U7 S9 d" Q; {2 x

  23. % L& R$ p  B8 i& _2 g, b
  24. fsim2(a,b,eps,fsim2s,fsim2f : n,j,h,d,s1,s2,t1,x,t2,g,s,s0,ep)=
      E) {4 D* r7 u9 ^7 Y: y8 D; E- L" n& W
  25. {
    ; ?$ ^. ]: h8 U% _
  26.     n=1, h=0.5*(b-a),2 l! [0 B$ D# f& G$ ]" t3 L+ S
  27.     d=abs((b-a)*1.0e-06),
    0 F( G, ^: O* ?2 y" Q
  28.     s1=simp1(a,eps,fsim2s,fsim2f), s2=simp1(b,eps,fsim2s,fsim2f),
    6 D! Z- \$ R6 p
  29.     t1=h*(s1+s2)," z1 i  _: B/ T+ c2 t
  30.     s0=1.0e+35, ep=1.0+eps,
    # H4 N) m( u, q
  31.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),. W0 O5 y: }( L) ^2 i
  32.         x=a-h, t2=0.5*t1,
    $ M/ _3 f8 V5 u: Q
  33.         j=1, while{j<=n,
    2 F7 }7 f2 ?  s* z5 J# Q
  34.             x=x+2.0*h,/ f) m/ t% ~6 s- x# B
  35.             g=simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f),
    9 ~* G: Q9 N# w; C6 l5 q9 s* x: B; m
  36.             t2=t2+h*g,
    & x2 N. ^1 i. y& v0 a" i# d5 J
  37.             j++
    4 X' S/ I! x% L. h
  38.         },& R' x- s7 a. w* T5 P* t
  39.         s=(4.0*t2-t1)/3.0,- U* x, a4 h# s9 Q
  40.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s)),
    ; y3 v# P. G5 N+ w$ H
  41.         n=n+n, s0=s, t1=t2, h=h*0.5# d* V& Q; a4 x5 S2 @. {+ m
  42.     },4 o, ^/ Y5 ~: P1 C7 D3 g( z' ^6 I
  43.     s
    $ v" e. p: f2 E3 I6 u; |6 F
  44. };: t* A% k$ k& s" o# Z) r
  45. " \, \+ j9 [7 Z) @$ w, v. g# b
  46. //////////////////
    0 u/ O0 V$ q8 b% ^8 k7 J( S
  47. / y# _9 ^0 v/ H' i: g' A; r  K
  48. f2s(x,y0,y1)=4 e: H, V2 x- y! i
  49. {" ^9 _# J; A7 R" ~: j' P! k
  50.   y0=-sqrt(1.0-x*x),
    - ]" T/ j" q' G; I4 U
  51.   y1=-y0
    1 i/ x5 F5 v7 T( R( C7 v
  52. };/ H( L& F3 }1 v5 q) o
  53. f2f(x,y)=exp(x*x+y*y);
    * ^1 \  W" z( O

  54. 3 c6 ]+ x, @  h  o0 A
  55. mvar:
    5 p- m$ l0 P7 |6 |
  56. t0=sys::clock(),
      V, Z! |" P5 y4 v  I+ e3 {2 t4 Z
  57. i=0, while{i<100, a=fsim2(0,1,0.0001,HFor("f2s"),HFor("f2f")), i++}, a;% w/ A/ A7 A& D7 W& D
  58. [sys::clock()-t0]/1000;
复制代码
结果:
4 Q1 }/ s! s$ Y. D4 ~& D( X- C* h2.6989250006243038 e5 H7 [+ o0 N
0.844' v5 T: _* j. H1 j1 e
8 M' T7 q/ ~+ d0 W! ?
--------
/ w7 U: C; v  y" o, b& T
( r- n0 Q% x4 `) E' ~本例matlab与Forcal耗时之比为1.267014 :0.844。Forcal仍有优势。
( \( j8 _; o9 ]; `) ?
( d, G+ H& v5 [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