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。
0 I) w! K/ ^* C7 W! y/ H7 ?. }4 m- _5 o5 U: N9 U
=============& |- ?' `( K- k. ]
0 @/ \% `1 u1 V8 T1 k
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。) `. v0 {& D- }* d3 |

3 R8 f. T( T: ~( T4 f. S=============" l- Y( L" c2 M. p3 e, c
0 [) i' D- [, l- V6 D0 W
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
) \0 `% L, b# }& {- n) v
2 b' \& W* z& ^* e, f) [: yC/C++代码:
  1. #include "stdafx.h"7 h( E7 g' F& A, x; d! V
  2. #include <stdio.h>* c- t4 G6 D; s6 c6 ?# }
  3. #include <stdlib.h>
    7 B5 w; [; o! H
  4. #include "time.h"  v/ b& Y2 ]: N: U, Q
  5. #include "math.h"
    * t/ f  C1 T: [) {1 ^

  6. % Z$ q( W" q  E* I' V
  7. int agaus(double *a,double *b,int n)# m( v% W0 F- c' G
  8. {' ]/ K* l% b* m
  9.         int *js,l,k,i,j,is,p,q;2 x* [' J/ h5 _
  10.     double d,t;
    + D, O/ Q/ T9 i3 r& Q+ J
  11.     js=new int[n];2 v2 G$ M  T6 }( O
  12.     l=1;% w9 B. n7 Y2 t% o$ Q# B7 V# L
  13.     for (k=0;k<=n-2;k++)
    % i9 \' `9 }# f2 w: I  b
  14.     {# d0 c8 T: E* Q% r! S, Z5 }: q
  15.                 d=0.0;
    2 G$ M% {8 Y0 o% i- q5 M7 }
  16.         for (i=k;i<=n-1;i++)0 a, R: p/ Q. f, s. F) g
  17.                 {
    $ G- k/ l# V9 h' H9 v+ i' Y
  18.           for (j=k;j<=n-1;j++)( ~; A/ o( Q. A* x$ k
  19.           {9 E$ F4 C. R5 @  s. h8 E0 M
  20.                           t=fabs(a[i*n+j]);
    5 i" W, R" m& F  q
  21.               if (t>d) { d=t; js[k]=j; is=i;}- _) _3 G! q8 G1 ?6 _" L
  22.           }2 b0 r; _, q2 M! O* M7 b+ r4 R
  23.                 }& Y/ `  g. A$ e/ P9 s2 ^! y7 O2 b
  24.         if (d+1.0==1.0)7 N2 g4 C1 ]. K2 x) t4 N
  25.                 {
    2 t% K3 j& b6 P2 N
  26.                         l=0;5 Q7 n8 H/ N6 g' Q8 B( W8 {
  27.                 }
    6 f- n. t% O3 F2 g. U' Y
  28.         else
    0 s" v9 z- B  L1 `- X' _) i
  29.         {
    ) J' [7 c- X5 A7 ^* C' z+ a# q
  30.                         if (js[k]!=k)
    : q8 B8 f$ }, `# t
  31.                         {% h3 m, T; ]9 f  J& K7 O7 I
  32.               for (i=0;i<=n-1;i++); m+ ]0 Y) f/ K4 V- h5 r' M
  33.               {
    4 y- A" I: E' r& z5 J
  34.                                   p=i*n+k; q=i*n+js[k];7 [; B# j# N! d' j! W
  35.                   t=a[p]; a[p]=a[q]; a[q]=t;6 L! w2 U, d3 C: S6 C! y) Y: v4 D
  36.               }
    / ?7 n7 G1 V& f# O- K% r
  37.                         }
    9 ?, g5 Q" p9 }
  38.             if (is!=k)
    - ^( P" _' V) V5 X  V& {# D' h1 d
  39.             {) C, r+ J) J0 I: H8 Z- h& _- W
  40.                                 for (j=k;j<=n-1;j++)
    ' S7 E' X( u: Z
  41.                 {
    # ]) M5 p9 D9 l
  42.                                         p=k*n+j; q=is*n+j;
    0 S6 r! C1 c: j( k
  43.                     t=a[p]; a[p]=a[q]; a[q]=t;3 f7 M, p/ k( q) M+ C# T# s
  44.                 }
    : }0 [4 k- P4 Q
  45.                 t=b[k]; b[k]=b[is]; b[is]=t;
    . @5 Z- j' N1 `2 V" Z( ^* [( ]
  46.             }/ a/ c) ]- D; x4 r+ A
  47.         }9 t( j0 z  ?! N
  48.         if (l==0)
    9 k3 ?! U0 f1 N. |- K2 k
  49.         {
    3 z* }7 [- T6 Q; a& H0 H
  50.                         delete[] js; printf("fail\n");& K& f) C: D) r$ u. R7 n
  51.             return(0);, m, v4 o  \; g6 j1 s; w, w' B
  52.         }% k: [1 F4 O5 `
  53.         d=a[k*n+k];
    : ]- z1 w& O. O" B6 ^  z, w8 o
  54.         for (j=k+1;j<=n-1;j++)" e- B0 \9 ^7 T! R. d$ [6 Z/ L
  55.         {" W$ {/ _9 c2 R" W' n# @
  56.                         p=k*n+j; a[p]=a[p]/d;9 o& m7 A0 I$ k; d7 P- @# U- _
  57.                 }
    1 l  r% W! p' g7 Y/ S
  58.         b[k]=b[k]/d;
    * F0 Q3 U- i8 w5 y) r
  59.         for (i=k+1;i<=n-1;i++)# N3 ^; J' Y8 G( b/ |, n  Z0 x% G
  60.         {+ k$ T5 z0 p# i' B1 Y* u
  61.                         for (j=k+1;j<=n-1;j++). [, C9 ]- Z2 j% n8 I1 B- l
  62.             {3 B* |/ D  e% {% T" {
  63.                                 p=i*n+j;! k+ F1 p* Z0 h/ u% r9 a
  64.                 a[p]=a[p]-a[i*n+k]*a[k*n+j];
    8 I& R% ]* F; H2 m0 K
  65.             }# k: x7 K3 a; v7 S8 R. S, Q" ^
  66.             b[i]=b[i]-a[i*n+k]*b[k];
    . ~7 B! i6 C6 g3 d) z; ~
  67.         }/ w9 a7 v% F$ K* F% M* L) u& }1 ]1 z
  68.     }
    1 m7 f* d8 d% w) s
  69.     d=a[(n-1)*n+n-1];
    + R7 Q+ R: [5 ?& q+ b( C
  70.     if (fabs(d)+1.0==1.0)
    5 L: n. _2 n+ X" T5 \4 I
  71.     {
    / G2 w* B5 |/ u4 T! r
  72.                 delete[] js; printf("fail\n");# v6 \$ {' w+ M, @6 _) F
  73.         return(0);
    ; z3 i0 t+ m9 [
  74.     }
      s. O. m, A! P: U- f2 M7 g
  75.     b[n-1]=b[n-1]/d;
    2 N+ W" \' U7 h2 r, X. W9 [" p
  76.     for (i=n-2;i>=0;i--)
    + {+ @* u, a: a( q" L" F) x! x
  77.     {
    - ~, e8 ?; T8 [+ |/ ?, j
  78.                 t=0.0;
    5 }1 e0 B6 e# n; T
  79.         for (j=i+1;j<=n-1;j++)- v- n7 n& I* Y: R. B- |4 Z0 n3 m
  80.                 {
    ) V4 \. Z5 d5 k2 P1 R0 i6 a7 L' k
  81.           t=t+a[i*n+j]*b[j];& Q- G8 x) `0 X3 I( K& I
  82.                 }0 r* r5 Y/ y+ y0 V# \; B
  83.         b[i]=b[i]-t;& C' e# i9 Y( G3 Z, ?. M4 H3 M
  84.     }; U& C8 K# Q+ q, j* z+ }
  85.     js[n-1]=n-1;2 L6 b: r6 ]/ v+ Q
  86.     for (k=n-1;k>=0;k--)
    ' ~) p2 w- }9 o6 T
  87.         {) M2 ^7 o+ Q6 D/ w( ?% G
  88.       if (js[k]!=k)
    ! A, J4 R: Q! m8 C
  89.       {5 M, I/ p. m$ I& E* P) q1 N  L
  90.                   t=b[k]; b[k]=b[js[k]]; b[js[k]]=t;1 C# q& B) S4 z+ M1 ~) ~* _
  91.           }( I5 c" U) f& p* K, Z; K
  92.         }
    : M1 u4 _: f# F" j. O, v
  93.     delete[] js;( m- n7 b* j: \" Q. U
  94.     return(1);
    ! }0 s1 o5 _8 T7 i  q
  95. }1 c5 a7 x1 W& }6 Z. q$ k

  96. : y( X! s5 B: W6 m6 q4 [
  97.   ; p* W5 |, ]% x# l" r
  98. int main(int argc, char *argv[])
    4 N) M" u$ ?/ Z* g% }, H" V% Y
  99. {
    4 R4 C0 q* K+ h9 n
  100.         int i,j,k;2 U4 g8 s: Z% v# m, i* G( ]6 D
  101.     double a[4][4]=/ @; d5 U/ I7 e7 A* r5 K+ _; j
  102.            { {0.2368,0.2471,0.2568,1.2671},
    4 p6 H5 p8 E2 l  L
  103.              {0.1968,0.2071,1.2168,0.2271},
    / l; K# s! B: \7 R
  104.              {0.1581,1.1675,0.1768,0.1871},
    ( c5 A, Y' ?8 F; \
  105.              {1.1161,0.1254,0.1397,0.1490} };. [; `" f; i/ F  j1 N7 B6 f  q( j
  106.     double b[4]={1.8471,1.7471,1.6471,1.5471};
    / W! ?0 E- |; L4 t& ^- b" k9 o
  107.         double aa[4][4],bb[4];
    " |2 |9 p  H6 s1 e& L# x6 C& f* d) @
  108.         clock_t tm;* }  K1 g/ [& U7 L) b$ y7 C( Q

  109. 4 {- f! a/ W6 T+ |" @
  110.         tm=clock();
    0 n' Q- _) ?, X  ^4 _2 o8 ?" j
  111.         for(i=0;i<10000;i++)
    ; P. N) N7 k7 v( e/ b! r
  112.         {
    , W- f" r; Q; H
  113.                 for(j=0;j<4;j++)
    * x6 h+ Z" x% J( H: K9 l# P' n
  114.                 {
    0 {6 ]  b4 f( i& [) g) Z
  115.                         for(k=0;k<4;k++)7 F4 I) K& b8 H8 a* e6 F
  116.                         {$ ?5 e" j4 l. y5 Y! N7 b/ |
  117.                                 aa[j][k]=a[j][k];
    : K- X' [6 ~1 `; g& r
  118.                         }
      d3 L( Z# L4 z, i7 C" V7 I( H
  119.                 }
    / Z1 b" b* U- Y9 \7 g2 n! l
  120.                 for(j=0;j<4;j++)
    7 v, F, M4 Z4 C# w* R' `  O
  121.                 {
    / L+ T) h8 E) M' }9 }
  122.                         bb[j]=b[j];) w2 S# d, Q$ o( V1 V
  123.                 }
    3 ^- g7 @1 s% y8 D+ G  R( k
  124.                 agaus((double *)aa,bb,4);
    " B" o2 V: W* G+ W* K# h3 n; Y* _
  125.         }) K; o+ \. _" \; [3 D( v* h
  126.         printf("循环 %d 次, 耗时 %d 毫秒。\n", i,(clock()-tm));
    - K  s% R9 n9 K$ a% D! t4 e0 t; `
  127. $ n2 U; {9 h) J4 J
  128.     for (i=0;i<=3;i++)
    , I- I: P' a; x6 C' j
  129.         {
    $ N% Q3 B/ M3 N' m9 q6 F
  130.         printf("x(%d)=%e\n",i,bb[i]);; i# y  o1 ?4 I1 v' E  L( ~. l
  131.         }
    % y  E) u! n6 J  m9 f  Q
  132. }
复制代码
结果:& C% T4 }1 T9 V+ ^4 g
循环 10000 次, 耗时 31 毫秒。
6 ]* n) z, Q7 w! bx(0)=1.040577e+000+ A4 J+ p4 m. _# I9 D" R
x(1)=9.870508e-001, T# Q; t% a9 \4 `# [" F
x(2)=9.350403e-001
2 m8 b/ \) u5 \$ F5 \$ ^1 Zx(3)=8.812823e-001
" N# d& K5 U: U  j0 L8 Z
7 h3 I, S) k" Z: p# j# B1 s---------. y, K& @0 w. x3 P+ w  H8 S. Y
: m+ ?- v; z* \- [6 I' i
matlab 2009a代码:
  1. %file agaus.m
    9 J3 z4 y- x+ @5 [
  2. function c=agaus(a,b,n)" N' v" b' J# l! A, e! |
  3.     js=linspace(0,0,n);
    ; B8 e* r' e7 [: [
  4.     l=1;4 V0 q4 l% N. n8 {5 m0 Z5 g
  5.     for k=1:n-1+ Y* l: \! r: j  G& X* H- A0 W
  6.         d=0.0;: P9 }' W& L  |, p' {
  7.         for i=k:n
    ) c4 y9 b" h" }+ y: _
  8.           for j=k:n
    - n: H+ u2 |  B1 j7 s3 e
  9.             t=abs(a(i,j));* Q& z! M4 S- c' k& B/ y
  10.             if (t>d)4 }# I% Z( i+ n6 Y! |2 Y
  11.                d=t; js(k)=j; is=i;
    : U7 x6 _2 t  t* E
  12.             end
    ' d* u% I/ P" o& d9 x" U  b; c
  13.           end
    7 z0 d! i0 Y8 T! Y) _+ s. |3 c8 v
  14.         end; r5 L) a" z( l+ G  ^
  15.         if d+1.0==1.0
    5 A3 g# A7 \7 z" s$ I) Z' `3 H! A
  16.           l=0;- m  f1 T( n/ x/ |. n4 D+ r$ l9 }- `
  17.         else
      }) `# }# @+ e0 J! o
  18.             if js(k)~=k, v9 Y4 g% m" B5 \' y
  19.               for i=1:n
    * x/ Z" i5 w3 b5 B" M3 _! N5 Q
  20.                   t=a(i,k); a(i,k)=a(i,js(k)); a(i,js(k))=t;7 y8 A. E' n! }+ F
  21.               end( V4 h/ H' a& p
  22.             end
      k3 O- K8 h1 q# I+ }
  23.             if is~=k+ z7 b8 A6 G6 U: A. M$ @$ w0 E
  24.               for j=k:n! C: h& d& P: C' \$ |% N; p
  25.                 t=a(k,j); a(k,j)=a(is,j); a(is,j)=t;" f8 q- n% z) @: `6 G" e9 r
  26.               end. u6 ^, k$ i# k2 b+ r7 m
  27.               t=b(k); b(k)=b(is); b(is)=t;/ y6 T4 ?" M3 t* }9 B8 @
  28.             end
    7 x; [; a  I: h. \% f0 J
  29.         end
      _/ g0 k- D% F( N
  30.         if l==0
    * L$ r0 d0 {4 d$ ]( k+ Y: v
  31.            printf('fail\n');$ a& }9 _; }! L
  32.            c=[];
    $ x; K6 w9 U4 ^) M, K3 V
  33.            return;
    8 ~5 c$ z) B' ~' x
  34.         end
    6 p+ l# x- f+ p7 I  j$ n1 g' _+ l6 B
  35.         d=a(k,k);
    0 U; K% v2 D7 k
  36.         for j=k+1:n
    ; T7 t6 q0 F: \2 S' _! v: \, S5 M
  37.            a(k,j)=a(k,j)/d;7 s2 |! ^% T4 L+ W
  38.         end, z& C. H, l3 y3 w6 |& i
  39.         b(k)=b(k)/d;
    " u# u4 [' q4 v6 P
  40.         for i=k+1:n
    % h- A3 B2 m# E4 j) a9 D
  41.           for j=k+1:n% P; s2 C, G! _( E1 Z9 L4 ~' a' X
  42.                a(i,j)=a(i,j)-a(i,k)*a(k,j);
    4 H1 ~/ I9 ^2 O) \8 |; n7 a
  43.           end
    : m' V& u6 Z2 s1 q3 w" N  o+ y1 A
  44.           b(i)=b(i)-a(i,k)*b(k);
    2 P$ c2 t& G" [% H
  45.         end* }* e2 A7 d9 x4 l, |
  46.     end
    + Y) s" D" a* Q% \& \) |
  47.     d=a(n,n);; L3 f5 M& ^; X2 J
  48.     if abs(d)+1.0==1.0
    % Q1 n4 G8 }/ v" e
  49.         printf('fail\n');
    2 X5 z0 U) P5 {! r( A
  50.         c=[];
    5 _/ q& ~) s; M8 E
  51.         return;
    3 Z# P' L: e- G7 ^0 X8 H* H6 K) _
  52.     end9 B8 y$ e  ^9 ?  _2 t3 Z; z
  53.     b(n)=b(n)/d;3 T8 R5 q! M3 ?* ?8 Q' H
  54.     for i=n-1:-1:1
    6 J7 ]6 m; d8 h) f* O
  55.         t=0.0;+ E: p2 s8 x+ H/ M+ }
  56.         for j=i+1:n
    ' n6 P) P' u1 A" X* c8 j
  57.           t=t+a(i,j)*b(j);; e7 ^' o0 R3 J1 k+ Y5 k
  58.         end
    ( t  S) [) }/ u- g! }  T
  59.         b(i)=b(i)-t;
    * S7 ]( U5 X/ i. ^- K
  60.     end
    8 ]+ N4 J; D' n
  61.     js(n)=n;
    & l- C7 f. V: I; g
  62.     for k=n:-1:1% ^$ q( a% A1 R: }2 [+ \
  63.       if js(k)~=k! ^2 W: ]6 G, E6 m; f
  64.          t=b(k); b(k)=b(js(k)); b(js(k))=t;% F$ {3 A4 h  }( V$ o6 Q' D
  65.       end8 H( g8 G& f8 g* ^$ t1 h" d/ J: z
  66.     end- d+ u* ~2 L* q9 I4 L: W/ ]
  67.     c=b;
    $ W4 L! b" s) L, ]
  68.     return;
    ) r3 T) _  p6 ?. v
  69. end' H/ W4 f  \/ v; G
  70. ( B( V7 i' ^& V/ i; l
  71. a=[0.2368,0.2471,0.2568,1.2671;
    # d8 H1 w+ {8 M* I# y6 D7 ?
  72.    0.1968,0.2071,1.2168,0.2271;1 m7 g& r1 ?8 l' T6 Q" W
  73.    0.1581,1.1675,0.1768,0.1871;
    : n  t  H1 @$ j3 Z
  74.    1.1161,0.1254,0.1397,0.1490] ;
    ' g" q1 k* V/ @$ N% x$ N: H
  75. b=[ 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471];
    ' t  d# `! t! `. h) Q  k

  76. 4 ^8 l: f+ \& V# ]% Y) _: V
  77. tic
    ! \5 n1 }, w9 m% ^; r
  78. for i=1:10000
    / O9 x% f/ n5 b1 X) F
  79.     c=agaus(a,b,4);8 g0 `# I4 V3 n; A7 s
  80. end9 @, L# w- D% P% B. U% @
  81. c, z  D. U2 c& e
  82. toc
    / k% I- n+ m4 |: j% b  u" Y
  83. 6 L. y* d' y! F9 e- c8 P
  84. c =
    * l9 c( f& I" l1 I
  85. 8 q$ b8 Z3 c6 t$ h$ h, W5 t  m6 l
  86.     1.0406    0.9871    0.9350    0.8813
    6 z6 M5 \) Y/ c0 l6 D0 [, j. a& G
  87. 1 |; U3 U) l# z
  88. Elapsed time is 0.762713 seconds.
复制代码
----------9 e, t; X! [0 k3 y" k/ W

' ^: g5 y- {0 E' r% V7 sForcal代码:
  1. !using["math","sys"];4 n; A7 Q' D. }4 b: U
  2. agaus(a,b,n : js,l,k,i,j,is, d,t)=
    # u$ r4 P1 u$ O! c
  3. {
    1 c. O% O* b: ~: o8 }& F( \2 t
  4.     oo{ js=array(n)},
    * q% N8 E! i0 ]  c2 m
  5.     l=1, k=0,
    . }# e6 d) {& x3 `( i$ l
  6.     while{ k<n-1,& B$ x- r# g- H2 C" u/ k% p5 ~' K; N
  7.         d=0.0, i=k,5 I/ q. Q4 a8 l, ~1 k  M( @
  8.         while{ i<n,
    % m2 R! s  b- t- c* p/ l
  9.           j=k, while{j<n,* w! Q& w! A: F
  10.               t=abs(a[i,j]),
    ! ~# N' L( {! v6 h' o
  11.               if{t>d, d=t, js[k]=j, is=i},
    ' X) O" x3 b9 K
  12.               j++
    ( s+ {4 K& A0 H  P6 d0 Z- a: R
  13.           },
    0 x+ J7 u5 v, i" j+ |3 G
  14.           i++
    ( \% @  S/ t) Y; B$ \' q
  15.         },) C5 {; F( N* O( c! V
  16.         which{ d+1.0==1.0, l=0,& `1 |9 G: G0 X" v% r9 m6 P
  17.           { if{ (js[k]!=k),
    ( k) D6 {$ z! N
  18.                 i=0, while{i<n,5 g: j: u) p6 h! ~
  19.                   t=a[i,k], a[i,k]=a[i,js[k]], a[i,js[k]]=t,: Y! F1 F0 F# N! [6 G8 ~7 K1 a( g
  20.                   i++& B3 L; O, H$ I6 s* ]7 `5 E7 V' M
  21.                 }& Y+ [3 }2 z. z* i1 N
  22.             },
    # z9 y( D# c: r, J
  23.             if{ (is!=k),
    " T- x& Z/ P- [' j; d. Z$ z! l
  24.                 j=k, while{j<n,. Q5 U. N0 Z( q* V- K( y
  25.                     t=a[k,j], a[k,j]=a[is,j], a[is,j]=t,
    1 p, J8 o. Z: P" W4 u
  26.                     j++
    3 ]1 f9 y8 G( ^5 W9 v& C
  27.                 },
    ! A) I( x* Q. X
  28.                 t=b[k], b[k]=b[is], b[is]=t
    / |; S6 g; Q" Y8 z- b
  29.             }8 x( F% p; K9 e- P+ i+ Q
  30.           }
    8 W7 T$ U! a: _
  31.         },
    7 R1 D9 U+ \1 U6 F* l. A( b
  32.         if{ (l==0),6 I! ^% B* R& f5 T2 i, a
  33.             printff("fail\r\n"),8 A0 q+ }: w/ U
  34.             return(0)
    # I2 \9 {  Q% R% Y6 U* P# ^7 I: \" ^
  35.         },2 N) C8 s* d. w/ T
  36.         d=a[k,k],' v- ?3 V* r* X5 W7 q
  37.         j=k+1, while {j<n, a[k,j]=a[k,j]/d, j++},: _5 T$ z+ I3 w) q
  38.         b[k]=b[k]/d,
    ; A+ x% E% T2 V, e' r
  39.         i=k+1, while {i<n,
    . U9 V" U1 R) W/ N  E
  40.             j=k+1, while{j<n,% P- P. b. m3 [
  41.                 a[i,j]=a[i,j]-a[i,k]*a[k,j],
    : A: s$ \* m3 @" d/ \
  42.                 j++/ C+ `& J. O% ~) T% ?9 m, Z; Z
  43.             },
    . h* m* ?8 v3 ?% O1 B) h2 x
  44.             b[i]=b[i]-a[i,k]*b[k],
    " d, S; [7 V; T1 V; }, \% }
  45.             i++
    : D7 \9 L  L9 B
  46.         },
    1 C4 O* p) ~# k' z7 Z$ Y
  47.         k++
    ) w" R' Y3 r! r) ?
  48.     },
    4 p+ B' d7 ]  X& V# T
  49.     d=a[(n-1),n-1],
    ; |- p; _) Q$ H" c2 @  G2 a8 z$ X
  50.     if{ abs(d)+1.0==1.0,
    ) f" y' {/ Y  W0 O9 }" V
  51.         printff("fail\r\n"),% e$ q5 `& l" S
  52.         return(0)
    9 l0 s4 ]9 @5 t
  53.     },
    + ]: X5 I! C! z  R" l) @- e; A5 r6 Q
  54.     b[n-1]=b[n-1]/d,
    6 y8 Q9 l, w1 X6 t2 U+ G
  55.     i=n-2, while{i>=0,4 s$ h2 G. a# z
  56.         t=0.0,% B- d- I; e! J% J$ T
  57.         j=i+1, while{j<n, t=t+a[i,j]*b[j], j++},
    : R& V, \3 Z( G- O( G
  58.         b[i]=b[i]-t,
    3 k  N3 {  `' P
  59.         i--
    0 S" v5 x- Z7 |# P" a) \! y" }
  60.     },/ t5 R% l) D) D& N$ Z  \
  61.     js[n-1]=n-1,2 c( p& k2 f+ W3 y8 S
  62.     k=n-1, while{k>=0,
    % _* x* }6 N: P8 h
  63.       if{(js[k]!=k),  t=b[k], b[k]=b[js[k]], b[js[k]]=t},5 L5 q/ M0 |( `( F% c+ }" e% \
  64.       k--
    & U- ]- Y  Y; a% n% Y" g, C/ K
  65.     },/ W2 O& _" l! J3 f
  66.     return(1)% ]" K" W! T+ k' G
  67. };
    2 x7 l. W7 ?, K8 B+ M7 V4 @/ G9 m

  68. $ _) F( y4 o9 ?$ A5 o- P/ T' M2 B
  69. main(:i,a,b,aa,bb,t0)=
    / b  Z) \: g' |6 M' b
  70. {$ i1 E8 @0 o/ X. ~* D7 f) ?
  71.   oo{a=arrayinit{2,4,4 :
      B; `5 F; \2 R( t* `% U' V5 g
  72.              0.2368,0.2471,0.2568,1.2671,2 k& ?6 R5 @1 E$ H; Y; t
  73.              0.1968,0.2071,1.2168,0.2271,
    * q" S1 I; s2 U* B3 m; d- K- G
  74.              0.1581,1.1675,0.1768,0.1871,
    ( d1 V  A6 V7 m' a# E& `
  75.              1.1161,0.1254,0.1397,0.1490},: l  L3 }. O3 \: k$ L/ h$ ]; a
  76.      b=arrayinit{1,4 : 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471},4 g' W+ t& X' R$ S& q/ L$ i+ d0 ]# X* T7 I
  77.      aa=array[4,4], bb=array[4]9 c# Z: T; E9 b2 V3 X/ A
  78.   },' J4 Q; Z* c0 m! F- j/ }+ k
  79.   t0=clock(),
    ( V0 m8 g2 p4 F1 F6 K5 ?7 k: _: w
  80.   i=0, while{i<10000, aa.=a, bb.=b, agaus(aa,bb,4), i++},
    * ]) e% h4 J$ }+ U' S
  81.   outm[bb],
    , ~) ~) V7 Z0 U1 H% A0 h0 W: _4 j
  82.   [clock()-t0]/1000
    6 d: J" e( x2 |
  83. };
复制代码
结果:. W' y, S( B7 w- J, K3 X
        1.04058       0.987051        0.93504       0.8812827 Z  J# `9 r4 K6 X0 ^4 R7 m
( C. z+ {# `8 E, v
2.125" J9 X% l" U: h4 F
& h( K3 O* R5 I* f
Forcal用函数sys::A()对数组元素进行存取:
  1. !using["math","sys"];
    - b7 W5 k$ _1 Q/ Z$ i& {. e
  2. agaus(a,b,n : js,l,k,i,j,is, d,t)=- g3 S& ~1 W9 Z" ^' Y
  3. {" y5 L: i/ I6 ~& I( H+ y
  4.     oo{ js=array(n)},
    & I1 B/ r1 B7 n4 s' k$ J/ X2 y; B
  5.     l=1, k=0,! k$ A! t. Q+ ?4 e0 p
  6.     while{ k<n-1,! H4 E2 F7 N# Q  n; f
  7.         d=0.0, i=k,
    7 v7 p* U# E$ Y- u. _
  8.         while{ i<n,+ z. i/ e9 Z% V9 i+ }
  9.           j=k, while{j<n,8 s  ~. E, N6 S% }' T; N  H
  10.               t=abs(A[a,i,j]),
    - }; j1 K) k7 ?3 f3 _
  11.               if{t>d, d=t, A[js,k]=j, is=i},: _5 H8 E, i  S+ a4 c
  12.               j++7 F) k7 G1 ~8 H: [# Y
  13.           },1 f/ a) U8 Q/ Z/ i/ R
  14.           i++, \0 T. x) h6 U% d# F: j- G- s" a3 r! }
  15.         },
    6 T9 i2 d# _- s' V- C
  16.         which{ d+1.0==1.0, l=0,
    $ b3 d5 S/ Q1 v; T
  17.           { if{ (A[js,k]!=k),# t: |) N5 j! H
  18.                 i=0, while{i<n,
    3 n3 l+ X6 U; u# q
  19.                   t=A[a,i,k], A[a,i,k]=A[a,i,A[js,k]], A[a,i,A[js,k]]=t,
    ) v) u3 }. x- {; p/ _+ ?. V
  20.                   i++
    " E( i2 y, P- n- B& D
  21.                 }2 }* ~" ~( f7 n- l9 A
  22.             },8 I# |% l4 A' y9 x
  23.             if{ (is!=k),
    4 ?$ m, L1 }% D% @! Q; F" Y
  24.                 j=k, while{j<n,2 c4 M1 |* R* E. T) N2 E. N1 v( T
  25.                     t=A[a,k,j], A[a,k,j]=A[a,is,j], A[a,is,j]=t,! K2 E$ R5 K# \
  26.                     j++
    2 |. M/ Z4 p; M4 O; u
  27.                 },
    ! _' L4 @' @' u
  28.                 t=A[b,k], A[b,k]=A[b,is], A[b,is]=t
    ) ?  J1 d! @# F: }
  29.             }
    $ [, N9 }6 U5 R( ?: F+ O
  30.           }1 S0 O0 f/ n0 ?6 e
  31.         },# d; k- f! H) W7 W3 q3 l
  32.         if{ (l==0),2 m. l" B2 I- f
  33.             printff("fail\r\n"),
    7 ^6 }* Y1 a1 C6 A7 }5 ~
  34.             return(0)) N  \& ^; Y  o# @1 p
  35.         },
    # h9 ?  N$ O, g+ V6 ?! N2 h* o: o" |
  36.         d=A[a,k,k],
    * X- ]+ N$ W! `$ ?
  37.         j=k+1, while {j<n, A[a,k,j]=A[a,k,j]/d, j++},
    . Q% @/ R* Z4 L5 _
  38.         A[b,k]=A[b,k]/d,
    , _, `& j) E+ S$ Y. l
  39.         i=k+1, while {i<n,
    6 h, i5 S; b: k- U6 A
  40.             j=k+1, while{j<n,
    % p- f& A, A) s7 K9 z  F
  41.                 A[a,i,j]=A[a,i,j]-A[a,i,k]*A[a,k,j],# m5 G" ^% W  w* E& t( W* k+ z3 s
  42.                 j++
    + u+ O5 N3 r6 {
  43.             },
    4 k. ^. g6 d3 T; g: t
  44.             A[b,i]=A[b,i]-A[a,i,k]*A[b,k],2 z$ `- X5 `& A# v$ Y5 b
  45.             i++
    : B4 Z% w& l" u; l. e- t
  46.         },- k7 x- P: z$ ^: f+ L$ n
  47.         k++
    . i5 L0 w9 n- V4 v
  48.     },5 W; G+ [$ m+ x7 E9 i- q/ n
  49.     d=A[a,(n-1),n-1],2 @! ~) c) ]( x; [$ Y
  50.     if{ abs(d)+1.0==1.0,
    ) _0 p' r, {% X# e( R! ^& X' u8 j
  51.         printff("fail\r\n"),, g& x2 i2 P0 I* L. d5 E7 ~2 P" X
  52.         return(0)7 G# Z, b$ ^0 ^- r% q7 d; y: ^  v3 m
  53.     },
    # N6 _7 L9 U7 T1 o, j( l$ D& L6 d
  54.     A[b,n-1]=A[b,n-1]/d,
    ( c  F; L% a# Q, x1 \9 t
  55.     i=n-2, while{i>=0,0 E$ e9 m! s. z0 g
  56.         t=0.0,- g; I+ l* x, b( z
  57.         j=i+1, while{j<n, t=t+A[a,i,j]*A[b,j], j++},
    4 ]! n! J* Y4 S: x
  58.         A[b,i]=A[b,i]-t,3 R$ v5 ~0 M7 t' o1 o+ F4 g
  59.         i--
    ! m! E1 G6 R, k, i, j
  60.     },
    8 P  g' F8 ?! o  N- h8 @" |
  61.     A[js,n-1]=n-1,
    4 B# o6 W8 v8 P# r, f; a% h2 K( Q
  62.     k=n-1, while{k>=0,# g1 A6 C, h0 h9 w
  63.       if{(A[js,k]!=k),  t=A[b,k], A[b,k]=A[b,A[js,k]], A[b,A[js,k]]=t},
    ; J5 [$ V3 J5 M' P/ J
  64.       k--$ W! f  _) D- x" d5 e5 y
  65.     },9 ]$ G; ^' ?6 G) w& D8 e1 n0 B2 f
  66.     return(1)
    2 R5 E) L& r2 J7 c  o: l9 L" \1 y
  67. };! R0 s4 S) v+ ^& c: ]0 Y

  68. . R# \$ D" f* Z
  69. main(:i,a,b,aa,bb,t0)=
    9 n* C# Q' ?  P& m
  70. {
    ' h( z# G- k! V  g# j; d
  71.   oo{a=arrayinit{2,4,4 :- D# G% Z1 \" B7 ^  J4 {/ E% P3 C$ a. o
  72.              0.2368,0.2471,0.2568,1.2671,
    $ ^$ X8 t" x3 e+ _% ^
  73.              0.1968,0.2071,1.2168,0.2271,$ M1 K' O# O. Q7 i. s2 S, E
  74.              0.1581,1.1675,0.1768,0.1871,
    / Z, g' s! R2 S( g1 @" Z# L
  75.              1.1161,0.1254,0.1397,0.1490},7 J6 n0 _, Z! B2 Q
  76.      b=arrayinit{1,4 : 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471},% r2 h% y% ?/ E8 L" D- }0 Y5 y, f
  77.      aa=array[4,4], bb=array[4]
    % Y7 G1 g% F' h4 e9 N; N9 v4 w3 ~. F
  78.   },0 i( J5 E" V  d; j8 _5 q1 C
  79.   t0=clock(),
    # r8 |- H* d: ^: Y7 b& v
  80.   i=0, while{i<10000, aa.=a, bb.=b, agaus(aa,bb,4), i++},4 f: O7 P- z, d: `+ D
  81.   outm[bb],
      o  b# K: h' _* ~6 |2 a( Z8 _' ~
  82.   [clock()-t0]/10009 X/ [3 k; v# {5 a% i  x( f
  83. };
复制代码
结果:
; z9 d+ N# I& z+ N8 ]. ]        1.04058       0.987051        0.93504       0.881282/ c; |+ D/ G+ h3 h; C2 H$ X
# D/ D. Q( S+ j( G$ H
1.454
  m& O2 w5 C6 N) v
" ^, H! L+ K7 K, F  N----------
8 v$ q- ~0 z7 ^
7 U$ l* I# v; Y5 y可以看出C/C++、matlab、Forcal耗时之比为 1 :25:68 (Forcal不使用函数sys::A())。
: v# \! }; w% z: K可以看出C/C++、matlab、Forcal耗时之比为 1 :25:47 (Forcal使用函数sys::A())。
2 l/ Q# X: @) Z7 t  w8 i6 h# J: ?4 j# O
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
7 P! W$ t% w4 E% ~, W: E! A* K' S! f# _
C/C++代码:
  1. #include "stdafx.h"$ E9 r" l& i& Z& \/ R/ N  S
  2. #include <stdio.h>4 W* U) A2 S+ g" F- n4 _; q
  3. #include <stdlib.h>
    / l  W$ B  N: W, g% v
  4. #include "time.h"# [/ g" X( q% q
  5. #include "math.h"; B& i7 |3 N+ u# f0 r8 p2 {! ^* _
  6. ' f! `- q3 S4 l0 D+ c1 I
  7. double simp1(double x,double eps);: O, D! I! ?  H5 \
  8. void fsim2s(double x,double y[]);
    3 V, }+ @* y, F6 j) Q/ I( |' ]
  9. double fsim2f(double x,double y);
    1 ^) {& z& d8 a2 W4 T9 T  B
  10. ) g1 u9 u8 E' s- S: }
  11. double fsim2(double a,double b,double eps)5 @" H2 E) r9 u1 G: B; J
  12. {
    # k! r% U1 d: s# @, V' \5 A' n, l
  13.     int n,j;1 f" h( O. B# V9 p0 c
  14.     double h,d,s1,s2,t1,x,t2,g,s,s0,ep;
    2 l0 r1 @% V) ^
  15. 5 H  n- L: Y$ u1 |9 s% l
  16.     n=1; h=0.5*(b-a);$ Z: H0 k  z( @  ~: v
  17.     d=fabs((b-a)*1.0e-06);
    + D4 r) L$ b* Z! t1 W, X0 k
  18.     s1=simp1(a,eps); s2=simp1(b,eps);
    * s$ M( K3 |; h: V* P7 j
  19.     t1=h*(s1+s2);
    & W' A' {% `* `. Y- A# V& _4 P
  20.     s0=1.0e+35; ep=1.0+eps;7 N3 C: f8 T- @# b3 u& _
  21.     while (((ep>=eps)&&(fabs(h)>d))||(n<16))
    # W2 _& E/ K/ G: }
  22.     {$ J+ X+ I3 k8 Q5 J* i
  23.                 x=a-h; t2=0.5*t1;
    9 @- }; d1 Y: R! I3 g& @1 o
  24.         for (j=1;j<=n;j++)
    6 R' @9 p" Z9 P% @  p, j+ j
  25.         {& Y  N( _* _- f8 s
  26.                         x=x+2.0*h;6 [: `& }. |  x) C
  27.             g=simp1(x,eps);
    ; _5 _& p$ V- x5 ~! U- L7 u
  28.             t2=t2+h*g;
    7 y' Y2 }! N: j  E6 Q. c: S# v4 d
  29.         }
    ' G" J1 H8 U( v8 p. p( j
  30.         s=(4.0*t2-t1)/3.0;
    - x+ \* {) F, F4 \' [
  31.         ep=fabs(s-s0)/(1.0+fabs(s));
    % }4 U; h" q  B: d, ^  S
  32.         n=n+n; s0=s; t1=t2; h=h*0.5;
    . a8 J" r( S! h& q
  33.     }
    5 j. D' b$ X+ U  e8 n
  34.     return(s);6 K( m1 v' w% U$ k
  35. }
    # c/ A9 @& I5 q5 m6 s% f
  36. 9 o  J" U+ l0 V  T' b' ]+ p* s
  37. double simp1(double x,double eps)
    2 l7 I. K& _' D' B( ~
  38. {7 I" R" _. \; J
  39.     int n,i;. a  A- Q2 r" T7 c$ c, c' `
  40.     double y[2],h,d,t1,yy,t2,g,ep,g0;
    : Y) M: ?1 c6 Y  w( J( n
  41. / B; j4 e  e* |* L  Y1 y
  42.     n=1;  M$ u+ p( @9 O- b+ P
  43.     fsim2s(x,y);
      Z  h- j8 V7 h- K( X
  44.     h=0.5*(y[1]-y[0]);& w  B' T" w  i/ X! i  w
  45.     d=fabs(h*2.0e-06);
    " ?' n  l% @. N& C
  46.     t1=h*(fsim2f(x,y[0])+fsim2f(x,y[1]));
    7 E* f  A8 W: u. x! B
  47.     ep=1.0+eps; g0=1.0e+35;8 J1 l/ a9 V: R" V  C, M
  48.     while (((ep>=eps)&&(fabs(h)>d))||(n<16))! T7 u: E+ P" g" n
  49.     {
    0 ]0 R7 _) }; e% h6 o
  50.                 yy=y[0]-h;
    / [! U" M7 \$ A5 |$ D
  51.         t2=0.5*t1;7 Y. `/ i5 M2 e6 ]3 i. c6 J
  52.         for (i=1;i<=n;i++)1 Z, e: X% J3 z+ _5 C, Q; p
  53.         {4 A! @- F4 y! `( k0 ^
  54.                         yy=yy+2.0*h;5 p4 y: g, [- j, F
  55.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy);' M: Q( a; N  ?- n6 g
  56.         }/ @# i; l# E" V# A; E3 u
  57.         g=(4.0*t2-t1)/3.0;( k" p- Q8 V) S4 @* G
  58.         ep=fabs(g-g0)/(1.0+fabs(g));6 V" B- w. |* x6 m) I. F: Y
  59.         n=n+n; g0=g; t1=t2; h=0.5*h;
    9 X0 a5 I- k( I3 f& _* `9 L
  60.     }
    # L5 R( E) e6 h& a, v: @
  61.     return(g);8 D: W9 g" T8 r% O& t) j" g
  62. }0 U) g. r1 k- A! e/ U) b) \

  63. , g9 Q4 e; T# J( {( G7 @
  64. void fsim2s(double x,double y[])7 [) W, B: g3 x! U; {
  65. {8 y' P" y/ `4 L5 b& x
  66.         y[0]=-sqrt(1.0-x*x);8 @& e: [! I; ]3 g5 X8 z3 K8 |
  67.     y[1]=-y[0];9 h/ J# x. Y/ Z9 @2 }/ G' b8 q
  68. }6 L+ O) p" |( P( Z( ^

  69. * T, B# e' x& V( m
  70. double fsim2f(double x,double y)% ^6 |: {0 L+ w$ }0 i- e
  71. {
    ; r9 T/ O. f4 Y$ z5 B
  72.     return exp(x*x+y*y);; a1 y$ C" E; h' R2 C7 V, D
  73. }
      w5 S( u; J" H/ t/ q* J, J! ?

  74. 2 ~7 S1 r& b9 j4 a- \, e1 _
  75. int main(int argc, char *argv[])7 f' \5 l4 ]1 z; H' j
  76. {, O8 Q: O, R. H" A" V
  77.         int i;
    ' ^, D& h9 I6 y% x) O( n
  78.         double a,b,eps,s;
    ; d: `3 u( p" P: m. u
  79.         clock_t tm;
    " f, M4 E$ |# W. p# D( H8 Z/ y

  80. 2 w% U1 |  ~3 v0 v5 r
  81.     a=0.0; b=1.0; eps=0.0001;; P+ a0 Y0 Q* F; C! b1 x" d/ y  N6 h7 z
  82.         tm=clock();8 F! i: ^0 U; ?% F/ n& X! C
  83.         for(i=0;i<100;i++): P. e2 Z5 b9 u; W
  84.         {
    ; X9 g  H2 v  H7 ~, Z* ]
  85.             s=fsim2(a,b,eps);( H$ V9 {+ }3 P- V7 S# n3 }
  86.         }0 C# X; ]. ~, q" [
  87.         printf("s=%e , 耗时 %d 毫秒。\n", s, (clock()-tm));' `3 D( c. J" ^" l
  88. }
复制代码
结果:" N& a6 r0 k/ F
s=2.698925e+000 , 耗时 78 毫秒。
& ?3 y% @) J" A* T% M7 d" w& k" P3 |0 C7 T
-------9 {$ ^5 s- r% T

2 K, h% T! p* j  p, ematlab代码:
  1. %file fsim2.m5 [1 a  I4 j9 z
  2. function s=fsim2(a,b,eps)" N! F9 b. k( i! k8 s# T+ \
  3.     n=1; h=0.5*(b-a);
    ( @1 [1 W2 z, Y+ Y  X/ l
  4.     d=abs((b-a)*1.0e-06);8 E2 s, o5 P# z5 ?, A# M
  5.     s1=simp1(a,eps); s2=simp1(b,eps);
    " f9 @6 P5 F2 v+ V0 X
  6.     t1=h*(s1+s2);
    / n7 |( Y# J$ K4 x2 n! U& r
  7.     s0=1.0e+35; ep=1.0+eps;; n  O1 Y- ~" g4 s
  8.     while ((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16),1 A" H! o5 x) O+ z$ H- y
  9.         x=a-h; t2=0.5*t1;4 i3 k4 h* y* o* q/ ]) m
  10.         for j=1:n
    3 m1 {9 t! n; _7 ~4 z" n/ Y& _
  11.             x=x+2.0*h;
    . d) |+ p  r# U  \+ m- G( L' \
  12.             g=simp1(x,eps);
    ; ]/ S# ~1 j2 f1 W
  13.             t2=t2+h*g;) O! l. W. }7 j; A9 e! y
  14.         end
    ' i( D( Z( E( ?8 `
  15.         s=(4.0*t2-t1)/3.0;
    # D' P+ S) q0 M# r! c# l' Q
  16.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s));6 |; a6 b; l* q+ Y
  17.         n=n+n; s0=s; t1=t2; h=h*0.5;7 S# u7 B+ K  z' n& P
  18.     end, b$ L; u% g8 ~) C4 u/ n
  19. end, V+ |8 b) E0 |# J) n
  20. 9 {) T. P2 V2 `$ ^8 T* e/ M
  21. function g=simp1(x,eps)) i2 i6 k% u, ]& S+ [
  22.     n=1;
    & N. |% V; Q" T; U5 }5 W( ^
  23.     [y0,y1]=f2s(x);7 a: \5 C7 `+ N: E& g
  24.     h=0.5*(y1-y0);3 A, M8 E* x3 X* D8 w
  25.     d=abs(h*2.0e-06);! f. K" P% D& X8 S
  26.     t1=h*(f2f(x,y0)+f2f(x,y1));6 R: W3 J0 O  ]
  27.     ep=1.0+eps; g0=1.0e+35;, I. T4 X. h0 M7 h" e/ U7 I
  28.     while (((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16))7 X- o  a* U% n+ d' Z1 W' \( Z
  29.         yy=y0-h;
    3 y6 W3 T3 s2 H+ Z% V
  30.         t2=0.5*t1;
    # P9 z0 U, n- W
  31.         for i=1:n, z/ T2 c3 X& k7 Y+ x' i
  32.             yy=yy+2.0*h;
    8 C& W1 M, Z) l/ _, c; [' f/ j
  33.             t2=t2+h*f2f(x,yy);
    6 q' w4 U' N& `, t) F9 J/ Y
  34.         end  ?% r# w/ a8 R7 Z* t, r" k! T
  35.         g=(4.0*t2-t1)/3.0;
    7 J+ p0 ~; c  T$ F: a
  36.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g));, l5 E& `" q2 j- C
  37.         n=n+n; g0=g; t1=t2; h=0.5*h;2 d! q% w" o) o8 Y7 Z3 h( k  K
  38.     end
    $ f# X& P; T4 E3 f7 d
  39. end
    6 }8 q; K0 F& u( o/ W  Y
  40. % k; m4 A3 Z) y$ R
  41. %file f2s.m
    ( Y, r' M# L# G: C1 t* [% d' @
  42. function [y0,y1]=f2s(x)
    . q# @( ]3 F2 v+ M& F8 H8 [/ w7 V
  43. y0=-sqrt(1.0-x*x);
    4 h, p; z7 b% B" |
  44. y1=-y0;
      n, ?) W! o5 c# J  v
  45. end+ }( E" B9 ~' @) E
  46. 6 I2 G1 ^/ P% {. Q' P
  47. %file f2f.m( k( J; p! |" K( y* J- x6 ?" o
  48. function c=f2f(x,y), ~! y* q# ~& r) q0 L
  49.   c=exp(x*x+y*y);
    ; c1 |  a7 {% [, _! _8 F& ^/ K
  50. end
    , d, ~+ I- U5 D: Q
  51. % E; \. w* e5 }3 ]
  52. %%%%%%%%%%%%%
    6 a* v* @4 N* f0 B: K3 O; S

  53. " N" o, ]7 {9 f1 b+ ^; Q
  54. >> tic( ~! D  w4 f# d. z: K
  55. for i=1:100
    % M% K2 L) Q+ H/ N  |3 x
  56. a=fsim2(0,1,0.0001);8 I2 a& ]  G& p* L
  57. end
    2 p5 O: t) l) b. n
  58. a
    , ?# D- u  Z4 V; U: c" b2 `
  59. toc8 A  I0 C7 Z% k* n& G+ T
  60. 3 a" z/ P" k6 {9 f# L) l  p+ x7 U' K
  61. a =9 L* f- [7 l/ Z

  62. . ^9 O% Q! h8 |6 s
  63.     2.69894 w5 x; `) i) f2 n8 M
  64. & H$ E4 u' `! N( o
  65. Elapsed time is 0.995575 seconds.
复制代码
-------) ?" H; S/ g1 `
: `; g, {" y2 v! u" X, \% g
Forcal代码:
  1. fsim2s(x,y0,y1)=- Y2 h* R& L/ }' J6 k5 |
  2. {% V' `* R- M; e  h, Q5 \+ c
  3.   y0=-sqrt(1.0-x*x),% t! ?& P! o6 l! @# p" x. q
  4.   y1=-y0
    : J$ J; |+ K5 A6 C: X+ \3 b; Y
  5. };
    ) Y3 M, Z8 I0 P' N( A  s
  6. fsim2f(x,y)=exp(x*x+y*y);
    & u3 ]: h7 F6 W$ K: Z$ m& x" F
  7. //////////////////
    9 l8 k0 m, d) g0 ]
  8. simp1(x,eps : n,i,y0,y1,h,d,t1,yy,t2,g,ep,g0)=/ ^9 H/ Q0 u: w, [0 E
  9. {% q9 a2 t/ D2 v$ l5 b3 f
  10.     n=1,
    $ V# o6 w; r( [2 {. `" f7 z
  11.     fsim2s(x,&y0,&y1),6 s7 d/ [% P3 _" w* n3 t1 i+ @
  12.     h=0.5*(y1-y0),. Q6 H) g, T5 O- i1 _
  13.     d=abs(h*2.0e-06),
    * Y+ m1 Q9 S$ F2 T
  14.     t1=h*(fsim2f(x,y0)+fsim2f(x,y1)),
    ; ^0 \# W$ l0 h
  15.     ep=1.0+eps, g0=1.0e+35,6 j2 M! J0 n: N
  16.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),
    3 ?1 k" Z: l; A; B6 |% w. Z
  17.         yy=y0-h," ^5 ?# ]% _2 Z7 J" G9 u' y1 N
  18.         t2=0.5*t1,
    . S5 l! c* H# F+ }- G
  19.         i=1, while{i<=n,1 Z( d! L2 ~) K! U# V- u
  20.             yy=yy+2.0*h,6 z/ O/ F% B' U
  21.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy),
    8 D1 o& W. J  H9 P' B) C
  22.             i++
    ) `5 F6 y( D9 b$ \6 K
  23.         },5 m7 x6 G/ k" g& C
  24.         g=(4.0*t2-t1)/3.0,% M& E2 A9 F& A0 X, p4 }" t
  25.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g)),6 p' @! v3 h( ]
  26.         n=n+n, g0=g, t1=t2, h=0.5*h7 Q& w$ x+ ~) t: D+ h( k3 e, j' F
  27.     },
    6 O3 ~: a% x( i* O2 `5 ?8 I
  28.     g5 m& R% B- H/ W4 J$ N
  29. };
    $ X1 `  v: j$ |/ }$ [& o: R  G

  30. + }9 L/ u- E. U
  31. fsim2(a,b,eps : n,j,h,d,s1,s2,t1,x,t2,g,s,s0,ep)=) |; ~9 d( V/ ]( N
  32. {# m7 V; `3 Z2 e: q, r
  33.     n=1, h=0.5*(b-a),7 F4 v' ]  X+ i9 u
  34.     d=abs((b-a)*1.0e-06),
    8 _( E! N( X( v  [5 D  w2 P
  35.     s1=simp1(a,eps), s2=simp1(b,eps),/ U* `! Y  j( i6 d  W* V' Y! Q
  36.     t1=h*(s1+s2),
    ; r; O; b2 Y  g6 V; i/ C& _+ E
  37.     s0=1.0e+35, ep=1.0+eps,
    6 h+ C* M9 F4 H. U6 I
  38.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),# R0 K# `8 _+ J8 j7 I6 T# x: M
  39.         x=a-h, t2=0.5*t1,
    3 ~$ O- z- P8 h+ b2 H" Z( m
  40.         j=1, while{j<=n,
    , y3 a, N# u3 c3 {
  41.             x=x+2.0*h,
    ) f" C2 J7 ?( f$ i1 V9 a* I* V
  42.             g=simp1(x,eps),
    # @2 l& y6 G- P- L+ u4 Y; q
  43.             t2=t2+h*g,0 R0 l( h# C( ^
  44.             j++
    ! p7 S5 s: R2 k  N0 R- n8 C
  45.         },
    . Y" C; _* e8 y6 y& F
  46.         s=(4.0*t2-t1)/3.0,! u  C$ C* U2 E/ y; k
  47.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s)),+ U2 k% B, y5 @: l  q( B
  48.         n=n+n, s0=s, t1=t2, h=h*0.5
    . b: I' o3 l) C5 x
  49.     },/ ~; `& B1 z5 q
  50.     s. N; q6 G4 _4 {
  51. };& [" f, g$ B9 y2 Y

  52. * Q6 P0 m0 g) F- o- Q
  53. //////////////////
    2 M+ j3 t6 b  |7 O7 R. \, L" i

  54. 1 x1 T1 G+ e9 q' P$ B
  55. mvar:; k: [/ D( ^! b$ {& M1 `3 F( A2 r
  56. t0=sys::clock()," k. |5 z: I4 u/ j7 F
  57. i=0, while{i<100, a=fsim2(0,1,0.0001), i++}, a;
    1 f# B2 M; @! y$ s; X1 g
  58. [sys::clock()-t0]/1000;
复制代码
结果:/ d# Z, Q8 m4 J; y! Z0 f/ g9 m
2.698925000624303* k+ _3 y" z7 i; K2 y3 u4 ]2 G
0.328
% H4 ^% ?) G5 ?4 n4 H4 j
0 M% v* n' `) ^2 O" T- T5 G8 D---------1 i0 e4 @  G  U& t' L! ~
% {9 `& U) L6 {& c- c$ g
本例C/C++、matlab、Forcal运行耗时之比为 1:12.7:4.2 。8 A" N2 L5 f$ ]' W& u9 h

: e1 \: V# C6 `6 a  t. j! f5 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。3 `* c6 E% l! E, Z0 d! M8 y1 W

5 R  e4 H" Y5 d+ _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
. F9 o+ d& u) A* c1 E
9 k+ `! d. ^4 g, X" o) e3 C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。
) p3 n7 t: ^$ R1 u" N$ {8 Q  I; ^5 D8 h1 ?- }5 s
不再给出C/C++代码,因其效率不会发生变化。8 B% Y- }' U/ h3 b
2 Q. g" F$ j- Q) K) H
Matlab代码:
  1. %file fsim2.m
    ' F* ~3 H5 e+ `' B* ?! ?
  2. function s=fsim2(a,b,eps,fsim2s,fsim2f)4 [- g+ Y  w9 b- ?& Q
  3.     n=1; h=0.5*(b-a);
    $ M+ X+ Y7 I$ M) T  z. u
  4.     d=abs((b-a)*1.0e-06);; v4 O+ O; L; h( j* M& s
  5.     s1=simp1(a,eps,fsim2s,fsim2f); s2=simp1(b,eps,fsim2s,fsim2f);8 ?# x6 k8 K" \6 F
  6.     t1=h*(s1+s2);
    ' J; F# ^! D! k9 T* D
  7.     s0=1.0e+35; ep=1.0+eps;- D8 X7 I" @% I- Y# p9 @( j9 {
  8.     while ((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16),
    3 v& U6 i" N0 _6 m. R1 X
  9.         x=a-h; t2=0.5*t1;
    , f2 a: c6 a& r, o2 g
  10.         for j=1:n( x- A, ?& m+ {' d! r
  11.             x=x+2.0*h;
    0 G: {7 E0 U3 {6 I8 Y
  12.             g=simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f);4 h( s6 Q; f3 X* ]5 K" d6 b- m# H
  13.             t2=t2+h*g;
    4 P0 G0 O  h3 X8 T, M
  14.         end2 M3 D9 P5 }! G& {
  15.         s=(4.0*t2-t1)/3.0;. u1 ]; R9 ]9 H# A) ~
  16.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s));
    8 t8 L) u0 c5 U9 t; s% s1 F3 b
  17.         n=n+n; s0=s; t1=t2; h=h*0.5;
    4 ^4 C, y# S( a  X& t1 q0 I" i" X4 X
  18.     end
    # H5 k5 K  }9 @( S0 i+ u
  19. end
    3 M9 e8 O* b* \% R

  20. , o+ M! N/ E( N. s- Q  ]3 \; L
  21. function g=simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f)( d7 P6 s% O$ u0 ], \. e: `
  22.     n=1;
    ! V2 ?! b! M; a, O5 ^( o2 W& e
  23.     [y0,y1]=fsim2s(x);
    9 K2 }" b+ b- {
  24.     h=0.5*(y1-y0);
    8 K0 z0 E: m; n: A" }2 L
  25.     d=abs(h*2.0e-06);* y" o% O/ [- M- U2 V6 [
  26.     t1=h*(fsim2f(x,y0)+fsim2f(x,y1));3 p$ s6 Z. I1 b  O; a
  27.     ep=1.0+eps; g0=1.0e+35;) B8 J" x; e4 w7 L# s
  28.     while (((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16))) c/ H6 G7 o4 p
  29.         yy=y0-h;
    , k; ]( s" Y+ t
  30.         t2=0.5*t1;* s0 L' T% m+ s  a' G$ f" Y* q! W9 d
  31.         for i=1:n
    * P7 Q: u/ x; T5 \8 z) P  l& l
  32.             yy=yy+2.0*h;1 y; P" J4 T  J0 s. r
  33.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy);
    9 ~6 |7 [* j/ A/ o. W* [
  34.         end7 U* q& G  [' k* t) \+ [9 ^+ Q& l. b
  35.         g=(4.0*t2-t1)/3.0;1 W  O2 R# H# _/ F
  36.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g));
    4 c3 T0 u$ v- t, a) |% D
  37.         n=n+n; g0=g; t1=t2; h=0.5*h;5 J( m* X, G7 j+ X
  38.     end
    4 Q: K! L& P+ ~$ g5 j
  39. end
    1 I4 }7 Z' {9 I: Z

  40. / x" o* F  c5 E' p
  41. %file f2s.m
    8 `  F; g7 k; I/ o; J: m
  42. function [y0,y1]=f2s(x)
    " d* Q* X% E& [% s
  43. y0=-sqrt(1.0-x*x);
    ' e1 _* U! k& p& k" ?* E7 o# k
  44. y1=-y0;
    1 W% U# D: c* f* V6 e. y5 o
  45. end
    " B( V% g7 e9 ]" [! d
  46. , _" ?5 Q2 ]( @/ r. h! i; y
  47. %file f2f.m
    0 @& z! o9 t+ ^) E9 T# n3 B* `
  48. function c=f2f(x,y)
      G3 A$ b+ ?$ J. G% G
  49.   c=exp(x*x+y*y);
    1 |0 w; x* Z- L1 {2 s: D! e
  50. end
    0 J$ I& B$ l; ?  `" O

  51. 7 b* w7 P4 ^9 n- c5 A* S
  52. %%%%%%%%%%%%%%%%+ ?+ L5 I* n/ S1 C+ N( c" b

  53. & |, Y( c0 d( c. c( h4 Q
  54. >> tic
      }2 Z) v1 m6 E! y* {
  55. for i=1:1004 V4 U, ~6 q( I4 E, w
  56. a=fsim2(0,1,0.0001,@f2s,@f2f);
    0 x0 ?8 M7 d+ q0 O
  57. end
    ' ~' |8 z9 ^$ `1 `1 F
  58. a
    & {# L, J& [- w# N- a6 p5 [3 D
  59. toc
    & [; a1 ?% _6 L* {* W3 h

  60. 5 l4 b7 F* A# D
  61. a =
    * o& O8 r' x3 M

  62. - E- e( i5 S% g# Z
  63.     2.6989- p/ f* Z- F! c: |
  64. * L) E6 |" U# ]3 k/ y
  65. Elapsed time is 1.267014 seconds.
复制代码
--------
  S# P0 R9 E. }" f2 [7 K9 m% z+ X" |) v8 g; [
Forcal代码:
  1. simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f : n,i,y0,y1,h,d,t1,yy,t2,g,ep,g0)=! @9 \4 [8 K9 i( c) Z
  2. {
    7 ~7 L9 n8 M' M* s; ^9 R# ?
  3.     n=1,
      }" {! c9 ?9 w5 P
  4.     fsim2s(x,&y0,&y1),8 g) l- `. ^$ A) g0 P" J
  5.     h=0.5*(y1-y0),$ z  w. @, m7 P1 `" e4 K8 C
  6.     d=abs(h*2.0e-06),) a( u4 I& |; E! o- C& E' ]0 _6 y
  7.     t1=h*(fsim2f(x,y0)+fsim2f(x,y1)),
    , k& x% m2 ?- A8 v# u4 B% E
  8.     ep=1.0+eps, g0=1.0e+35,' t, Z% L$ a0 D( |7 L7 Y# u: [3 L
  9.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),
    * f( e& `( ], w. a: p' y
  10.         yy=y0-h,( F2 P# }" S- ~' `4 Z/ G
  11.         t2=0.5*t1,0 I6 H" V( R2 N
  12.         i=1, while{i<=n,3 n' b6 o/ n% O) y- f: G$ d! P
  13.             yy=yy+2.0*h,
    3 ~' G/ v" v$ |( n* @
  14.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy),. D$ r5 j' C# k+ S3 g+ n5 u
  15.             i++
    # X) A9 L. g, x, x/ E: v) _
  16.         },; e# _& I, O4 X3 z: n
  17.         g=(4.0*t2-t1)/3.0,5 E5 b. c' B1 Z, i0 U& B
  18.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g)),
    + V9 s! R: ]& ~+ k; z, p/ x
  19.         n=n+n, g0=g, t1=t2, h=0.5*h, {2 T& ^* |  T/ e. k
  20.     },
    & C$ d+ D+ ^* O' w& q
  21.     g
    . B5 k. |  w/ F, ^9 h% x
  22. };2 L- e$ u/ _+ |6 ?  P4 J4 v5 q  F
  23.   X1 j$ k5 t/ h! G# Z- A9 }
  24. fsim2(a,b,eps,fsim2s,fsim2f : n,j,h,d,s1,s2,t1,x,t2,g,s,s0,ep)=
    / {" S7 c* i( |3 A
  25. {0 F. x& p; |  {8 B+ M/ y
  26.     n=1, h=0.5*(b-a),( H& t7 I% Z$ A/ {
  27.     d=abs((b-a)*1.0e-06),
    # ^3 C( X- N% g8 J: `  M! b
  28.     s1=simp1(a,eps,fsim2s,fsim2f), s2=simp1(b,eps,fsim2s,fsim2f),
    ' c! w- K: D9 k/ k$ o2 U
  29.     t1=h*(s1+s2),: p! L/ ^6 i9 B* A
  30.     s0=1.0e+35, ep=1.0+eps,
    ! ]1 p7 `0 e- W7 a
  31.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),
    0 a( l- s9 |6 K: a2 |: o+ h
  32.         x=a-h, t2=0.5*t1,
    - j& s) m3 ^, d3 G2 I
  33.         j=1, while{j<=n,
    2 ?! @8 @, I1 W7 m" K
  34.             x=x+2.0*h,
    0 J% ?; U0 z& l5 A: b
  35.             g=simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f),) p- L  {/ o3 w% S, s# b& q
  36.             t2=t2+h*g,
    ! C2 F' }8 D; P9 |: R
  37.             j++
    & A- B8 ~5 s  ]& t8 Y0 K% h
  38.         },8 n* U3 p7 w. g8 |
  39.         s=(4.0*t2-t1)/3.0,* r$ i$ I0 {* r) |; |; L9 Z
  40.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s)),4 F  Y: O5 _1 [3 h% q. r+ _
  41.         n=n+n, s0=s, t1=t2, h=h*0.5: f' h: I$ V. k8 o8 i2 L
  42.     },
    6 _; o$ }# P. j# L+ i9 A2 J- v
  43.     s# M9 I2 U# K3 f1 S! Y
  44. };
    ; E/ b) U; D0 {6 R8 t3 L) S, I! W8 k: z
  45. 2 S. D6 z2 O& q1 U4 ]8 m" R) k
  46. //////////////////
    2 t' P- [# E  }& R

  47. 1 I6 B9 f) t# r; y2 Z/ [7 T
  48. f2s(x,y0,y1)=7 Y1 z8 f- E9 I7 u% d& X4 j
  49. {% n+ Q% g5 g: C- D  C$ c: `
  50.   y0=-sqrt(1.0-x*x),) [2 C* u% T' N8 G) [3 Q8 |5 n7 ~
  51.   y1=-y09 A8 I) j$ X  Z' p: C
  52. };
    : {, ?* e2 ?- ?  q0 P. H; b9 B* h1 ~
  53. f2f(x,y)=exp(x*x+y*y);
    8 ~# I- D# f+ X: v0 C/ `' C! }

  54. 7 [/ ?3 q5 t; q0 v) l
  55. mvar:
    / @5 ^# U/ m. e$ J; c
  56. t0=sys::clock(),
    1 E2 e- H" |! m6 R2 V
  57. i=0, while{i<100, a=fsim2(0,1,0.0001,HFor("f2s"),HFor("f2f")), i++}, a;, ^5 L6 B/ `# o7 Q. I
  58. [sys::clock()-t0]/1000;
复制代码
结果:: U, f7 D; w; v) _3 f3 Z
2.698925000624303
! |- U) C: m- g" D, N  }0.844& y! w, [4 ^& \/ P/ a

& k  F* N  A; b- \$ @* V--------+ {8 _7 j  C  @8 I5 \
/ L0 z% v. B7 U9 B& ^
本例matlab与Forcal耗时之比为1.267014 :0.844。Forcal仍有优势。
9 n1 S% }* m( o2 N/ M, x' ~
- }. W2 a3 }# \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