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标题: ATLAB 脚本进行最小二乘法拟合 [打印本页]

作者: 2744557306    时间: 2023-12-31 16:12
标题: ATLAB 脚本进行最小二乘法拟合
这是一个 MATLAB 脚本,用于进行最小二乘法拟合。脚本首先要求用户输入已知点的 x 和 y 坐标,然后输入拟合的多项式次数 n。脚本使用最小二乘法拟合数据,并绘制了原始数据点和拟合曲线的图表。以下是对代码的主要部分的解释:
3 b4 A0 {- ~" p8 o) Mfunction fp = fitpt()
. |* H. P, n# o' e' Y( \2 _    % 最小二乘4 s0 z( E- K+ K5 F, O
    % 基取 {1, x, ...}% G/ T$ j  i4 n
    % fitpt.m
  a( @2 s( U, x; o/ }/ }* k# ^* K) ]  _* \5 G3 S' r% m
    % 默认算例为课本:P65,例3.2
1 R1 E2 d  N- ?3 A$ s; i    % x = [0,1,2,3,4,5,6,7]  Y. f3 e% e% }" k4 R+ h3 F) x
    % y = [3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]
+ @4 A( i' {$ |& \  a    % 结果:P(x) = 4.005 + 2.936x  平方误差=0.61623 U/ k( ~5 Z, i8 Y3 {9 s
1 w+ Y# V0 P3 w
    % MatLab函数:polyfit(x, y, n)
, P' h7 |4 g5 j2 s" t7 ~$ H; d
* z* [  Z% x* s5 w+ R    s = input('<最小二乘>\n输入已知点的x坐标:(回车表示[0,1,2,3,4,5,6,7])\n', 's');
' Y9 Q2 ]% m) L% u6 u2 [3 c    if isempty(s)
) f4 ^6 ^4 }' F        s = '[0,1,2,3,4,5,6,7]';( ]- ?2 q3 c4 w
    else
4 }9 ~, b% a9 E# N. W        if (s(1) ~= '[')( f: I: H; n# `
            s = strcat('[', s);
6 R. t9 }: ?3 x' L! m            s = strcat(s, ']');5 ^: b8 \- ^5 C8 \
        end
8 u( V- O9 F* S% z; C4 P    end5 k. s# d: C+ P& Y- P
    x = sym(s);
0 X0 |& `; v! _! Z2 h5 A/ L  O5 ]0 \
    s = input('输入已知点的y坐标:(回车表示[3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07])\n', 's');7 A: y( E2 X% ?$ j4 K) |  P4 P
    if isempty(s)
  O; F5 J3 x( }1 D4 q$ j        s = '[3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]';% E/ K" F( Q$ ?9 a3 h& }. m; R
    else
9 q5 D1 X$ G; `( S        if (s(1) ~= '[')
, l: G9 i4 y4 k4 h6 v; ^" v            s = strcat('[', s);: Q6 w" a; |8 E7 Z$ p
            s = strcat(s, ']');6 u0 T3 k+ k- m: e2 Y
        end
3 ]' b! W; u, B8 h/ `    end4 _7 R1 |& L' _& o" {3 C4 F- j
    y = sym(s);
4 X& ~) D9 t7 [$ v    sz = size(x);
, U9 v4 g: f! J; E* ]3 N# w    sz = sz(2);
( N; ~$ t' k7 A, A2 E) [    n = input('输入多项式次数n:');' R( `8 O2 `, ?% y
    if (n + 1 > sz)3 r" P+ I) K1 N- j- j6 R7 T4 F
        n = input('多项式次数需要小于已知点个数,请重新输入n:');) s0 j& x7 }" b) \  o
    end
* U* j  S; N7 F. x6 o) U    if (n + 1 > sz)
7 }9 v- h0 c: |8 A7 r. g        error('多项式次数不能小于已知点个数!');; z0 F6 \- v. H# x
    end# B1 d+ r# W* `( F3 T2 P5 W
    fp = s_fitpt_p(x, y, n);! G# W. i" j% Q9 _" _
2 k# W2 v, [* Y0 O: P6 i$ K7 Q
    % 绘制原始数据点和拟合曲线1 Y% e+ N' T  g6 |5 c/ |5 P
    plot(double(x), double(y), 'r*')! Z; n2 s9 p. ]! z8 _% i) X2 O, A
    hold on. g  q6 U) J- {- o/ S9 g
    a = double(x(1));
0 z1 p7 @" O' l4 o7 V( Q7 H    b = double(x(sz));
3 d5 S; _0 w" Z/ n    x = a:abs(b - 1)/100:b;1 H9 ?/ o% g# I) c, k' m
    y = subs(fp, x);$ A- s5 m5 h5 h6 u  f
    plot(x, y), v+ R. n: e; q+ q/ m4 M. {: S
end
' _! a0 x' ~2 B  _2 i
+ j8 O6 ]% p* f! c+ {6 F; Q%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%+ o; `& E& P8 E( }9 V4 w0 I( K

+ |! ]+ a8 c; x! V0 \6 a  Bfunction f = s_fitpt_p(x, y, n)8 E* h; m& i& m/ H+ h! g/ t1 O" M
    % 用 n 次多项式实现的最小二乘法
; Z" m) W4 k- A1 N/ k4 s: Q
( ^6 x" c* Z( C# |/ N' H. }# Y, z3 L9 z& L    sz = size(x);
' @5 p! |& C0 D  _% }    sz = sz(2);! ^7 ]9 _( ?. }1 L# I* q8 j
    A = zeros(sz, n + 1);* x' g: l. t% \% e* T
    v = vh(n);
7 f, e2 W: b4 K$ R8 t6 g1 y    for i = 1:sz
6 ~; u- G8 T% \& s        A(i, = subs(v, double(x(i)));/ o4 c4 ^3 s, h" s! a
    end
* v4 }/ Q4 M) T$ s/ K8 _+ n+ Z    f = linsolve(A' * A, A' * y');- A- z4 l# s0 Y5 J
    f = vpa(f, 4);
, i1 p5 v& z/ t& O, ^    f = v * f;
& m5 a: n9 w5 G1 F6 V+ Xend2 {4 Z' G2 l9 d) u
+ l/ E' c( y% W  P# a" E: C
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%3 w% G3 ^) J# N2 d+ _' [4 _3 Y

, q: _: e# k' h3 |7 F8 lfunction v = vh(n)1 u3 z& Q+ i+ {/ @( Q( X
    % Create vector in horizontal style, such as 9 ~6 O0 [% z5 c: c5 J$ H8 u
    % v = [1, x, x^2, ..., x^n]
: L* U4 z2 a; r4 F$ y8 P. o- \" e' B/ s7 |
    if (n < 0 || n > 9)
6 {6 A! |$ F9 z" R4 G; E! h: B2 w        error('Make sure ''n'' is in range of [0, 9]')0 H0 D% I0 x" ~0 q0 {
    end& ~7 |" ?% y/ M, r4 {+ G
    s = '';
9 k6 B" {0 U# P5 `- C    for i = 0:n
# W0 [1 r- f9 g# Z7 p        s = strcat(s, ',x^');
2 N+ B  y1 w! R* |; T( t0 y- I        s = strcat(s, num2str(i));
+ ?' c7 q; F( I) `    end
8 Y& O5 A' m& }8 G9 ~3 M    s(1) = '[';' V- e$ l- e0 b% C3 M; e1 e2 z
    sz = size(s);: W: p( V# {1 w
    s(sz(2) + 1) = ']';. v# I. P& b3 H  o. S# o
2 v* L- l* |7 V0 D  k0 C! ^. R
    v = simplify(sym(s));* {/ P1 K8 y- Z, Q5 ~) }% i
end
# L& ~: G: x# n$ ]; V/ P% y! |% j6 j: T
这个脚本首先获取用户输入的已知点的 x 和 y 坐标,然后使用最小二乘法进行拟合。最后,脚本绘制了原始数据点和拟合曲线的图表。
! h6 p, Q5 U4 [$ U
. ~& ?" |  ?. @: U" H7 T8 n, V+ ~% ^' Y+ E. P/ p





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