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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:, v( x+ i  C) R
function fp = fitpt()- Z* y( A1 Z! X, O. A( `2 n+ G
    % 最小二乘2 c' o3 |' s7 J! s1 [' F
    % 基取 {1, x, ...}2 O4 Z  w% Y7 I/ g* O7 x( v/ v( I
    % fitpt.m+ T3 K2 S, ?/ L

  `+ m2 Y6 t9 f0 f- y) y" M    % 默认算例为课本:P65,例3.2% o/ F$ [: w) Z+ h0 U( H! P% n1 v
    % x = [0,1,2,3,4,5,6,7]& J5 v! Q7 K8 h8 j8 x: z  i
    % y = [3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]
  {" Y+ U. h6 v! I7 A    % 结果:P(x) = 4.005 + 2.936x  平方误差=0.6162
) r1 x; j# z( {$ w
. p$ H3 w7 H, {9 A4 E    % MatLab函数:polyfit(x, y, n)) D  q+ c3 a; h) E
, O- b0 X% n' b! O( n/ o* ?2 a! @
    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');+ n4 c7 E5 J5 Y! l; f
    if isempty(s)
- T1 M, Q/ T  ?' U( {3 D3 Q$ q        s = '[0,1,2,3,4,5,6,7]';
6 m& o9 ^1 D; u9 ~7 E7 Q; m' s    else
9 X8 R" z9 P' A  e& E        if (s(1) ~= '[')
- Q4 z: u6 _4 W2 {            s = strcat('[', s);( t: p! s& _7 ~# V; h5 R
            s = strcat(s, ']');& u' a2 I& l  c! w9 w, f8 |  m$ X
        end6 u. ?% Q  A7 N% C" u6 N
    end$ A6 E) l. e. X; i& G) o+ l
    x = sym(s);
/ y" l. X, @3 `
& c* J) ?5 E9 A$ ~6 I    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');$ D/ w: m2 v; q) i* o; Y
    if isempty(s)
2 s! E7 d. {6 B* O9 s- e        s = '[3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]';
- C' w6 J3 ]' f% `' Q    else
/ T0 g" @, ^0 c9 k: J        if (s(1) ~= '[')
) j: T- n6 ~1 H. R            s = strcat('[', s);
1 g/ N4 V8 n6 F( b$ X4 |            s = strcat(s, ']');
" ]7 H, c; B& Z0 K        end2 I% E! C) A) H/ S4 m3 I  ?
    end1 ?1 n  h; T5 L% s9 m" e
    y = sym(s);0 h: D' p% i2 r$ ^6 O, @
    sz = size(x);; e9 b  w: z1 t6 ]% Z3 X
    sz = sz(2);
9 Z( E- u0 d! A2 C. X    n = input('输入多项式次数n:');
# P; C7 U9 H/ Q    if (n + 1 > sz)
) d( `* K$ R+ P3 j- V/ \        n = input('多项式次数需要小于已知点个数,请重新输入n:');
1 q9 j/ ~7 K% H# ^, s5 s7 j/ l# }    end
- g6 E7 x9 h' f! f4 G/ T! O9 X    if (n + 1 > sz)
; v: m8 w% E: K: @+ z        error('多项式次数不能小于已知点个数!');& X( E  f* x' f
    end
* l$ |0 v! _1 M0 \+ O6 K; @; i    fp = s_fitpt_p(x, y, n);
# C* B. n; B+ W/ w& M9 s) D+ r$ G  i+ Q) S% m2 ]) h
    % 绘制原始数据点和拟合曲线/ I0 O' a: `9 P: [  i/ _1 {9 p  q+ l
    plot(double(x), double(y), 'r*')9 W: U/ \" U& ]2 N5 X& D
    hold on6 M0 T6 A+ s# B" Z
    a = double(x(1));7 V" \/ x" O8 L" ^
    b = double(x(sz));9 V0 f* a" J% {# p4 [7 S* ]# b
    x = a:abs(b - 1)/100:b;( H4 }1 Y- D$ W4 x( h7 |, N
    y = subs(fp, x);$ S/ n0 \8 @2 Y; l- S5 R  N
    plot(x, y)# i6 b' |! L6 A- d" v' }  B
end6 N$ [4 H) Z0 T4 S! ~1 l+ z

; u# G1 ?9 o0 [. {6 n- p. G%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
( q/ I! V* g3 s: c$ P
9 E+ Y* U1 p' l) D, k+ ~function f = s_fitpt_p(x, y, n)
) r# |1 L: ]( f) s4 ]    % 用 n 次多项式实现的最小二乘法" j0 i  M) k7 q. P: n: z( M, ]6 z
5 d, D1 ]: P' O& K
    sz = size(x);& l) b. J) G- Y2 Z
    sz = sz(2);# `) @/ j# r! S. |$ W% x
    A = zeros(sz, n + 1);
& ^: K5 }7 n' X0 c8 H    v = vh(n);
  U# v& Z8 u1 b    for i = 1:sz0 C7 L; w0 v) e9 q9 E
        A(i, = subs(v, double(x(i)));
. G( I  U) m& A& c. G    end  G! t2 X- j3 }3 V$ @+ G5 ~0 \
    f = linsolve(A' * A, A' * y');4 d, Z% A* o; J
    f = vpa(f, 4);# m+ K% g7 b( F! Y7 T0 h+ e
    f = v * f;
' z+ m; q& |% Dend
' k- H1 O/ J% E$ K
5 ?3 M% G: G% S; }8 V. Z3 k%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%7 n6 x1 m4 m( D
4 f% _& }6 d, E( r% S
function v = vh(n)
% J* Y  f- N5 u7 z. M    % Create vector in horizontal style, such as
5 c+ \9 r0 \2 e6 Q9 K4 g: D    % v = [1, x, x^2, ..., x^n]" j9 m6 D8 P2 A. H

1 `( T1 H  Q4 y    if (n < 0 || n > 9)0 V& X  i$ F+ j( P# W& S
        error('Make sure ''n'' is in range of [0, 9]')
* A0 k- J* m& T4 Y. N0 a    end
, ?6 @: S/ `) W& g; u    s = '';+ W) L( e* Y4 ]4 B9 S; o' o
    for i = 0:n6 ?" V6 `) u- n7 j) Y# T
        s = strcat(s, ',x^');2 K2 D5 C6 _) Y1 o
        s = strcat(s, num2str(i));
. S" ?" w4 C5 b/ l' Q# X+ F4 D    end
7 o- Y+ r! o4 D4 @8 {; B/ b& V: z' k    s(1) = '[';3 n# i  j6 {) n- H# F; Y
    sz = size(s);5 a6 K- \0 R; T3 Q, @
    s(sz(2) + 1) = ']';7 z9 g4 C" x- G' ?$ s& c% W

5 `& ]  q0 e+ j9 c7 G0 Z    v = simplify(sym(s));
- V4 t1 \  y5 ^! {5 R' J# Aend
# @1 T/ F4 z. A% Q- l; S5 G7 ^: Q3 ~. I7 j. Y/ {3 n
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。
9 e1 n+ j& X3 H/ _- Q) q( |" L  y& T% z; ~% Z: \" g
% I* ?9 s8 p3 ]  v: i2 E* I





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