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ATLAB 脚本进行最小二乘法拟合

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发表于 2023-12-31 16:12 |只看该作者 |倒序浏览
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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:! y) e/ P% D# x. Z
function fp = fitpt()
+ x& o, n; \0 q' r$ k* e* q    % 最小二乘+ \1 ?! b( e! S4 {( h( H6 r; f4 l
    % 基取 {1, x, ...}
+ b8 m: ]$ b6 e& e$ O( E2 C    % fitpt.m( E" d& p7 j. }6 b/ j# v6 D1 `
2 l* O9 X  O" N  Z
    % 默认算例为课本:P65,例3.2
8 \' l. F( m+ u+ r    % x = [0,1,2,3,4,5,6,7]" C% ?( C+ m; a& h
    % y = [3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]
8 x& C. S  ?6 _1 N5 ?# O    % 结果:P(x) = 4.005 + 2.936x  平方误差=0.61620 e3 y9 V- E) }

) [; f( M3 Q) z  X# F# c$ H    % MatLab函数:polyfit(x, y, n)
4 \' ]9 G* k+ [. g) l6 O7 @; L6 l1 e# v/ D8 r4 Y
    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');/ }4 X0 [6 |* r; q
    if isempty(s): b' L" [' R1 \5 S7 K8 u
        s = '[0,1,2,3,4,5,6,7]';" I/ h9 R1 A5 f
    else
& n0 x/ j( @/ t5 P# \' n5 l        if (s(1) ~= '[')4 x, f# R" Q/ h
            s = strcat('[', s);6 A2 r  o7 H9 t7 s4 Q" O- M
            s = strcat(s, ']');) ~- o7 ?( h3 E4 g/ w! x
        end
' k1 B0 J  G9 T4 k    end
# X6 ?$ i$ P, a, v, K    x = sym(s);
7 R# R/ w8 Q0 ]1 a; N4 Z' Q2 L- U5 z- o9 [' B2 k
    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');. E; l+ S7 v4 q' R
    if isempty(s); y0 o: x; H, x
        s = '[3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]';% b% y; M2 ?0 g6 H3 F* ]- A+ X
    else% S9 h' Z3 {  C1 x* Z# w
        if (s(1) ~= '[')) [' b7 j) [4 ^. X
            s = strcat('[', s);
# Z6 Q9 m0 a" F            s = strcat(s, ']');" E- i2 P5 e8 Y: E& b) M- Z
        end- E7 m3 P- z8 ]
    end. x* y. e0 F6 j) S' e
    y = sym(s);
- w6 `" }$ h+ V    sz = size(x);
$ e% G/ i/ @; R; [$ t    sz = sz(2);
" r- q3 i$ P; i# O& g. ]' M    n = input('输入多项式次数n:');: D( B, W+ {4 l$ N2 Z
    if (n + 1 > sz)0 o* [& r9 F7 p7 g$ u
        n = input('多项式次数需要小于已知点个数,请重新输入n:');
! s7 s2 i# X* |0 J    end
4 x" U5 c0 K& @) h    if (n + 1 > sz); M8 J& T! n. N
        error('多项式次数不能小于已知点个数!');. J, W+ V1 d+ H& @- D
    end
% m3 v+ w7 _) d+ v: n; f    fp = s_fitpt_p(x, y, n);
: K* O/ s1 D+ F3 y. T
3 s5 l4 W. u9 t% n  A    % 绘制原始数据点和拟合曲线1 }+ ~/ m  _9 J" B: L2 ]
    plot(double(x), double(y), 'r*')1 `/ L5 v& e3 ]* ]! m
    hold on' c9 G" J5 ^4 j9 k; c6 t. }
    a = double(x(1));
. F6 Y$ x6 b! U% X    b = double(x(sz));4 ?; Y/ y/ j+ r  e
    x = a:abs(b - 1)/100:b;
6 H" V5 ^; N" w+ g6 j9 J    y = subs(fp, x);
8 ?( f4 _. z: `/ N. n    plot(x, y)
* }4 m$ A  E/ mend" o; C* P7 a' L1 j# ^
* ]+ N3 T1 r9 d1 v
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  r4 k8 A  }3 W0 s$ D& Q/ u: ]. n
% `- G# F4 K- E: yfunction f = s_fitpt_p(x, y, n)
& h$ `% h+ `' M9 R! [    % 用 n 次多项式实现的最小二乘法. _  j5 Z: I( g" A: D2 d
1 o. P" ]5 D, t2 `" ]+ K1 s( }
    sz = size(x);( m( S9 d  u1 X, N
    sz = sz(2);
" ~& P+ a. d& E2 B0 u    A = zeros(sz, n + 1);" l) i+ S8 j- Q+ z
    v = vh(n);
% }  [# s* [! E1 H8 E: _    for i = 1:sz
9 S; F! _8 I* U6 I& }2 p        A(i, = subs(v, double(x(i)));, b7 P3 }- m$ V4 M. f/ v
    end
! e  ?% x& D4 I8 n" A! K- U    f = linsolve(A' * A, A' * y');
. R/ |$ h6 V, T( n6 G8 G; M    f = vpa(f, 4);6 ]% c1 L' A/ D% U2 h* K& M& r
    f = v * f;
* ?4 z) D8 c) p) o" ?, i$ aend. o( F1 A; F- e- m6 U& x9 \7 ?$ C
! U/ L0 a6 d0 v  m+ X1 n7 ?
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%* J* \# l5 R  E( [1 n8 J- A

) R( _1 d' N8 `$ B, tfunction v = vh(n)1 s' g6 J: t5 u; H* f
    % Create vector in horizontal style, such as $ r, w' h- v1 l2 l+ y
    % v = [1, x, x^2, ..., x^n]" w# w, \$ d# p% L; `
& O! t0 d; b, m: q6 d; Z% H5 Y
    if (n < 0 || n > 9); E+ _" ?+ D) k  s; q# b) v
        error('Make sure ''n'' is in range of [0, 9]')
8 T' F9 V" a, m* M0 O5 }    end
9 t  A  v) F! {; |/ A! ~' E2 p, w% A/ j    s = '';
' `, p  U4 i. ]9 b" C/ P! l- S7 m    for i = 0:n
" l$ ~5 L# w- L( q7 b9 y        s = strcat(s, ',x^');( f. X$ F4 l( A5 [4 K5 c
        s = strcat(s, num2str(i));
2 [* t: P2 C( X( D0 f# u    end, C# I  X  H# }8 W( x7 \. M" n
    s(1) = '[';
7 A2 ^: t1 ^& f0 ~7 u    sz = size(s);
$ O9 R- q" g: f5 Q" f# E0 J    s(sz(2) + 1) = ']';+ e- {/ v1 ~% F$ x" u* K" }1 m. [  y

3 z. K. S1 b9 M3 E$ s; |% l8 X0 T9 C    v = simplify(sym(s));: ]/ G' w1 n3 E4 z
end( j) C7 A% ?2 a( F3 l

3 q5 H2 ~( ]4 r! J! h# w7 }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。
6 [, N2 Z4 a) j! F$ f- `0 H! v: G; k+ a9 s9 |5 F

* x% x4 t" _. a. A
zan
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