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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:
: l- Y& _: G" r" l) i; Sfunction fp = fitpt()$ ?# I/ |& x: z& j
% 最小二乘
9 J$ {6 ?; W2 ]! L( |# i9 \ % 基取 {1, x, ...}4 ?8 d* J: E; }' Z
% fitpt.m9 M1 o4 {: F; G4 y/ u' s9 ?
6 W0 o) I7 S( y
% 默认算例为课本:P65,例3.2( T! X3 y) H/ |/ R& e$ Y
% x = [0,1,2,3,4,5,6,7]
. G* ^6 s# \& h % y = [3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]
+ X8 U+ ]0 C0 W8 C- q % 结果:P(x) = 4.005 + 2.936x 平方误差=0.6162
. {! a* W" Y- X, L* x- k" m2 Y* \+ ^. c; |
% MatLab函数:polyfit(x, y, n)9 @ ^1 h' K$ _% {
: z9 Z z0 z0 P% i* g 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');
N R* G3 F s! m9 c if isempty(s)$ y7 ^- E" B' U3 G
s = '[0,1,2,3,4,5,6,7]';
1 ?0 J R- p: X else, i- n6 c1 y! g; M$ Y& X
if (s(1) ~= '[')
5 e$ g; U% W4 e! e s = strcat('[', s);
$ w) O9 E" P+ w8 B s = strcat(s, ']');
9 `2 A' ^9 a/ k, |. \ end! r* x* q+ ?4 y8 e/ v2 O
end: M5 D( a6 i1 |' ]' R/ l
x = sym(s);
2 A& \7 N% x5 A3 L5 }! [! U8 n# @. ^/ h5 ^# u" Z3 s
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');# n0 b3 Q; Q+ W' E9 x5 M. b
if isempty(s)
9 p6 P2 K/ z8 C! |8 h1 C" ~ s = '[3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]';
) C9 f% O) n; l: M: { else
1 t- Y6 J! e# h! B& b" Z if (s(1) ~= '[')
4 j: p. z# H: x$ U/ o s = strcat('[', s);5 ~4 T ^' R1 J' s
s = strcat(s, ']');, \+ c/ [7 ?* F8 @
end6 B( {. C/ o2 {7 G3 \4 P4 B9 h
end
3 M2 B& N' f9 T1 d$ c y = sym(s);% A9 C' N( w8 N2 D) W, S& H, F
sz = size(x);
. E( B& Q1 Q: O& u, A* `5 n$ r sz = sz(2);& b6 z I- h/ x+ p d
n = input('输入多项式次数n:');/ G: N; C& k( i% u! @
if (n + 1 > sz), l( |/ m4 n9 {$ o0 ]! y/ |- m
n = input('多项式次数需要小于已知点个数,请重新输入n:');5 ]* U' A/ I" K/ {. x
end' P v6 T. D5 ~
if (n + 1 > sz)4 c3 Y- C) O, F5 m( W( @1 h
error('多项式次数不能小于已知点个数!');8 U" ^2 v; V0 ?" M; x7 H
end" f( a2 ], B7 u( h
fp = s_fitpt_p(x, y, n);- [* A/ o) O, Q% T8 {3 r8 o
7 G* V% L1 z" j) J! t
% 绘制原始数据点和拟合曲线
- [. `$ A2 v: q4 f, d plot(double(x), double(y), 'r*')
7 U8 L" w M$ b$ P/ Q9 K hold on# }" Y3 `0 F2 v e6 q1 W5 \
a = double(x(1));
% n7 R& U5 q" f b = double(x(sz));
2 B/ p0 q9 ~: p! I# F) \. k) v x = a:abs(b - 1)/100:b;
, L0 G6 r& ^+ P4 v1 v7 ] y = subs(fp, x);: O, W8 B% ]* Q. m
plot(x, y)
7 J8 V% ]8 {% Bend
8 D8 I; E- }0 h3 l# {/ Z
# N7 `; y2 z# N! P4 w%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
2 o( E% k* ]8 v9 w
8 Z& B' i" d2 cfunction f = s_fitpt_p(x, y, n)) F5 ^+ p# H& Y& V9 S# L# @; O" _
% 用 n 次多项式实现的最小二乘法
8 V, F5 g( f; j9 @ j$ i
J, b. n+ j4 c1 } sz = size(x);
" H- ^4 }( t% G; z+ s1 [ sz = sz(2);' R; S! l: Q3 G6 L
A = zeros(sz, n + 1);& o$ T' U* K+ q% F# d) N6 C7 a
v = vh(n);6 f; z# I8 q% B) e b, \: l( h
for i = 1:sz5 Q2 s0 ?6 ?$ t7 H4 H
A(i, = subs(v, double(x(i)));
+ X. ^" |( z: R: a' O/ r. J end. [! u. x, R( i; Q; C+ Y
f = linsolve(A' * A, A' * y');3 d) ?% Z2 s' N! _- V
f = vpa(f, 4);. N! v" E9 y7 v# T" V; @
f = v * f;' t% O3 A. i3 _5 v* h4 W
end1 {, d; f+ Q" k; C$ K$ Q& k0 h, G. ?
4 ] p3 R2 s- Z' c3 s3 ]%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%' r# L3 T3 O( C9 g
& ^4 _/ g0 F+ C
function v = vh(n); G L- b! H* {6 o
% Create vector in horizontal style, such as
5 G0 `% ~, j T0 \ % v = [1, x, x^2, ..., x^n]
! I4 S# D, k) A% b* q7 k G+ }# R k0 ]
if (n < 0 || n > 9)
6 M8 R2 W3 P9 I8 v; d( i error('Make sure ''n'' is in range of [0, 9]')
& h. B& _3 E$ S ?3 c& x% i0 r end7 C2 G) \. |9 r I; ]
s = '';0 [) @% V" t- K
for i = 0:n
) B. k& c7 V5 ?& b( Y: }: i s = strcat(s, ',x^');
. ?1 a( r* K# n8 o s = strcat(s, num2str(i));4 n1 d( m$ n' b; _
end1 N; f, H0 a3 O5 A G4 z. V
s(1) = '[';
1 k( ~9 F2 P* l" A' s, N( d sz = size(s); g( G* a* q2 o) A$ Y$ ~
s(sz(2) + 1) = ']';
0 T7 W" F% j* D( s; _" A: |3 B; u" m4 v C- v1 ~
v = simplify(sym(s));$ q3 w' a# I* H1 I" w
end6 a- j: s& T) V3 L! C1 ^
" z% }# U! S7 i7 ~
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。7 z" s! E( |4 G. z$ n( g
; J8 e: H) B$ {# n3 V, X, v
% a( E7 S* E0 i3 w4 o b
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zan
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