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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:: \$ U  o8 K& L% n/ [
function fp = fitpt()
; C6 f. g8 L2 K) Q8 b: `4 v9 t# n( T    % 最小二乘
# R! [; t0 S9 D' y2 X    % 基取 {1, x, ...}
7 U7 l" K$ w: V3 L' N0 G- M    % fitpt.m1 J) F: w% c: c2 _& o. Y* X5 S
9 `( M" Q3 l( x& l  c
    % 默认算例为课本:P65,例3.2/ g. c, M; O- Z: t
    % x = [0,1,2,3,4,5,6,7]
% i4 @4 B' b4 w4 u    % y = [3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]
8 `0 I1 Y# O4 }+ q: e/ h' P7 Z/ v    % 结果:P(x) = 4.005 + 2.936x  平方误差=0.6162
) I  E4 l( P! q: q& d7 ?6 e. R4 B3 H# k. P! k5 [
    % MatLab函数:polyfit(x, y, n)
2 Q: \9 W8 Y. e3 Q; W! ]/ i: @& b, N: ^) L( _2 ?1 I. ?  [" w
    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');* F3 k1 C  b8 G; c
    if isempty(s)
3 o( X& i  I4 o' H        s = '[0,1,2,3,4,5,6,7]';2 q4 q; d+ f- ~- |3 R% @: |2 O
    else, t( M0 k( C/ P
        if (s(1) ~= '[')
% y; c! b" `/ H5 {, Q  h" t4 f  r: j+ a9 K            s = strcat('[', s);
$ p$ X, ]" g  \& i            s = strcat(s, ']');
1 R) S- W8 x1 q, V* S! H2 d2 S# n        end$ ~. H$ W1 ^" z$ c8 N
    end
% F/ z1 V: _* j    x = sym(s);1 O0 W3 ?+ j2 I- g4 {& J! g/ o
) S/ h! A7 ]# ], W7 `- ?
    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');
) l; E2 E: s7 u( h' N, W3 u    if isempty(s)- V. ?2 _6 R8 E8 u9 B5 B# x# v
        s = '[3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]';0 r; b8 U) J1 T" V5 u' z- ^
    else) }/ h# ?+ X  M
        if (s(1) ~= '[')4 F$ V( y  Q' c% E& i
            s = strcat('[', s);# [; x" e, J$ `- S8 M
            s = strcat(s, ']');
- h# L5 G& x+ N. o& D4 a        end
$ l$ Y, w1 T. Q# {    end
, J0 I+ l1 X4 W- \; w    y = sym(s);
: Y6 Z' u& _4 p4 M& ?" q2 I% m" r    sz = size(x);
3 t9 T' M& e. N    sz = sz(2);# L+ x0 A# K1 ]* G# a
    n = input('输入多项式次数n:');0 W; q1 s* c/ B$ n4 b
    if (n + 1 > sz)
) P  X; U! b+ l+ s0 ~, r6 x        n = input('多项式次数需要小于已知点个数,请重新输入n:');
7 d! b% U1 K; O6 ^8 s/ b    end5 R: A1 C0 A# \6 {# i; F/ U' b5 g
    if (n + 1 > sz)9 y6 ?, i1 n3 j+ j1 |
        error('多项式次数不能小于已知点个数!');
; t* C0 y# Z0 Y3 r6 }. _' W    end
6 k  _5 A* _+ K5 l    fp = s_fitpt_p(x, y, n);
! Z1 W  Q3 _3 `* l/ x' D! P0 e$ ~3 j& ]: P2 [: s
    % 绘制原始数据点和拟合曲线' n+ y% t6 i8 B: ^
    plot(double(x), double(y), 'r*')( W3 C# g% c7 u4 G
    hold on
. L7 K2 J" p$ z8 v0 [; [- ?/ d    a = double(x(1));9 n+ N5 c& O. K; @- S
    b = double(x(sz));, d) T$ a- d# f5 |' w4 A, d4 W9 \
    x = a:abs(b - 1)/100:b;
. S. D9 c4 I& J, u: V# h    y = subs(fp, x);
% H. n1 P. z, w' E; n1 ?" e4 c    plot(x, y)
# G0 c7 ~$ k* b9 t4 x4 Jend
& K! k$ K0 q8 m/ s
3 c( W% \% A0 H. f/ p%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
4 {. M" N% O- `6 F. X  o( v- d, w
0 O& j% f. z- h' U% |* I& dfunction f = s_fitpt_p(x, y, n)( m' K; o5 G9 x( s! U% S2 e
    % 用 n 次多项式实现的最小二乘法0 E( [  B2 L$ @+ Z6 y' F+ T

$ y  e& i5 l7 F9 C    sz = size(x);
/ c2 e$ }; ]+ Z  g' G) v    sz = sz(2);
! r8 B/ Q9 S, G+ }2 k% Z) T    A = zeros(sz, n + 1);# K" h4 o! ~6 X6 J2 Y+ k9 W7 z
    v = vh(n);
" l  w$ d2 k+ k7 K$ p3 j    for i = 1:sz. t# m+ b4 H1 n
        A(i, = subs(v, double(x(i)));
- f$ Z( \, l3 }- S) r    end
2 S  S. I7 _$ U. J9 X% ^1 a    f = linsolve(A' * A, A' * y');, c9 h- V5 @" E9 `  r2 @
    f = vpa(f, 4);
% r3 u: v5 m- z, z    f = v * f;
) J* n! Q+ {4 P7 Y$ ~' Eend
/ e, m' }7 E! q2 f1 I& S
4 G. Q1 @5 K# ~$ _7 ?+ d5 ?%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%. \9 _4 H0 R9 h
- C1 R& U* a9 e6 E8 l4 y3 H
function v = vh(n)
. e1 _, \' W% [- ?+ w    % Create vector in horizontal style, such as + U/ l7 g" F- ]- E6 J
    % v = [1, x, x^2, ..., x^n]: ^$ @! Y+ A" ^7 B- z" ?1 Y8 `
0 l+ `$ _& }& w- k
    if (n < 0 || n > 9)
( ?3 ?! i7 C$ y        error('Make sure ''n'' is in range of [0, 9]')
9 J/ F$ l; L$ n% v+ m    end; z. P" `5 T0 |& r4 W+ u1 s7 J5 j1 ^: P
    s = '';
" l) `7 J8 B7 \    for i = 0:n# T7 i! `, Q5 s6 J$ d
        s = strcat(s, ',x^');
- p" _; _9 ~* L        s = strcat(s, num2str(i));4 F5 H+ G" W7 @" x2 i2 u8 n
    end
# c9 ]8 ~& c# C* M" R    s(1) = '[';
! b" k; p- |) S( ~' v' a    sz = size(s);
, K: b, H( _, `    s(sz(2) + 1) = ']';8 J" J, y6 A/ i7 Q9 t) A
) y1 L- S/ I# q  w
    v = simplify(sym(s));- J0 ?# B8 M. z( d# d& V  w, N
end
8 G! S. q/ Z* N  u
, l/ n; v% c+ _+ 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。
6 F; C# k  ~& k2 k2 n$ I* {/ O4 c2 W

6 g8 i2 y& g5 z% J, x
zan
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