数学建模社区-数学中国

标题: 极限测试之Matlab与Forcal真实演练 [打印本页]

作者: forcal    时间: 2011-8-4 08:15
标题: 极限测试之Matlab与Forcal真实演练
首先要说明的是本测试系列,除了比较编译效率外,其余所有运行效率的比较都是将matlab的首次运行排出在外,因matlab程序首次运行效率较低。理论上,Forcal程序任意次运行效率都是一样的。不过话又说回来,任意程序包含的函数,有些是需要多次运行的,而有些仅运行一次,甚至一次都不运行,故matlab函数首次运行效率较低应该是一个缺点。但如果说,matlab函数首次运行会对函数进行优化,以后运行效率会显著提高,则matlab函数首次运行效率较低就成了一个优点。
/ y. l. u- L9 v
( C, x: A# Y* b" c=============
+ G6 z3 }; u' `- ~0 g( Q9 @
; B8 h  j: p! u8 Y/ U- R) r( ^本次演练要用matlab和Forcal实现两个实用函数并进行测试。当然,对脚本来说,这些函数用C/C++或Fortran来实现应是脚本的最佳选择。
6 P- s7 D; }0 o& z7 q2 e9 R8 N$ _6 M# H* N
=============4 \3 H( ~2 z! K5 D' e

2 a0 z& ^& C2 _/ O, G; y" m7 r3 A" ?1、求解实系数方程组的全选主元高斯消去法:包含大量数组元素存取操作8 Y2 L# ]" s3 i' r
3 f' H2 z# z5 J5 w
C/C++代码:
  1. #include "stdafx.h"
    $ n- A  k' y- G
  2. #include <stdio.h>  ^. d/ Z, D  v& M+ @
  3. #include <stdlib.h>
    : ?& L3 b8 v9 _+ g+ y, w6 M
  4. #include "time.h"% `+ }$ `% y0 N9 G& b4 h- q) f$ G
  5. #include "math.h"1 l/ N3 I8 U/ E
  6. $ ~1 ?( Z& \. {( Q% V: t/ [
  7. int agaus(double *a,double *b,int n)
    8 k7 ?) \2 [& O7 ~8 r9 D, V- a
  8. {$ R2 J  l9 ~+ l7 T' G/ a3 V
  9.         int *js,l,k,i,j,is,p,q;
    9 c" d; s, S4 E6 w0 ^
  10.     double d,t;
    - W1 X6 Q" o, J0 c' f* Z% }* H
  11.     js=new int[n];6 ~* T& c, n$ U0 g) L
  12.     l=1;" ^( X9 P; D  w  w! t% j. }* M
  13.     for (k=0;k<=n-2;k++)& X9 J  @9 J  Z; ?
  14.     {
    ; k# }% j0 D/ D7 O1 N* R' N9 y
  15.                 d=0.0;. d$ _2 i* @: F9 W# \
  16.         for (i=k;i<=n-1;i++)7 B/ h2 m* D& Y! `% B7 T, b
  17.                 {
    ' A' o; r1 K) X! g
  18.           for (j=k;j<=n-1;j++): h$ |. U5 j! _" c( k
  19.           {
    + N5 Q2 Y9 H. M9 t4 |! k* h
  20.                           t=fabs(a[i*n+j]);8 Z' Y# Z# S$ v; x1 n' |4 L$ M; X  A
  21.               if (t>d) { d=t; js[k]=j; is=i;}. o* @, n5 C' a
  22.           }
    ; Q0 H( N0 ]7 z! b# R# D; B
  23.                 }' s. P% t# J2 H/ i: Z- M7 Z
  24.         if (d+1.0==1.0)
    4 v' L$ V8 l) f6 P
  25.                 {' m& g4 r2 ?' n, N
  26.                         l=0;/ A/ G+ B9 M+ @  T! Q' i- ]' Y
  27.                 }
    $ |4 J6 B$ E" }/ t/ G7 q7 v
  28.         else
    0 l% C& t' @2 n3 Y/ r
  29.         {
    $ j0 ~* _) o) i
  30.                         if (js[k]!=k)
    # e" p2 N9 p  i* U$ d
  31.                         {8 P$ M, c2 ^$ Q7 C
  32.               for (i=0;i<=n-1;i++)
    9 }8 I! m2 x! }) E4 j" i7 W9 d
  33.               {
    8 j9 N& L( k  R8 j& R' u
  34.                                   p=i*n+k; q=i*n+js[k];
    ' @) H  A" _& O/ L7 S" {' J5 I. w
  35.                   t=a[p]; a[p]=a[q]; a[q]=t;5 y; U, W# d* r( g
  36.               }
    5 ]" B2 c. D% U8 e* t9 C) X
  37.                         }$ ^; _- Y! s% O
  38.             if (is!=k)
    1 M3 Q9 o3 B$ Y5 B6 p; T( c+ Q
  39.             {
    0 l3 D  @  w) }, D$ {$ q3 `
  40.                                 for (j=k;j<=n-1;j++)
    / f( p* `/ I* }" d
  41.                 {
    & e1 J& o; |2 z' O3 _% K
  42.                                         p=k*n+j; q=is*n+j;* ]- x' H5 I+ h1 U
  43.                     t=a[p]; a[p]=a[q]; a[q]=t;$ H9 v# g  c0 ~- P* m9 `0 i
  44.                 }. X) a) r8 z2 S/ g& |
  45.                 t=b[k]; b[k]=b[is]; b[is]=t;
    1 X1 H# _3 l; G% K9 ]0 H
  46.             }
    , D( W5 z$ d& S" `! j, G
  47.         }
    # {! M7 M3 h2 B) f. c- J
  48.         if (l==0)
    0 x9 b" O$ H& d1 _
  49.         {. \$ m8 V' {7 e& k
  50.                         delete[] js; printf("fail\n");' ~" v0 \3 @" S2 J$ O& r4 f7 R6 s7 Y3 T9 z
  51.             return(0);. D7 M5 H* o! Q
  52.         }
    7 x6 ^2 B) S7 `. Y6 F9 P" w, {  D2 B% S
  53.         d=a[k*n+k];
    , \+ u3 ?# ?; l! c$ S
  54.         for (j=k+1;j<=n-1;j++)9 k- q: u8 X' s* ]7 a
  55.         {: N- v- {& w  C# u8 W, g+ Z, M* Y
  56.                         p=k*n+j; a[p]=a[p]/d;. q, R; X8 G, F7 L
  57.                 }
    * N% ]5 e0 B) A
  58.         b[k]=b[k]/d;
    8 b7 l* l' B6 f, l+ _  \
  59.         for (i=k+1;i<=n-1;i++)/ s! }7 l% m; }* X! y7 t3 ^2 x) e+ L# s
  60.         {
    7 M3 F) S0 @) D$ ]/ Y! O+ {
  61.                         for (j=k+1;j<=n-1;j++)- @9 X/ L% F* d
  62.             {6 H3 s. x3 w' w& q
  63.                                 p=i*n+j;
    " e: A5 W! n, n/ t, l/ I( q
  64.                 a[p]=a[p]-a[i*n+k]*a[k*n+j];
    , L" y$ T. m4 n  m- c
  65.             }( Q/ ]5 f7 h9 E8 x- P
  66.             b[i]=b[i]-a[i*n+k]*b[k];
    7 N. W2 Y+ \' O& y: m4 c" ~- E
  67.         }- s4 o% N% l0 L# d7 x: s* k& B
  68.     }
    8 \" s# W# ^; y8 ?5 `$ ^3 p
  69.     d=a[(n-1)*n+n-1];
    9 w1 x4 W% m8 x# j0 |  n) \
  70.     if (fabs(d)+1.0==1.0)( F6 H: Q! l; N; p; K9 U0 \2 y
  71.     {
    , b  E8 m2 P+ {1 {
  72.                 delete[] js; printf("fail\n");6 c* {8 g5 O9 h8 s9 \) a* K
  73.         return(0);, @) e) Q; n+ j
  74.     }! L0 B- N6 H- P% a5 T' \
  75.     b[n-1]=b[n-1]/d;8 j* v  q6 @& ]' H" `- |
  76.     for (i=n-2;i>=0;i--)
    7 j. e. j+ q: t2 Z
  77.     {
    * B# x. w' U  [9 V& Z
  78.                 t=0.0;# p  p5 P& k: t# f
  79.         for (j=i+1;j<=n-1;j++)" v- L2 @$ a% L5 N) h* ^
  80.                 {
    - R2 w% z6 t; P/ {1 M) d, o. v
  81.           t=t+a[i*n+j]*b[j];' l1 }* O9 l4 h( ]1 d; j
  82.                 }
    4 p; f0 w: Q' m: N
  83.         b[i]=b[i]-t;+ ~) w0 a8 L- o: d( a& Q0 v) \) @  S
  84.     }
    + V( t% n1 ]' A/ E6 _5 W
  85.     js[n-1]=n-1;
    / D0 P& V: ?6 m4 O
  86.     for (k=n-1;k>=0;k--)
    4 d/ q8 S# b6 V8 e& j$ u
  87.         {
    , g2 n7 W+ q, @/ e$ @+ O
  88.       if (js[k]!=k); U. a& T6 t. V5 R* e  t
  89.       {
    ( T' h/ z$ [+ K; d( b  O. O5 V+ b0 x
  90.                   t=b[k]; b[k]=b[js[k]]; b[js[k]]=t;. ]* }6 b! }  x
  91.           }
    % \9 d2 _( D, W# q* m0 L
  92.         }
    $ {2 v1 W( \' a4 Z  f. |( D! T
  93.     delete[] js;$ H- |% f/ l* q+ V
  94.     return(1);
    & [, R! K7 M! F5 Z
  95. }
    3 U5 C0 G5 g: S; r1 ~* s: O  @

  96. ; u# H; S0 ?. H1 ~) n% X
  97.   
    7 |; Y0 d0 ^3 Y1 P1 w5 E" Z1 |. d( u
  98. int main(int argc, char *argv[])" X6 Y- q! c( d2 G
  99. {
    ) x- k& Z% N& G! \
  100.         int i,j,k;7 u# t4 W; l8 |! y  A/ z9 I! @
  101.     double a[4][4]=7 ]4 B) D5 @/ G
  102.            { {0.2368,0.2471,0.2568,1.2671},
    - W. a$ |8 j2 U) H
  103.              {0.1968,0.2071,1.2168,0.2271},
    6 k" y, y8 d+ `2 w  G& D$ s; s$ w0 Z
  104.              {0.1581,1.1675,0.1768,0.1871},' y: y( T% P' s: x8 W: X0 R
  105.              {1.1161,0.1254,0.1397,0.1490} };. W. N. l$ x5 v2 {9 Z1 Z
  106.     double b[4]={1.8471,1.7471,1.6471,1.5471};$ V( `. l8 d& T/ q# h
  107.         double aa[4][4],bb[4];
    2 ^$ O0 l% B* @, B" O6 O9 }* z
  108.         clock_t tm;
    2 b% c6 U3 L# H: z4 h$ L6 f: D% g
  109. 4 A) Z& ?% n% t' a9 [9 q# s
  110.         tm=clock();
    # n  n2 n4 |7 R+ o; k$ i
  111.         for(i=0;i<10000;i++)
    $ s; Q. A8 X. D( L
  112.         {
    8 H" R4 Z" Z8 q2 I2 S: P) b" B; h6 c2 b
  113.                 for(j=0;j<4;j++)
    " Q$ D. w' V5 p) d
  114.                 {. e: J4 K4 M2 `
  115.                         for(k=0;k<4;k++)/ |; d) g0 o0 J( _; b* ~+ Y: A
  116.                         {
    : h- ~$ I% j5 d6 ~& [# T
  117.                                 aa[j][k]=a[j][k];
    8 F' K3 x3 T3 l4 ]: \; L
  118.                         }
    % [* U, }+ t' D
  119.                 }5 }1 N! ~3 v3 Q, }( n0 I8 f
  120.                 for(j=0;j<4;j++)
    ; p# R! d3 t; v7 g/ ~
  121.                 {* c5 p; L' z0 X+ x, d3 T' d
  122.                         bb[j]=b[j];: E; E  F5 ]+ R
  123.                 }
      ?( O( @1 t* V0 N1 U1 \% ^. z
  124.                 agaus((double *)aa,bb,4);
    7 N( z, f8 M& N; }
  125.         }% {. c. u& ]( z; }0 f3 x' f' }
  126.         printf("循环 %d 次, 耗时 %d 毫秒。\n", i,(clock()-tm));: ?" u2 s; T+ q9 [; J

  127. " E8 H; D) m6 o1 a4 P1 D8 e
  128.     for (i=0;i<=3;i++)" j$ y) u! [  {2 B+ ~
  129.         {
    $ R0 |" V, O0 p2 {% |) s
  130.         printf("x(%d)=%e\n",i,bb[i]);9 E0 I9 r5 F9 v) L. X# Y  s
  131.         }0 f5 [7 r- A& o* S
  132. }
复制代码
结果:
7 A; z* u" n# c4 f循环 10000 次, 耗时 31 毫秒。
( ^' N6 J7 i& u8 l* h% Z% X! `x(0)=1.040577e+000
) f1 |" H. q3 A1 L4 W2 px(1)=9.870508e-001
* B9 J( B; I, ?) `7 }" z! s7 h7 ?, fx(2)=9.350403e-001; _2 F8 _& R5 ~, E( Q2 Q
x(3)=8.812823e-001& [7 z" N( S$ a7 @  J
, z; S3 l7 o4 N8 X) t
---------: q9 p4 R0 e% [; }
* K! h( b1 x/ p1 G9 G+ t2 X
matlab 2009a代码:
  1. %file agaus.m" ]! S* b2 \8 @2 }6 E5 @
  2. function c=agaus(a,b,n)/ T" Z$ m- h& n+ o  g, [
  3.     js=linspace(0,0,n);
    0 V, w3 z) q% K4 B$ c
  4.     l=1;
    / g3 E6 H: l8 z& a* ], u2 n- F6 ^
  5.     for k=1:n-1
    : l0 g7 ?, _, b1 z* p4 ^
  6.         d=0.0;2 M/ r+ @$ \* P/ F6 v: l% C  E, N
  7.         for i=k:n( U+ j* f% G8 S; V) [2 p$ S
  8.           for j=k:n; p- N* J3 o# F* m+ }
  9.             t=abs(a(i,j));
    7 ]6 J& |2 N! B2 t  y+ ]
  10.             if (t>d)
      E+ b: T8 e6 d9 t' Q9 G( M4 `
  11.                d=t; js(k)=j; is=i;  q7 s  @! Z7 F4 {! V$ W/ G" l
  12.             end
    * Y' y$ n7 ^* p$ t
  13.           end" {) Q9 @/ `$ \
  14.         end
    3 j" Y7 I! E0 T* b9 e0 {
  15.         if d+1.0==1.0
    $ p1 e& G2 s  y$ X) y3 o; Q; K
  16.           l=0;/ _7 M3 l8 X( C7 P
  17.         else+ P+ F3 H+ ~. N, G
  18.             if js(k)~=k" y3 v  t& U( [% U' @" ^' j
  19.               for i=1:n
    % h, @$ F3 v5 g7 c; M) `
  20.                   t=a(i,k); a(i,k)=a(i,js(k)); a(i,js(k))=t;
    . ^9 C/ ^" f& r: Z9 e3 m
  21.               end# R* K8 K& \& D: @3 u
  22.             end, x( h' L! K- [7 Z
  23.             if is~=k1 F2 F" P6 H  x. r5 @1 E9 @
  24.               for j=k:n
    ( O  i- {0 {0 h  e9 I
  25.                 t=a(k,j); a(k,j)=a(is,j); a(is,j)=t;
    ' b, W2 @* [& e: }
  26.               end5 ^8 g+ Y9 _9 P4 w7 x8 i( {, G
  27.               t=b(k); b(k)=b(is); b(is)=t;, n& V# A, e5 {, n. @8 }: Z
  28.             end/ }2 m7 S4 Q) q! r
  29.         end1 x6 B" i3 ]* I
  30.         if l==0
    ' v1 R  r8 D4 ]  [# [
  31.            printf('fail\n');$ W  ~' v8 r: M
  32.            c=[];
    ) K4 H) i% o2 |; B" r) r' P8 P$ d/ K
  33.            return;4 Z. F$ {8 s# s& q
  34.         end2 l, g/ K% l* q1 `0 ?
  35.         d=a(k,k);
    " `: s) H; W* F8 J  p
  36.         for j=k+1:n6 }" Q. L9 h; B' w& O3 S
  37.            a(k,j)=a(k,j)/d;
    8 x, q( v6 o3 b, _6 b  l4 U5 P% O
  38.         end9 b" Z, H# h7 j' o1 E
  39.         b(k)=b(k)/d;6 S+ m* ]) J9 V: O  J. l( a1 I
  40.         for i=k+1:n
    0 c( ?& e4 k. B  F2 \
  41.           for j=k+1:n
    7 v( F" u0 L  v4 d6 d. W
  42.                a(i,j)=a(i,j)-a(i,k)*a(k,j);: k' n: r% i# u. @4 I* a) C
  43.           end+ D, {8 h1 l0 P' S* n' U, p) [; V
  44.           b(i)=b(i)-a(i,k)*b(k);7 G* |6 n% t' X
  45.         end$ K, k' m" s- t# B+ j/ U
  46.     end
    $ i9 y# E0 w1 K2 a* |& K
  47.     d=a(n,n);
    # e$ ^, H0 d! Z1 b
  48.     if abs(d)+1.0==1.0
    $ ]4 a$ i& g+ Y7 y, N
  49.         printf('fail\n');& y3 H1 r3 n% n3 [: a; N5 K% [
  50.         c=[];
    & s& t( F* N9 ?/ i3 E) u  G
  51.         return;
    " n% S1 D1 }1 f/ w: E6 v' _
  52.     end  O+ `' s. Z, P  j+ _" V' J
  53.     b(n)=b(n)/d;6 U0 y& _+ ?0 ]" q/ o4 |( u
  54.     for i=n-1:-1:1
    0 ^2 Z! P3 \' o3 @0 w0 T  x
  55.         t=0.0;
    # c' ]1 f! ~: C' ^* z
  56.         for j=i+1:n6 i- N, x: P7 X* k+ `
  57.           t=t+a(i,j)*b(j);5 x" n1 x$ _7 _& D; Z7 U
  58.         end8 F7 r: @3 S* w: s
  59.         b(i)=b(i)-t;% S* h) @7 b8 E6 I4 z5 Q: p
  60.     end
    1 I( F% w2 u) E- H3 S
  61.     js(n)=n;
    7 z) ~/ ]7 |# w& Y
  62.     for k=n:-1:1, O. }- i# v- }- }- A6 s$ K! g4 t
  63.       if js(k)~=k! q$ C/ r8 D" b( u; f
  64.          t=b(k); b(k)=b(js(k)); b(js(k))=t;2 F5 e  |& ]7 p, M5 I( a$ L
  65.       end4 ]% L- s# N$ z) O- J
  66.     end# f/ _, H4 y1 P0 @
  67.     c=b;, x( ^% Y4 A  V( {3 \
  68.     return;1 I3 Z3 y" k% D# V' f' m% k' [
  69. end3 I+ \, {# p& I6 x* {
  70. 4 a) H: C" p/ l* L) l) l
  71. a=[0.2368,0.2471,0.2568,1.2671;: V) {: K* v3 b$ s& j
  72.    0.1968,0.2071,1.2168,0.2271;9 t- w8 V$ o$ [) ?/ o& S
  73.    0.1581,1.1675,0.1768,0.1871;
    ! o4 a' [  `* _# O! Q
  74.    1.1161,0.1254,0.1397,0.1490] ;
    8 _: W1 w7 e& Q# q/ B0 D0 K, t* k
  75. b=[ 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471];
    ; t; J& \' ~) i4 Q4 A
  76. 8 S+ ?7 g* Z; {  @# {) z# x+ @
  77. tic3 E! }% |6 C' F% K* ]7 P& F+ R
  78. for i=1:100006 A, V/ l$ p  X/ [- `
  79.     c=agaus(a,b,4);
    , N& h* H6 N" b  O. X) l) U
  80. end# I( ?6 q2 k4 x  v9 _; ~
  81. c
    ; P1 f+ b3 w- C* L, z( x
  82. toc  ?9 s9 e% U! J  t: N

  83. / ^# w8 J) u6 U$ {- B/ x
  84. c =
    - v5 f5 j' v: @+ f

  85. % Y, @' {0 H+ o# x
  86.     1.0406    0.9871    0.9350    0.88131 P: }3 w+ O& e( L3 z* j0 D8 ^

  87. ; H* W! M  U* F! R6 p8 d" l% u' |- V
  88. Elapsed time is 0.762713 seconds.
复制代码
----------; A  F& K% H8 f0 s/ |- M9 ^& |8 n2 F
# T/ z, R1 L' |1 X
Forcal代码:
  1. !using["math","sys"];
    # \. X$ q1 u! k2 i  U) `
  2. agaus(a,b,n : js,l,k,i,j,is, d,t)=
    / y. o, G, k! ^4 j/ y9 M+ z
  3. {
    . x* x! A! ?2 N) M- h
  4.     oo{ js=array(n)},6 f) d) V. c0 O+ j; B  [
  5.     l=1, k=0,
    ; d' R# n2 ~7 ~' L, Y/ J
  6.     while{ k<n-1,
    * B  j/ P% `: l( P
  7.         d=0.0, i=k,
    ( M% |$ H6 U1 n$ h6 ?. V' @
  8.         while{ i<n,+ a9 B7 A/ T4 P! n/ k; A5 M" P
  9.           j=k, while{j<n,# d; x7 @+ m* [9 ?/ x; h5 |7 r+ q
  10.               t=abs(a[i,j]),; p$ |4 R0 S' P& M! O" T; b
  11.               if{t>d, d=t, js[k]=j, is=i},
    / @; E# P7 a, V' t
  12.               j++
    4 b: w4 ~# l) q( ]6 M3 m" Z- J
  13.           },
    , D( A8 h6 \0 L% a5 l
  14.           i++8 h9 x& U8 `. h& K3 Y0 q
  15.         },$ D, t, w" g  V: Y9 j  E
  16.         which{ d+1.0==1.0, l=0,) J6 h% z, O; S' |* R3 f
  17.           { if{ (js[k]!=k),1 ^" K4 I# T1 M! D/ c
  18.                 i=0, while{i<n,
    7 g. Z. n8 N2 r6 x
  19.                   t=a[i,k], a[i,k]=a[i,js[k]], a[i,js[k]]=t,
    - h, F9 S! i! |5 P& ~
  20.                   i++& ^: f: E, U" E* _7 U% q# E
  21.                 }( k$ O$ v* e0 h3 _7 Y
  22.             },
    - S: A/ }3 g& ~8 U, u
  23.             if{ (is!=k),* o6 s* s/ Q9 [
  24.                 j=k, while{j<n,. G0 B9 v) f5 ]; J& J
  25.                     t=a[k,j], a[k,j]=a[is,j], a[is,j]=t,
    1 M5 M8 T: c/ ?6 R! Y) R( L
  26.                     j++
    $ V4 Y. r3 O) d4 c  e
  27.                 },
    " n; d3 Y6 e) a  G: D) G" i% O3 T
  28.                 t=b[k], b[k]=b[is], b[is]=t  B7 f; {, s1 n
  29.             }+ h' P1 S# S6 N7 \+ U0 [3 Y9 K
  30.           }- H! i  @1 ~1 C3 K8 E& S/ w
  31.         },
    ; Q- E3 [$ h4 N0 M" Z5 C) U+ f+ h
  32.         if{ (l==0),
    8 O1 m1 `) A: o
  33.             printff("fail\r\n"),. T* e  t% v& C
  34.             return(0)& @: Q9 f$ N. g* X  D) u
  35.         },3 {" C8 `7 N% R
  36.         d=a[k,k],
    4 q" Q& M* x$ e8 z- ~
  37.         j=k+1, while {j<n, a[k,j]=a[k,j]/d, j++},
    6 a( ?: ~) |* G* q  M3 |" W4 N
  38.         b[k]=b[k]/d,( i2 K! K% i; m8 H- k1 V
  39.         i=k+1, while {i<n,
    8 D  N# z7 X% r4 A  t
  40.             j=k+1, while{j<n,
    $ `" b" x. y& ~- b  q6 U  K5 s. n
  41.                 a[i,j]=a[i,j]-a[i,k]*a[k,j],
    ( v$ a# o) Z. `' r9 p
  42.                 j++2 M  a$ j. n; b3 \6 i2 J
  43.             },
    4 f: h9 q2 L; _* m+ V
  44.             b[i]=b[i]-a[i,k]*b[k],
    1 w! Q0 g" n! H7 b4 k( I* c% m
  45.             i++" ^! n: Z0 a+ P$ f- C6 |8 P
  46.         },
    * U/ G! o* e+ r! k  R
  47.         k++7 f1 M4 K+ M/ Q/ }, j( [- R# x
  48.     },  \$ Q4 ]4 K9 Y2 v6 ^7 {
  49.     d=a[(n-1),n-1],
    ' I8 P/ I, |+ U. o8 Y
  50.     if{ abs(d)+1.0==1.0,0 S) z3 P* t$ y/ T- v/ Z* L
  51.         printff("fail\r\n"),( X! A8 ^0 E, Q# A
  52.         return(0)
    ; V6 q' \& \$ N2 U* V; U1 w5 r
  53.     },+ U' [0 R6 }; v
  54.     b[n-1]=b[n-1]/d,1 l2 `* _5 M. f2 Y) m' x/ o5 P: z! s
  55.     i=n-2, while{i>=0,+ p% j, `* n$ Q/ N6 i7 i
  56.         t=0.0,
    8 u1 [2 v# p$ u% a. J! U# }
  57.         j=i+1, while{j<n, t=t+a[i,j]*b[j], j++},& {3 ]$ Y. t! s# D4 b
  58.         b[i]=b[i]-t,
    6 m7 R1 b& F# _5 ?) N. U% Y' l
  59.         i--& p% u1 j" o, F- u: @
  60.     },5 z% Q; f4 @+ S7 Q
  61.     js[n-1]=n-1,
    7 P* I( t5 u7 q6 G4 Q2 E# s9 j
  62.     k=n-1, while{k>=0,
    , u; W  n( s! B5 t; @7 D
  63.       if{(js[k]!=k),  t=b[k], b[k]=b[js[k]], b[js[k]]=t},5 }! c$ \) v6 E' _( o" A1 ^6 J
  64.       k--
    : R2 [5 y+ L! \$ l, Q
  65.     },' c! {( m. R+ f' F" w
  66.     return(1)- U( M5 l, Z) B8 K! Q# e# r# Y
  67. };
    - l( _1 T: l0 j4 s  c# N& B/ x9 q
  68. 5 ~; @' |/ O* R
  69. main(:i,a,b,aa,bb,t0)=
    * s. b: X- V1 ?2 t. P( C4 C
  70. {/ e! l* g/ B; P
  71.   oo{a=arrayinit{2,4,4 :7 m) N. c0 \/ D$ R- T3 q. v
  72.              0.2368,0.2471,0.2568,1.2671,5 U4 P( W. b0 M; q
  73.              0.1968,0.2071,1.2168,0.2271,
    ; q$ K5 |6 A, c5 d7 W. `: v) v3 s
  74.              0.1581,1.1675,0.1768,0.1871,
    8 G2 G/ Y& @' K0 M  c% q/ A
  75.              1.1161,0.1254,0.1397,0.1490},3 [6 f( Q3 U  @$ ^' f, Q& @
  76.      b=arrayinit{1,4 : 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471},+ y& ~6 T3 f, n- C" ^: @
  77.      aa=array[4,4], bb=array[4]) c- @5 [: d* G; D0 P' x0 B3 {
  78.   },
    8 r' X9 a! N  d, Y' p8 `5 `# G" D
  79.   t0=clock(),3 |0 E- ]7 e* W+ {0 u/ t, a: N
  80.   i=0, while{i<10000, aa.=a, bb.=b, agaus(aa,bb,4), i++},
      C8 i- m5 c; i" H! l+ k! A
  81.   outm[bb],$ S! E3 N  i0 l- l, t
  82.   [clock()-t0]/1000; f# z" f! J3 H; P2 G  L
  83. };
复制代码
结果:
6 a( N4 _5 h1 |# N        1.04058       0.987051        0.93504       0.881282
( u2 |( r* W1 W" R/ x) r& X1 a
# l" T0 A" W0 O( m- ?+ t2.125
) X7 q* P6 q, ~+ o. ]- N% v" @% \% C; e, y/ ]
Forcal用函数sys::A()对数组元素进行存取:
  1. !using["math","sys"];' [; `" c1 Y. v4 g1 t
  2. agaus(a,b,n : js,l,k,i,j,is, d,t)=
    : W) C3 {9 b/ l# S8 F: B
  3. {* M% c5 p. \1 R7 h
  4.     oo{ js=array(n)},
    0 }% d4 l* d+ H$ Z3 v
  5.     l=1, k=0,, ]3 M! ^' Y: x
  6.     while{ k<n-1,* k; _/ D5 \9 R
  7.         d=0.0, i=k,
    * c( V" a. \4 O5 O
  8.         while{ i<n,
    . r9 t; D- Z" B1 ]' A
  9.           j=k, while{j<n,
    9 ~; t- L, P: X+ D8 ~" P9 T1 a- z( K
  10.               t=abs(A[a,i,j]),9 I' J4 n: v4 u% S' z
  11.               if{t>d, d=t, A[js,k]=j, is=i},% ?: Q0 j% @" j: ?- s% s1 P
  12.               j++
    ( d+ a( v& W( N# T5 D/ ?- g) w' y+ k. s
  13.           },
    ( b) K! b6 t1 F4 C1 M8 T. H0 U* S
  14.           i++8 L) ], w' e2 R* Y5 F
  15.         },
    $ q( n0 y9 @! p& F. z
  16.         which{ d+1.0==1.0, l=0,7 Z7 D7 j, ]9 Y* {
  17.           { if{ (A[js,k]!=k),9 B. `" `9 G' J5 ]' [
  18.                 i=0, while{i<n,& A! a( p& N# `! T, ]6 \
  19.                   t=A[a,i,k], A[a,i,k]=A[a,i,A[js,k]], A[a,i,A[js,k]]=t,4 }- T. u0 [- S* R! Q* O
  20.                   i++
    0 d# [$ c3 Q" F0 s3 \5 s. Y1 R
  21.                 }
    * z! O& k& X  G9 u& f# D
  22.             },; z% e' q6 P* C$ m
  23.             if{ (is!=k),
    0 W" D3 S( f( w! M0 p: P7 L6 N
  24.                 j=k, while{j<n,
    & v2 ~& s5 O9 ~# V6 [
  25.                     t=A[a,k,j], A[a,k,j]=A[a,is,j], A[a,is,j]=t,
    ; g( u2 ?! T+ p$ j$ T- Z
  26.                     j++
      h* _* j8 c9 I  C* ]
  27.                 },: I, Z0 S, x+ H  W, W( v" L- k
  28.                 t=A[b,k], A[b,k]=A[b,is], A[b,is]=t
    1 B: S  q" Q/ |! W; O* y
  29.             }/ @# a3 K" f( F: J8 q% o$ d
  30.           }
    * y9 D2 u4 n' X' ]
  31.         },
    1 T0 Q, _/ D1 T+ {- T
  32.         if{ (l==0),
    ' ]! Y# d0 _* X9 M6 w
  33.             printff("fail\r\n"),% V1 S0 w* W+ @! a" p9 m6 k$ r
  34.             return(0)# ~  g3 `3 l3 T
  35.         },, M  p: w; l- T9 ~8 d! V" f
  36.         d=A[a,k,k],
    . f2 l( Z. v3 N, m
  37.         j=k+1, while {j<n, A[a,k,j]=A[a,k,j]/d, j++},1 n0 P" k: i7 I. o; Z
  38.         A[b,k]=A[b,k]/d,
    % {- z+ U/ \( S  S
  39.         i=k+1, while {i<n,: m' ?4 D. ~; Z5 V7 R' m
  40.             j=k+1, while{j<n,
    % @% F+ q1 z% ?. b7 @" t$ X
  41.                 A[a,i,j]=A[a,i,j]-A[a,i,k]*A[a,k,j],
    ; N3 r/ b/ M/ L; H
  42.                 j++
    1 T5 M% p& V" x3 \1 g
  43.             },. \- [- x! s9 U. M* s. ]
  44.             A[b,i]=A[b,i]-A[a,i,k]*A[b,k],6 @. a6 f/ J( T9 `3 M3 A+ P
  45.             i++
    % ^' V2 t4 Y0 n* j" m! E2 N
  46.         },
    ; v+ v6 O+ t: b, z# \( M. D
  47.         k++6 H. D' e" C5 @( d7 Z8 l7 b8 L7 V
  48.     },3 b2 j+ t: v* X/ H3 G
  49.     d=A[a,(n-1),n-1],! B8 z. ^, ?; g% \5 s5 k' c
  50.     if{ abs(d)+1.0==1.0,1 G, M4 X/ s$ f4 ^8 D% j  k2 h
  51.         printff("fail\r\n"),' Y$ v/ G. [$ v7 T
  52.         return(0)
    # B7 O1 i: {  C
  53.     },, @  }( `1 {% W2 `
  54.     A[b,n-1]=A[b,n-1]/d,5 I3 f8 v6 r4 s6 y- \  R5 S/ A5 t
  55.     i=n-2, while{i>=0,& f- @* `" U8 N( }& p7 y) v' h& N
  56.         t=0.0,' q+ D/ c; N3 T) }$ V! n1 M; d6 r
  57.         j=i+1, while{j<n, t=t+A[a,i,j]*A[b,j], j++},
    - _- z1 ~! n) q9 w# f) P
  58.         A[b,i]=A[b,i]-t,% o% a0 K0 h! x( U2 {* U+ O$ a9 m
  59.         i--' W& \& E1 }" r
  60.     },
      C% k5 Y) S: q: D) D
  61.     A[js,n-1]=n-1,% K, S4 n/ b5 Q5 f% o$ A
  62.     k=n-1, while{k>=0,
    # g; I  g. N+ ~4 O* ~
  63.       if{(A[js,k]!=k),  t=A[b,k], A[b,k]=A[b,A[js,k]], A[b,A[js,k]]=t},3 G0 H8 \" W- L  }5 c
  64.       k--
    7 l7 \# T% V& H
  65.     },
    # O% Y5 a/ Q: e- ^+ _! T5 _
  66.     return(1): K3 d! @6 Y) P; J& }
  67. };% p, M' ~% n* E# v5 c  K

  68. * t; z! |! X5 M# |& j
  69. main(:i,a,b,aa,bb,t0)=  d3 ?- R8 d* N( N. j* c" _3 e
  70. {5 x. H$ s. Q) u) ^
  71.   oo{a=arrayinit{2,4,4 :$ \0 R3 C  q( Y3 [5 ]4 p4 p3 s
  72.              0.2368,0.2471,0.2568,1.2671,5 _9 v  R" c2 Q( {! Y& x6 E1 e
  73.              0.1968,0.2071,1.2168,0.2271,
    4 J& n5 O3 m" o4 L! Q5 B2 y
  74.              0.1581,1.1675,0.1768,0.1871,
    # h/ L. `2 R( v6 `7 o7 g2 T
  75.              1.1161,0.1254,0.1397,0.1490},
    . G8 J. D6 i% q% A* O- E, C
  76.      b=arrayinit{1,4 : 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471},& f7 E! ^& J1 C9 b8 Y  N, }: E/ ^
  77.      aa=array[4,4], bb=array[4]' h1 L  X8 _0 b  ?! m2 _/ d4 M- ~
  78.   },  x& O% r# F& v
  79.   t0=clock(),
    + W8 y4 T  _) o1 z8 O# `' @# [
  80.   i=0, while{i<10000, aa.=a, bb.=b, agaus(aa,bb,4), i++},) L8 D9 D7 x2 d! k2 D4 F
  81.   outm[bb]," X" ?. L0 a; [) @
  82.   [clock()-t0]/1000
    * u0 X1 _2 a0 V, T* T7 d  x/ j
  83. };
复制代码
结果:. v* l2 ?0 w5 E: w5 w/ A
        1.04058       0.987051        0.93504       0.881282! P8 Q6 [) ~! b$ @8 Q( z4 o

2 L! v8 Z3 [$ t. J1.4546 K( w0 R1 p. i4 m
! K" n+ i- @( O9 s" x' ~+ S2 [
----------, O* H7 O- C4 R: P6 o  t8 O

8 A# y% J, c% d可以看出C/C++、matlab、Forcal耗时之比为 1 :25:68 (Forcal不使用函数sys::A())。' `) w1 O0 S; V3 k8 r
可以看出C/C++、matlab、Forcal耗时之比为 1 :25:47 (Forcal使用函数sys::A())。
" }* ]# R& a+ x' i; p1 V' n4 Q& q  s7 I
本例Forcal耗时较长的原因在于本例程序含有大量的数组元素存取操作。
作者: forcal    时间: 2011-8-4 08:44
2、变步长辛卜生二重求积法:没有数组元素操作
" I2 ]9 j1 n; z
/ C: N: d% M- g2 p; W' ^+ NC/C++代码:
  1. #include "stdafx.h"/ D0 f; K+ @6 I& i' h
  2. #include <stdio.h>
    # z% w! @& g( w% u' B" O% E$ v
  3. #include <stdlib.h>4 p% O% J2 R* H7 d5 _) L
  4. #include "time.h"0 Y/ @# w- X! x8 C
  5. #include "math.h"
    $ Q- Z3 w; B/ x! ^. J0 l. C. u

  6. : \0 B/ A- f6 O# i
  7. double simp1(double x,double eps);
    9 W8 h! A% u' e% ^; z5 C0 B
  8. void fsim2s(double x,double y[]);
    9 c( h9 d) C& O+ `- R# E# D
  9. double fsim2f(double x,double y);
    0 `& A0 g' a6 n) {& E

  10. 3 Y) I3 ?$ ?. c$ d3 b+ m, n5 Y- b! W* f/ C
  11. double fsim2(double a,double b,double eps)" r  _2 R5 T& G: O6 B7 \
  12. {/ m* u7 N5 }' ?
  13.     int n,j;5 k4 U, E& ?* U, P$ a
  14.     double h,d,s1,s2,t1,x,t2,g,s,s0,ep;
    , B* x- a+ m, Z/ j( j
  15. # Q3 u4 `& g' L2 D1 D
  16.     n=1; h=0.5*(b-a);. i, _7 z# }8 T
  17.     d=fabs((b-a)*1.0e-06);
    " u' Z  d! C9 I! Z
  18.     s1=simp1(a,eps); s2=simp1(b,eps);  O6 b/ I& G; `" I  q8 y
  19.     t1=h*(s1+s2);
    : e0 z' S' [$ r7 z5 ]
  20.     s0=1.0e+35; ep=1.0+eps;+ ]7 ~7 E1 c5 S2 V2 \% o
  21.     while (((ep>=eps)&&(fabs(h)>d))||(n<16))
    2 x5 x* j+ e& G7 r/ ^3 I
  22.     {7 b: R! A5 Y7 S6 T1 u9 q
  23.                 x=a-h; t2=0.5*t1;) X4 t9 S7 s7 g/ b8 s3 Q
  24.         for (j=1;j<=n;j++)
    2 ]$ U# P$ D+ k0 ?0 T) ]! W
  25.         {/ v4 j0 Q: H, D- c. s7 h# p
  26.                         x=x+2.0*h;% l: s4 }0 A( B
  27.             g=simp1(x,eps);& H/ c. t- Q" @: l7 r( L
  28.             t2=t2+h*g;# m- x4 x- t1 E7 a  }9 p( ]9 ~
  29.         }2 F& K' A% K" V0 O8 e
  30.         s=(4.0*t2-t1)/3.0;, ]2 \' r, b4 k- u
  31.         ep=fabs(s-s0)/(1.0+fabs(s));
    9 e, W; Z- K8 [. [
  32.         n=n+n; s0=s; t1=t2; h=h*0.5;% l' [9 V* [" @
  33.     }
    ' t4 \) \9 G4 J: V) t
  34.     return(s);- X9 R' Q5 L7 ~
  35. }: ~' A$ Y( k  h  u
  36. / V- G3 u7 n8 ^6 T/ z# y
  37. double simp1(double x,double eps)
    0 ]5 r- Z. Q% Q
  38. {9 K% @7 Y7 k! `9 f8 ~8 |
  39.     int n,i;
    : {: j* ~6 @5 ?5 P4 c
  40.     double y[2],h,d,t1,yy,t2,g,ep,g0;
    8 O* Z$ f* N8 P( k
  41. 2 G# N" o3 S8 i( W8 m7 _& r4 M1 r+ |
  42.     n=1;
    2 R# E' E+ c0 g2 z* |& K3 x
  43.     fsim2s(x,y);
    : H# I# u2 b" W3 [
  44.     h=0.5*(y[1]-y[0]);" G1 \3 ^; {. W, x, w6 M
  45.     d=fabs(h*2.0e-06);
    / N4 o$ T& h% U. M; f
  46.     t1=h*(fsim2f(x,y[0])+fsim2f(x,y[1]));
    & G, `9 V0 P+ f7 `9 X
  47.     ep=1.0+eps; g0=1.0e+35;' I9 ]$ ~1 c/ i) P  L6 r
  48.     while (((ep>=eps)&&(fabs(h)>d))||(n<16)), O' l. x% k- [( ~( ?3 e* p( s
  49.     {8 v' S, \# d/ O$ o" {# i
  50.                 yy=y[0]-h;9 [9 d5 ~0 o; {8 H1 g
  51.         t2=0.5*t1;2 g4 N2 C8 T- a" V  A5 q' K
  52.         for (i=1;i<=n;i++)+ z2 Y4 t9 X2 Q" X
  53.         {% \6 J% ]" m  ]" h" [+ z
  54.                         yy=yy+2.0*h;- L" {" s( m. J/ A3 Y
  55.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy);
    % M0 j! z* H8 K7 Z5 c
  56.         }
    $ ]% t' C. L# h3 W0 \* A
  57.         g=(4.0*t2-t1)/3.0;+ r$ X( \$ V5 Q" h3 O
  58.         ep=fabs(g-g0)/(1.0+fabs(g));
    " w' _; {) y! x! V
  59.         n=n+n; g0=g; t1=t2; h=0.5*h;
      [  w: E1 ^' O7 t& ]+ ^: |
  60.     }# L1 O) p' @4 U; b; j
  61.     return(g);( N: _) @- d" J+ c/ s- {$ Z
  62. }! _3 {+ E$ S( I8 U9 U/ J

  63. & v8 @' I. M  n+ t
  64. void fsim2s(double x,double y[])
      ?5 ~/ q/ y3 X5 O4 t# O
  65. {" L8 i3 S1 r# q2 m9 t( c7 {) g2 R
  66.         y[0]=-sqrt(1.0-x*x);& g" ^8 h# d, Y- A
  67.     y[1]=-y[0];
    , j$ u% \+ `7 |) D% `
  68. }6 _! ~. ~( m4 P8 S+ B6 a. j
  69. ( _- R  [- s; Y* A% h- V' d- C
  70. double fsim2f(double x,double y)+ C$ ~9 r4 p4 v! b1 @3 a
  71. {
    + m$ I5 u$ Z; [4 [+ l4 f; G8 t
  72.     return exp(x*x+y*y);4 h: |. n" X+ ~5 S
  73. }4 G5 i( D6 n( j; G" s5 ]3 u0 X

  74. * G& _4 y0 E+ h  W( U: T
  75. int main(int argc, char *argv[])8 @* x7 v" u& E" c
  76. {1 j( o/ I) U" c1 L& p
  77.         int i;8 S! Z1 q3 o8 C! L2 ^  o# h) ^, f
  78.         double a,b,eps,s;
    7 I$ r0 g0 R( r) m: K! ]& k7 F
  79.         clock_t tm;* W! L2 |( m5 {" U, \

  80. 9 t( w2 ?$ @* y# a$ I
  81.     a=0.0; b=1.0; eps=0.0001;
    . b( I8 H3 A2 o  r/ T& s2 M2 o
  82.         tm=clock();+ a  W4 X& w+ A; x1 x% `# Z3 {  Q4 D( p
  83.         for(i=0;i<100;i++): O9 w7 g: c# A0 \
  84.         {
    4 |" n: I" g8 H+ A. X
  85.             s=fsim2(a,b,eps);" I+ ^) U& x7 z/ U4 Q
  86.         }
    * Y/ Y  t6 I& q: s3 B3 `
  87.         printf("s=%e , 耗时 %d 毫秒。\n", s, (clock()-tm));2 A; `& `0 u+ ?8 u
  88. }
复制代码
结果:; w9 J. ~/ f' H; G" v7 ~* f1 F& v
s=2.698925e+000 , 耗时 78 毫秒。( t/ y( y0 W) ]3 D' l0 H+ A+ c) h: E
9 Q7 b/ U7 s4 w
-------
9 E3 v( c: b( E) o
( n) ]2 y. u, B; V+ G( m5 Imatlab代码:
  1. %file fsim2.m7 r/ }% o3 g% L4 O, W
  2. function s=fsim2(a,b,eps)* O0 X& B2 e1 J1 \1 R8 G
  3.     n=1; h=0.5*(b-a);
    7 ?1 @0 C2 l+ T% N
  4.     d=abs((b-a)*1.0e-06);- d; w6 Z6 g6 f  ?! k- i
  5.     s1=simp1(a,eps); s2=simp1(b,eps);
    1 I( L) e( B$ Q
  6.     t1=h*(s1+s2);
    9 o" q" c0 m8 y% ^# t1 F
  7.     s0=1.0e+35; ep=1.0+eps;4 D& L# j" E3 i5 z" Q
  8.     while ((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16),+ d7 r; Y) v2 c1 X4 O: h0 T/ R! a* ?1 y
  9.         x=a-h; t2=0.5*t1;
    / x" F' y2 y& h# o# h9 y
  10.         for j=1:n
    ) F+ m; K6 z& I0 E- l
  11.             x=x+2.0*h;
    # P5 v' u$ x+ a. d4 U! g! r
  12.             g=simp1(x,eps);
    2 J% N: X9 H! ~. g8 }& b( N8 W9 y) ^
  13.             t2=t2+h*g;( v0 s( J  D' C" A& ]$ A
  14.         end. `8 m! Y. O& D1 ~' M" m
  15.         s=(4.0*t2-t1)/3.0;3 Q- o* y  w) z6 Z$ M! X
  16.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s));
    ) x/ G: m* Y+ l6 h
  17.         n=n+n; s0=s; t1=t2; h=h*0.5;
    0 F0 {; J5 C" O4 d- V4 B5 m# i
  18.     end4 i% q; A* s! L: v
  19. end
    ( z2 W7 E9 U5 @, K' h2 a
  20. 1 }; f) m& u- ]
  21. function g=simp1(x,eps)$ s+ W) t4 r, z+ k( J6 H
  22.     n=1;. e  v$ ~( I* y) g  t; ?8 I
  23.     [y0,y1]=f2s(x);. @$ j2 q1 w3 k/ G, p; L
  24.     h=0.5*(y1-y0);
    0 I& w$ W9 |6 A% f1 @
  25.     d=abs(h*2.0e-06);
      N7 _) c8 a( ^- z
  26.     t1=h*(f2f(x,y0)+f2f(x,y1));' U9 z7 U# N3 b8 ]9 e* r, ?
  27.     ep=1.0+eps; g0=1.0e+35;
    . m. j! c% c/ R5 E2 e. R% k/ t. q
  28.     while (((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16))4 D9 {* j' ]9 f7 f5 l- v
  29.         yy=y0-h;6 A- A5 V' [4 p# r4 Q
  30.         t2=0.5*t1;- I  }% s* I, c$ C1 \  ^& i" Z
  31.         for i=1:n- F4 w% |' W' J1 B* R( G8 x; ?
  32.             yy=yy+2.0*h;' y9 ], G# H* S. f
  33.             t2=t2+h*f2f(x,yy);+ L6 w# d  R; t: p! f3 z; t
  34.         end
    $ s6 ~; r& L) @- P% Y  `2 l5 C
  35.         g=(4.0*t2-t1)/3.0;* b3 p; Y$ |. r/ l
  36.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g));$ S! w5 Z+ f" C* S3 B+ ?* W' {
  37.         n=n+n; g0=g; t1=t2; h=0.5*h;
    7 Y7 Y, G& A: x& y. ^
  38.     end
    3 k4 u+ _. J( P5 s+ b8 H6 A
  39. end
    $ _! i$ H+ s- p2 C4 u7 U1 S! d

  40. # Y3 O1 \* K+ E
  41. %file f2s.m
    + C+ d/ `3 C/ Q) k$ u, @0 v
  42. function [y0,y1]=f2s(x)0 Q$ i% p9 Z/ z8 L
  43. y0=-sqrt(1.0-x*x);- e! Z' z" _. B# |
  44. y1=-y0;9 l. l. G% f4 Q
  45. end
    5 ~# O" o" [& v6 g* H7 Z, E9 z' z

  46. " a0 A% ^8 ?: p! E1 G% Z6 ]
  47. %file f2f.m( x* R9 U1 @0 i0 J
  48. function c=f2f(x,y)7 u8 e2 U+ ]5 i- G/ S. H9 x
  49.   c=exp(x*x+y*y);* L% c" O9 i. g
  50. end
    * l) Y: C+ {. I$ }7 x! p/ J# W
  51. 3 H6 z7 r8 b! a1 \, L1 T* F
  52. %%%%%%%%%%%%%
    9 _$ z' q- ~: g. e+ ^) y5 A
  53. , Q/ i( T- _, C/ j
  54. >> tic
    - |; s! g) ~7 v3 f# w
  55. for i=1:1003 N: a. u# f6 C4 |) e0 L- E
  56. a=fsim2(0,1,0.0001);
    0 h) a, [- C* V; A* p4 K% {7 h, }
  57. end
    6 t$ _  b  S, c$ P8 W( ~8 i2 p
  58. a- z3 d2 X+ L. t) W/ J+ D
  59. toc
    : c) b3 v: c: J6 }- C- Q- E

  60. , [6 H4 Q, t* k3 w; l
  61. a =( V1 E  ?0 _* y  d
  62. 4 S7 L5 @0 t, K4 X
  63.     2.6989+ I+ B2 m% ]1 T

  64. * W- [* h2 R$ r2 ?/ O
  65. Elapsed time is 0.995575 seconds.
复制代码
-------
' t0 v8 z+ b+ Y3 [1 f! |4 U9 V$ _2 d' j  R
Forcal代码:
  1. fsim2s(x,y0,y1)=- f+ G) Y  Y! o! u5 C3 i0 Z; p
  2. {
    4 K- H6 ]: m2 H# g
  3.   y0=-sqrt(1.0-x*x),- }, [; r4 d! v$ a. h
  4.   y1=-y0
    2 K: @4 K4 X+ v+ B7 d
  5. };' B, X' j0 k% h7 {8 \
  6. fsim2f(x,y)=exp(x*x+y*y);
    * r1 `% o5 C& v7 D
  7. //////////////////
    & _, a/ N" C8 k% o, I, Z5 ^. ~
  8. simp1(x,eps : n,i,y0,y1,h,d,t1,yy,t2,g,ep,g0)=4 M4 ?. K) D5 k1 Z' b' J
  9. {+ r4 H4 Q. a& ~" z; X
  10.     n=1,# Y+ |+ b+ b7 b" D# q
  11.     fsim2s(x,&y0,&y1),8 A. Q, o3 Q. E9 L
  12.     h=0.5*(y1-y0),$ A$ a, M+ ^* B# }) p
  13.     d=abs(h*2.0e-06),
    & f, `- P& T: x0 s
  14.     t1=h*(fsim2f(x,y0)+fsim2f(x,y1)),
    7 R& ?5 i* \' h
  15.     ep=1.0+eps, g0=1.0e+35,' y" I4 t' F! b; d0 W
  16.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),
    3 A1 o& C- A; v5 Q. L7 {& e6 a' p
  17.         yy=y0-h,
    ) P7 C, M, I: o% F- A7 e( F
  18.         t2=0.5*t1,) p' K2 O7 E1 S
  19.         i=1, while{i<=n,' d8 E/ w. n! v% e2 j
  20.             yy=yy+2.0*h,) K& N0 F  P) b8 _/ L5 \8 Q% `+ j9 Z
  21.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy),0 Y3 ?7 c, H) Y, P6 X
  22.             i++, H+ x$ Q2 V3 u" M! h1 @, Q; W2 O
  23.         },
    1 Y1 \$ I6 |4 n
  24.         g=(4.0*t2-t1)/3.0,* m; j+ v7 u6 ~; ?* t" \" s& M
  25.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g)),
      p4 f: k1 i/ P( c* m2 k
  26.         n=n+n, g0=g, t1=t2, h=0.5*h
    ( t, C1 b& n. q, B7 \8 M* G+ p
  27.     },
    ) E5 L4 F/ g9 c' d! K
  28.     g
    1 Z; b# s! {3 i5 @9 ?: a
  29. };
    * Z/ N1 |2 K! k7 B% b; ~2 H4 |! f

  30. 2 R3 L2 p! Y) E
  31. fsim2(a,b,eps : n,j,h,d,s1,s2,t1,x,t2,g,s,s0,ep)=
    : G2 _! l" K6 H( l6 A
  32. {7 x! R7 f8 C/ r# Q' X& B/ o
  33.     n=1, h=0.5*(b-a),5 {% j8 ?7 y2 b4 m; K
  34.     d=abs((b-a)*1.0e-06),# v6 T0 k% R: w2 F' m* M) S) e
  35.     s1=simp1(a,eps), s2=simp1(b,eps),
      i) g- a; B% J0 U$ E2 Z. C0 x4 U+ h
  36.     t1=h*(s1+s2)," k7 `- D1 m8 X$ S9 w. c+ S
  37.     s0=1.0e+35, ep=1.0+eps,
    * o' ^* P/ N- j; R8 o1 |( ?
  38.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),
    6 m( g  q4 U: R8 i
  39.         x=a-h, t2=0.5*t1,! H6 ?& ^4 A6 q/ E  w
  40.         j=1, while{j<=n,) q3 Z1 u% i: r; U# Y; n
  41.             x=x+2.0*h,
    3 j( e0 c4 _. E# ^' G
  42.             g=simp1(x,eps),
    5 P, K# ?; U9 m) ]# b  G# B9 Z
  43.             t2=t2+h*g,* {, C  M9 J0 m# ?' l, ^* K8 h6 c
  44.             j++
    " b7 [8 R4 u# m7 I: C8 V& T7 A
  45.         },; |1 V1 |# K+ s1 v0 x
  46.         s=(4.0*t2-t1)/3.0,
    ' F4 y8 N# L( M; C5 ?) C9 [: `$ D
  47.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s)),
    ' B" ~* q: L' N: ^# u/ O2 x
  48.         n=n+n, s0=s, t1=t2, h=h*0.5  j; W! F; Q; b0 T) l
  49.     },
    2 U: j2 Z# t' {9 @% n! K0 ]/ Q# B5 O
  50.     s
    ) j  }8 r4 u' Y- j' |
  51. };, x6 c, U; `& d- `

  52. # f- C5 \, g4 G. R" f) l
  53. //////////////////4 L/ W0 C- g/ @1 D  R
  54. / [# G4 _, ?3 q% I2 @0 ?  q- [
  55. mvar:
    + t& o* A  r8 Y: ~; K
  56. t0=sys::clock(),: I+ r* w* v9 U, g9 p# S
  57. i=0, while{i<100, a=fsim2(0,1,0.0001), i++}, a;0 f7 M/ k  e+ d
  58. [sys::clock()-t0]/1000;
复制代码
结果:' O; j$ D* s) }6 K- \8 U( U
2.698925000624303
1 x" w# ^% H6 u) X8 Y" U4 M0.328
$ p, G# o8 R! V* e8 F, J  a" ~3 y( [
---------# ~% o0 g" c  X" J

4 k3 y) ]$ ?" d* O+ T, y2 d. A/ v本例C/C++、matlab、Forcal运行耗时之比为 1:12.7:4.2 。
3 W$ l1 F8 H: p+ }7 C) N8 u* o5 R5 b8 C/ [0 R8 k3 H
本例matlab慢的原因应该在于有大量的函数调用。另外,matlab要求每一个函数必须存为磁盘文件真的很麻烦。' o# |. i2 |( j$ u/ h
0 A. c6 H: b9 ^# R+ Y8 ^
本例还说明,对C/C++和Forcal脚本来说,C/C++的一条指令,Forcal平均大约用4.2条指令进行解释。
作者: forcal    时间: 2011-8-4 09:00
3、变步长辛卜生二重求积法,写成通用的函数:没有数组元素操作
4 l; }7 e/ U. ~6 t6 l$ t# V* Q6 O; ~1 f- e% ~$ O! T
注意函数fsim2中增加了两个参数,函数句柄fsim2s用于计算二重积分时内层的上下限,函数句柄fsim2f用于计算积分函数的值。- d8 s: ]* c' F* Y" a9 s
3 c* I7 m# a8 y. B% j
不再给出C/C++代码,因其效率不会发生变化。6 C. `- m7 Y8 d8 W8 }

& R/ y+ e1 D) Y/ F/ b3 nMatlab代码:
  1. %file fsim2.m
    7 m  F% U; b' [
  2. function s=fsim2(a,b,eps,fsim2s,fsim2f)7 h& {( ]& ^$ u9 P+ }
  3.     n=1; h=0.5*(b-a);. X+ G1 J1 Q' {
  4.     d=abs((b-a)*1.0e-06);
    # o" R7 `1 D% [' c
  5.     s1=simp1(a,eps,fsim2s,fsim2f); s2=simp1(b,eps,fsim2s,fsim2f);
    ) i3 `4 v/ z* Z; s
  6.     t1=h*(s1+s2);# w7 v: Q& @. |# \$ K
  7.     s0=1.0e+35; ep=1.0+eps;- H& F$ w  R" y, ^$ {
  8.     while ((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16),
    6 U5 P, z+ q8 B+ Y/ ^1 Q- l$ v, I' W' F
  9.         x=a-h; t2=0.5*t1;
    0 t7 j9 K7 G( ^
  10.         for j=1:n( f% E. W3 o: C+ ~
  11.             x=x+2.0*h;( L: V( o! u' y! ?4 E) O# Z4 F' }
  12.             g=simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f);
    8 S% G$ P: |' {. c, g
  13.             t2=t2+h*g;
    7 K0 x  h7 E0 T& T1 D
  14.         end
    2 h: m5 W; T5 j; |* S
  15.         s=(4.0*t2-t1)/3.0;
    3 j$ Y% Y. B3 m7 ~) s; @$ ^
  16.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s));
    " a: L( H* V- n% V- g& A9 K# K
  17.         n=n+n; s0=s; t1=t2; h=h*0.5;* `) w# }: k% n% s9 _
  18.     end9 J5 g7 w) r) f# d- E0 G
  19. end3 }- Z9 C# U3 I
  20. 4 y5 I2 h4 Y5 P* ]8 F9 ]
  21. function g=simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f)# i" J+ s8 Z# H* t" C1 d. x
  22.     n=1;
    & c6 u8 {" {7 M, R" Q
  23.     [y0,y1]=fsim2s(x);
    ) o% O& |4 O8 p' c. Q7 }
  24.     h=0.5*(y1-y0);  w( @0 ^) ?3 m- ^
  25.     d=abs(h*2.0e-06);
    $ `9 [1 k& h% R- w/ C7 g
  26.     t1=h*(fsim2f(x,y0)+fsim2f(x,y1));8 \! y  W# z! i- p
  27.     ep=1.0+eps; g0=1.0e+35;; y4 z1 G+ i, K& J' h# q8 v7 o
  28.     while (((ep>=eps)&&(abs(h)>d))||(n<16))3 b6 {( z! T5 q6 l. m
  29.         yy=y0-h;2 R7 y/ f2 j. {; H
  30.         t2=0.5*t1;! ?- o5 o7 M. B: R
  31.         for i=1:n5 Q, z& J6 y  P! U+ a
  32.             yy=yy+2.0*h;1 Z) q* g2 W8 @9 h( b2 P$ B( ]4 ]
  33.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy);9 h1 _2 @' M" |
  34.         end; u1 Y# m3 m3 W% q5 ]5 f& h- s
  35.         g=(4.0*t2-t1)/3.0;
    3 J6 h8 Z+ S7 e" v
  36.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g));
    2 ~/ N$ H1 }3 x( Y
  37.         n=n+n; g0=g; t1=t2; h=0.5*h;1 _+ V# g6 x5 i0 J2 Z3 `' ~5 w
  38.     end% \9 V) S* J- I
  39. end
    - V2 M$ U2 d& g/ `* i5 I

  40. 7 I! r" h# T* D" v6 g
  41. %file f2s.m  \4 X% c& a% ^+ Z; _% c/ u
  42. function [y0,y1]=f2s(x)& R' g3 {9 E  D8 o& o3 K; w9 g1 W
  43. y0=-sqrt(1.0-x*x);# @: z+ g" @& i% u5 _$ @% V
  44. y1=-y0;6 s! Z, p" H9 @) `, h
  45. end6 i8 M3 P: l7 Q3 S/ ~) ~* ?/ z1 x
  46. ! Z* f( C+ P3 T* O
  47. %file f2f.m& H, I! G& c1 Z! v, A7 X
  48. function c=f2f(x,y)/ C' v! T" s6 p: A) P  e. Q
  49.   c=exp(x*x+y*y);
    % \) z- X% d( A
  50. end( i- _; X: B; n' U6 \

  51.   m# R% q& K/ s
  52. %%%%%%%%%%%%%%%%
    , y* _4 S' [7 W2 C7 s- J( P

  53. 0 y, E  A+ z$ z) J0 P; Q7 o$ j
  54. >> tic
      P7 ~1 d! a- V
  55. for i=1:1000 d& }* g  O4 k2 C- H5 M
  56. a=fsim2(0,1,0.0001,@f2s,@f2f);
    / Z- z! h# q" u
  57. end
    , D+ t1 J3 u2 ?4 k' i# U; ^
  58. a2 _% Q1 r  l& b; k9 f1 Y% p0 k
  59. toc
    ! G  _% {0 j& m3 p- ?
  60. 4 j4 ^; _7 }7 A
  61. a =
    # g& B/ U+ m. g# P1 B; `2 W

  62. 1 Z; N1 h. G8 R- _2 ~
  63.     2.69898 y0 X1 w" `" O2 R! o. ^7 H& o2 {2 [
  64. ' K' J4 ~# @8 |2 G
  65. Elapsed time is 1.267014 seconds.
复制代码
--------. I* ^* j8 w9 k

: I+ V; @* y5 X! l7 ~1 eForcal代码:
  1. simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f : n,i,y0,y1,h,d,t1,yy,t2,g,ep,g0)=
    2 `4 Q4 a9 P  ?) t! k7 U
  2. {4 p1 F; r0 M) C) ^
  3.     n=1,/ Z4 p3 Y6 r; ~3 s7 D
  4.     fsim2s(x,&y0,&y1),
    6 W* R% W9 [8 n! v. Z% x$ Q
  5.     h=0.5*(y1-y0),9 [2 P; v! l1 L  C2 Z  P& B
  6.     d=abs(h*2.0e-06),+ z) U  j. d' ^; M
  7.     t1=h*(fsim2f(x,y0)+fsim2f(x,y1)),
    ) D. u! R- A* P, _
  8.     ep=1.0+eps, g0=1.0e+35,6 K& D; t( m( W+ b
  9.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),
    / G1 |7 o0 d( ?+ H2 M. H, S
  10.         yy=y0-h,
    & W# d' Y! e6 ~, C% X0 e
  11.         t2=0.5*t1,9 f- }: J. w5 z4 c. o- m
  12.         i=1, while{i<=n,( Y5 p" q( d9 b1 U
  13.             yy=yy+2.0*h,. q+ Y' R2 u; u8 G7 C" T( z
  14.             t2=t2+h*fsim2f(x,yy),$ P1 L9 J5 G, ]) s4 L
  15.             i++* b. d6 ]; J8 y7 Y
  16.         },
    3 z; j5 p* b- k: _3 x) S4 E. u. z
  17.         g=(4.0*t2-t1)/3.0,
    8 P! P. x1 F2 C2 Z0 D5 J
  18.         ep=abs(g-g0)/(1.0+abs(g)),5 z  s7 l$ R5 v9 M0 o0 G
  19.         n=n+n, g0=g, t1=t2, h=0.5*h" E& q+ I; h, m$ D  P- U" R' n
  20.     },
    9 m" c, Y+ Z; H& r3 ^( {6 W
  21.     g
    ! M( H* w; I9 J
  22. };
    ) Q! D& k; s, V! Y2 v1 O! {* A' u

  23. + {( G" u4 z0 D6 t/ t% C) e
  24. fsim2(a,b,eps,fsim2s,fsim2f : n,j,h,d,s1,s2,t1,x,t2,g,s,s0,ep)=
    ( k, b  t# o, C' i/ _/ y
  25. {
    " g" D: w# q8 B1 H1 b- k; P
  26.     n=1, h=0.5*(b-a),
    6 D9 G! C& v3 V. z2 N3 S& S
  27.     d=abs((b-a)*1.0e-06),
    8 o% n9 c8 J% U; H% Y! [3 ?
  28.     s1=simp1(a,eps,fsim2s,fsim2f), s2=simp1(b,eps,fsim2s,fsim2f),
    + z7 D% `4 S( }
  29.     t1=h*(s1+s2),
    * |% Y# U) O$ v
  30.     s0=1.0e+35, ep=1.0+eps,
    9 ~( H6 m) R# k# F- ~" F
  31.     while {((ep>=eps)&(abs(h)>d))|(n<16),
    / [; J& ~1 k5 D" w6 C  Q9 T
  32.         x=a-h, t2=0.5*t1,8 o, U( F: w5 i% ^! a" {# h
  33.         j=1, while{j<=n,
    & q. f& x7 V" i, L+ b* v
  34.             x=x+2.0*h,1 j2 H& ^. A3 R! E
  35.             g=simp1(x,eps,fsim2s,fsim2f),8 V: `! H1 x) P, A) G
  36.             t2=t2+h*g,
      F/ x" j) Y& O. _1 N
  37.             j++% V* N5 Q% N' z1 o! ]3 V) `% I- Z
  38.         },* S: S% n+ J! o
  39.         s=(4.0*t2-t1)/3.0,# m/ Z( D* s" w& u5 @7 \$ y
  40.         ep=abs(s-s0)/(1.0+abs(s)),
    , m) ~% t% N" `8 F8 @
  41.         n=n+n, s0=s, t1=t2, h=h*0.5" n8 U9 h4 H* p) }/ I
  42.     },
    ( `0 o2 k2 ]8 D; {1 X3 h
  43.     s
    , g. b. p. s/ V
  44. };
    : M/ Y% _2 t. C) c/ o6 F
  45. ) m  V$ L7 G. U, E% e9 \/ N
  46. //////////////////
    7 }4 o. l2 {* I$ n) V% m' @6 Z, p
  47. ; w  v! S3 a' Y- _7 n" R7 _
  48. f2s(x,y0,y1)=8 P) B3 [% e. u; x
  49. {9 G: @2 i+ p) V, Y  H; S/ ~* D  v
  50.   y0=-sqrt(1.0-x*x),
    4 {3 d6 Y3 H9 _) n' t  M
  51.   y1=-y0
    2 M, P& o. j3 e
  52. };
    4 v7 L! U# Y# g. D# \; v3 x
  53. f2f(x,y)=exp(x*x+y*y);4 w& o1 i6 S# _$ v# I! T

  54. 4 G3 ^+ b* j7 C
  55. mvar:
    - C0 F6 M' t6 i5 Y  t
  56. t0=sys::clock(),
    ) E! v  f' w/ w( L
  57. i=0, while{i<100, a=fsim2(0,1,0.0001,HFor("f2s"),HFor("f2f")), i++}, a;) X, M" V2 v. ^+ [. \  E# L
  58. [sys::clock()-t0]/1000;
复制代码
结果:8 h& G* ?& n$ g4 Y# M
2.698925000624303
* Q2 H  p# Z4 `  }1 N0.844; H; I$ H5 e$ U% B& {
: K1 i) \( K0 G9 Q- _4 Y
--------
4 @# ~$ `& E- B' a1 R5 R+ G- C
8 F* ?7 g" H; M2 D% e本例matlab与Forcal耗时之比为1.267014 :0.844。Forcal仍有优势。+ v, t# m0 u" N; B4 Y6 a# \
! T! j! Q* I3 K8 K
本例Forcal耗时增加的原因:在函数fsim2及simp1中要动态查找函数句柄fsim2s,fsim2f,并验证其是否有效,故效率下降了。
作者: sxjm567    时间: 2012-7-30 01:48
百年不遇的好帖子,不得不顶
作者: 1055486706    时间: 2012-9-2 16:31
确实很不错
作者: 1055486706    时间: 2012-9-5 09:29
好深奥哦,肿么办?




欢迎光临 数学建模社区-数学中国 (http://www.madio.net/) Powered by Discuz! X2.5