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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:/ @8 N9 G( b' F& e; {& l8 E3 q
function fp = fitpt()$ A+ j1 S+ J6 S( M1 X
    % 最小二乘' J% p6 c; n; s! B! e5 w, |
    % 基取 {1, x, ...}5 ]) B$ B2 m: }( P0 b/ {
    % fitpt.m- V5 g7 |9 q# u1 Z! W4 a, F

8 P" l4 K7 ?% C; Y  |; I- B3 a    % 默认算例为课本:P65,例3.27 Q$ e! N) A! j% W  C2 B8 G
    % x = [0,1,2,3,4,5,6,7]
) d. C! f* i0 g* u* k5 ]5 {2 T    % y = [3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]
2 q$ Q, y' z6 m4 [1 c    % 结果:P(x) = 4.005 + 2.936x  平方误差=0.6162
& t8 @" K0 i2 }( x
$ e7 n: X# i5 U2 a. D    % MatLab函数:polyfit(x, y, n)+ x2 e4 N3 i& d: W# t' N4 X

+ S* c% K$ q8 N# ]6 |+ I" |: e& C    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');9 i! Q7 Y8 D. u
    if isempty(s): N; x7 n8 J2 a8 ^) B9 r4 d
        s = '[0,1,2,3,4,5,6,7]';2 e6 o7 u1 M* D  j, V+ I
    else5 _% j. U# D& R3 B
        if (s(1) ~= '[')" I# M. U( h- w! [
            s = strcat('[', s);4 a) T+ K) `" `
            s = strcat(s, ']');
) @5 ~! X: E, y        end
5 K8 C( t5 ?4 ~) i    end
) ^; M  t8 f4 u8 B    x = sym(s);
& \- K+ m* N: w9 a- \' R6 Q: i+ G  w4 a1 I  D
    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');) ]# X6 U" x; ]* w3 U
    if isempty(s)
& c3 S/ X( Z: g1 J4 \! H: W& {. f        s = '[3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]';
) \$ `, a8 j" e- }( x    else
- f* n& m# H; ~/ s9 c& k+ [        if (s(1) ~= '[')
# T: f7 H. M7 Z% n9 C6 Q9 ]            s = strcat('[', s);- ^* ~% x7 J% i( f" H: P  u. I
            s = strcat(s, ']');
3 ~- G' m( {: E2 |        end
4 }$ H1 [7 l8 f    end
0 f) a  Z( k- D& z% t    y = sym(s);. n. K/ P; P6 d$ p
    sz = size(x);' x0 U0 B6 _+ a) _. R( U
    sz = sz(2);
1 k% M+ D" M$ j9 `! Z    n = input('输入多项式次数n:');" u6 S$ l0 Z8 T5 f, f9 o
    if (n + 1 > sz)
  T# g6 b1 l' i/ b- O' L/ }" p        n = input('多项式次数需要小于已知点个数,请重新输入n:');
5 P' d3 Q3 r' ?8 q: W7 l    end" G# ]8 }, x. a6 i" |
    if (n + 1 > sz)
- o1 |5 d; f: {6 G0 j2 E        error('多项式次数不能小于已知点个数!');+ _) v" b3 {) ]5 J' h( ?
    end
- w/ l% G' Y! o. L7 w# C    fp = s_fitpt_p(x, y, n);7 |: }$ I0 x6 y( b

5 v! \: Z) G: f% _! K/ \5 _; }    % 绘制原始数据点和拟合曲线6 k% A- {, o- K* d: Y
    plot(double(x), double(y), 'r*')
) H" r7 T! @! M8 {: U  S8 ^# I9 V    hold on
: y4 a1 X4 x0 Q+ R  S    a = double(x(1));" y' P4 m' U& h
    b = double(x(sz));: Z  Z  p# L7 V. P, d/ }
    x = a:abs(b - 1)/100:b;3 g/ Q# q! c' r
    y = subs(fp, x);5 y. {; ?8 D7 K# l" W
    plot(x, y)
& L6 C6 R( e; M2 o& vend
! y8 D; Y  ?9 h3 \7 t7 v, G! D$ n( s" f; @, D
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%- J& _8 n- Q: q
7 I2 J2 B+ S6 L8 }4 I( ?4 S, e/ Y
function f = s_fitpt_p(x, y, n)( _" j2 T7 x: g1 ^1 A
    % 用 n 次多项式实现的最小二乘法1 K4 Y4 E5 e# p0 g  U: ^: c1 j

, ?+ R8 q1 b3 g0 B% l/ m, m    sz = size(x);
6 ^8 L9 F9 A$ a    sz = sz(2);6 v* r- U! W& j8 V; U6 q' \
    A = zeros(sz, n + 1);
! Q. R( b; b( O8 M! X, u3 X    v = vh(n);
, f. }; P# D/ F% X    for i = 1:sz
0 u3 o0 y" v2 T* S        A(i, = subs(v, double(x(i)));1 g. D2 T" f2 A: }9 ]2 g
    end
! g3 R' l% d" b# f) a4 i) s/ w3 H+ I    f = linsolve(A' * A, A' * y');5 r  S8 i2 `. E
    f = vpa(f, 4);
0 S3 W, [8 x. j/ i7 y$ V9 D    f = v * f;
& u$ [1 r: r4 s8 pend3 ]4 Z' E+ H) f5 z+ m

; n3 K. x, e% J/ t%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1 i7 ~9 F) ]- N+ l  k; \# U1 Z3 E
function v = vh(n)
. w" ~1 ~0 p3 J! l; C4 |    % Create vector in horizontal style, such as
& h/ j: a* S- o- z7 R0 m    % v = [1, x, x^2, ..., x^n]3 n7 K( a( [  P( v: ?1 ]

9 v* o9 K% C* P. {) J    if (n < 0 || n > 9)3 w7 h; T3 R6 M# H9 s( o  m! q& K
        error('Make sure ''n'' is in range of [0, 9]')1 Q9 A$ [  F: R
    end9 o7 j# k6 l3 q5 s+ n
    s = '';
( G0 `. q8 b& Q2 D+ d0 A4 g    for i = 0:n& }  X9 v( `6 x0 G% g4 L
        s = strcat(s, ',x^');
3 V9 d2 \- D+ u) J- ^' y! G; s        s = strcat(s, num2str(i));
# x2 h1 b; E8 ~7 W    end
% B5 E: C4 [/ i  x5 P9 g    s(1) = '[';
5 U% s7 L% }' f! x' C3 l4 R    sz = size(s);
! ^9 z' r3 j. B; a- w    s(sz(2) + 1) = ']';' `: K7 s9 h* {/ B) m
, i" l7 Z+ t7 Q! \; a) O. R( t4 _
    v = simplify(sym(s));1 Z" o) \  V* `( B( L5 t
end7 t% d: H& O$ u; d# {+ C
8 t  \6 c; G% j3 g8 [6 |, U
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。) m* ]5 A  E' ~+ X2 X2 Z( T4 M

! @9 e/ G, T) x- b3 b
% C" ^. `$ E' u  u  t
zan
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