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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 K) I& m5 Q0 [6 {9 |6 X- f8 Rfunction fp = fitpt()0 z+ ^; L4 ^9 P+ f5 O
% 最小二乘 s" L; E) e, a7 X
% 基取 {1, x, ...}
! h. U" E+ T. T& P b % fitpt.m
0 m9 @- |; ^, k4 y5 [- i7 L' \
8 U! S# G6 a8 [& o5 k7 f % 默认算例为课本:P65,例3.21 h5 c. j# b; P+ O' y
% x = [0,1,2,3,4,5,6,7]
6 [" Z% k% k5 z$ a, o0 q* } % y = [3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]5 w" v4 z, }3 M1 x/ T1 _$ w7 H
% 结果:P(x) = 4.005 + 2.936x 平方误差=0.6162
0 z: v4 `$ _1 i4 F, \
. W) ~9 I1 y& U5 X9 n6 V/ T$ n % MatLab函数:polyfit(x, y, n)8 L$ P# ]; f5 ~" c$ R. [$ V
; n" G# z& U2 k- F4 ~ 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');3 P# z1 K' q# q- h& O; @
if isempty(s)- U1 ~. l) Z; b4 n% m
s = '[0,1,2,3,4,5,6,7]';
) ?6 {$ D) C- R3 o; k6 o! I else3 |& ~/ P' @+ S6 X; h; a# V
if (s(1) ~= '['), ^3 E( [/ B2 }
s = strcat('[', s);; v! ?) w3 `& U6 Y$ K5 b
s = strcat(s, ']');
4 u0 ]; W, `$ M& x! v3 a, z' q1 G3 P end
7 Z1 k! s' o# j2 D) V2 f$ z, @ end
9 @1 c0 `! N9 [* w h# J1 J6 z2 r! L x = sym(s);
( x \3 Y& C0 G6 t$ k6 W
5 O# @8 [" D% ]! g6 p3 [/ N 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');
- v2 m* c) e& D; X9 P E if isempty(s)' l' l/ a( w% a" k
s = '[3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]';
% D: Y8 t9 j. p' n; B else8 Z/ z7 @" X# A; T' Q$ b5 M
if (s(1) ~= '[')
1 ^9 h" @. G. q* P" S- h s = strcat('[', s);
& n5 Q) b/ @, m& w! n s = strcat(s, ']');
8 z" Z) E- n$ j! T end
# r! t7 j g1 F, \ z end( s/ P# I( y4 M4 f r" z% p
y = sym(s);
6 d# b& m6 K; r sz = size(x);- {5 p# O- R" K, z, j1 _
sz = sz(2);
) x2 V" E! F" Q3 k/ c/ ]7 G# k$ m1 V n = input('输入多项式次数n:');7 p" @6 u6 o2 ]$ [7 |3 H
if (n + 1 > sz)2 d+ A$ [. @8 `
n = input('多项式次数需要小于已知点个数,请重新输入n:');
$ m" S% y8 u* Y6 y$ | end
& f0 F4 c/ H4 [4 x- F, b if (n + 1 > sz)
, _" ~' N2 Z |! [" T( _ error('多项式次数不能小于已知点个数!');+ P5 b6 A5 g! z% _- U
end& \! K3 \1 v$ n8 F6 i& z" m( A
fp = s_fitpt_p(x, y, n);' O- _- c6 M4 `) I
+ M* _. S( l# N) z4 M
% 绘制原始数据点和拟合曲线; H5 ]6 ]6 O. A. E
plot(double(x), double(y), 'r*')
3 h2 u+ e( k0 { R& T hold on
. t$ ^, z4 B1 k a = double(x(1));& u; n8 G' S% z6 F- t5 E9 K
b = double(x(sz));0 t1 t) K' ?+ K0 _
x = a:abs(b - 1)/100:b;
) t, ~+ w5 i6 i- e y = subs(fp, x);4 Y* @2 B2 N% ?2 O% v0 H
plot(x, y), o1 K' n3 {; `5 @; m: y" W% J( o
end$ m9 B T a) m$ v2 I6 U3 V
( A& Z; h) n1 ^% S" ^* z1 P% f# }
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
: j1 x/ w2 M: I9 h0 \7 ^$ ~+ F" K4 ^6 s( Q
function f = s_fitpt_p(x, y, n)
9 N6 h: f) U4 ~! } % 用 n 次多项式实现的最小二乘法
6 Y$ ?3 Y9 l/ I$ {& [3 j8 W7 i- R9 A& ~/ t6 w" X% l# f* Q
sz = size(x);
* C% @) R3 w& G0 O/ u( ?0 L sz = sz(2);) }7 }2 r7 Y) J. M$ X
A = zeros(sz, n + 1);
/ a4 s) j% y2 a7 K& A p v = vh(n);- g7 M' W8 x$ ~0 J; i
for i = 1:sz
, S8 }# ^$ r) I* c7 }9 R* M A(i, = subs(v, double(x(i)));
# o" {4 f) J% J end
+ F/ g" L( v# }- L4 k q9 J4 v: k f = linsolve(A' * A, A' * y');
; s+ ~& X) n0 K1 H' s" ~. A f = vpa(f, 4);
1 E8 x" W5 R8 L f = v * f;
, w/ j3 U3 A- P9 w! W% [/ Uend
( l k/ E5 k6 V8 a( M0 J5 h; W, A; n; |- N Y" V/ T3 G
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%) u: }; s, E; d4 W
8 @6 H+ n* k' Dfunction v = vh(n)# m& V& L2 e2 `5 _9 j. P9 P0 V" x
% Create vector in horizontal style, such as
# Z5 T4 ^" | S! c' m% ^ % v = [1, x, x^2, ..., x^n]
, p& a7 _; I" X+ g# Q) [( k9 f
2 g5 q, z4 d( ?9 P if (n < 0 || n > 9) K. t( b5 z8 n5 K! D" f& m& S+ Y9 c
error('Make sure ''n'' is in range of [0, 9]')+ G. c! ~/ w+ ?, ^
end( E2 g, M& A: P0 t3 t0 R5 j% ~) a
s = '';) G' r+ P3 k" m* `
for i = 0:n0 E- M1 T( T9 P& w
s = strcat(s, ',x^');7 y! F& {4 @- M- J; T5 U
s = strcat(s, num2str(i));& n; K2 A5 T7 |! I. d: T8 h
end
# K& T+ E7 K5 O# z4 c! T s(1) = '[';
- A" C, |$ f1 H4 w: F sz = size(s);
, q. X8 D+ p( p, R3 e s(sz(2) + 1) = ']';, J" b. |3 \. T: s; S
# o" n) }4 y+ ^7 b3 ?) s1 N
v = simplify(sym(s));
" v+ }$ Q& b1 d9 ?1 R2 ?end, D+ B3 B8 U0 j+ _/ A$ X/ t
- W0 {2 P" |8 R6 k- @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 }5 F4 w4 ]$ X& i; O5 @1 f; i9 X& S) c! Q4 ~" N8 l9 U9 p. D
# m8 a) i N4 g, s |
zan
|