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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:
* e, {9 s6 {6 {1 {, Z$ ~function fp = fitpt()& h4 x5 X* M1 I6 X& c7 y
% 最小二乘
0 t+ V6 b+ U& Q: R V9 R % 基取 {1, x, ...} w4 }' L) T; s# N
% fitpt.m
: | S, Q4 a4 ?' ^" s9 @9 F7 W* g Y& V4 o$ j
% 默认算例为课本:P65,例3.2
& R7 U+ S, A8 B/ J % x = [0,1,2,3,4,5,6,7]
( g c% d+ T6 B, l- F % y = [3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]( d3 R' ^- o& D: C$ Z& v
% 结果:P(x) = 4.005 + 2.936x 平方误差=0.61622 r9 q. G \8 R. I
8 }0 M2 Q, _' s+ a+ ? % MatLab函数:polyfit(x, y, n)8 F( v2 E* r9 V7 N# I. P+ z3 K; ~
: _, \8 g. }1 K( ] 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');' F- T5 v8 ?8 i9 L9 v! `
if isempty(s)+ v! q6 S% w7 j+ P% L; t2 S
s = '[0,1,2,3,4,5,6,7]';0 D6 @, O+ S" G, r4 H
else5 Q+ V6 e V7 i3 N
if (s(1) ~= '[')
5 x8 I- e8 ?, C1 a4 a! s s = strcat('[', s);
9 A4 L7 G7 [: a: P s = strcat(s, ']');; J: T5 H# o6 Q- X: c
end2 K( E4 A1 ^8 R: j2 s1 c
end8 C) v9 q" w" b( V
x = sym(s);
0 |1 Q I+ g/ w; G/ W- l/ B* E9 _; } u
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');
! c0 w+ o+ J; a! h/ g7 z if isempty(s)* o# c, W' Y, _1 _3 u! `) p$ W j
s = '[3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]';
- Y q. f/ N; {' Y3 k else; @& P" v3 {9 J5 V# {' M
if (s(1) ~= '[')
* D9 R) Y$ \ s v# d s = strcat('[', s);1 H$ C' q1 m# w# g; \
s = strcat(s, ']');
3 H. p7 i1 W, t6 ? ~6 Q4 K5 ] Q" P end
/ ?% d+ s. Y& K2 w end6 ]& Q! f/ l* J9 I( I% o
y = sym(s);( t% _! \0 v/ |3 R
sz = size(x);
) ~8 \ j- k) t- t4 Y1 | sz = sz(2);9 @0 k1 c+ b3 g% O; H" N2 O
n = input('输入多项式次数n:');
9 {1 H. B" @# x6 i. | if (n + 1 > sz)8 f1 \ s" n( k3 k# }
n = input('多项式次数需要小于已知点个数,请重新输入n:');" N. Y8 L! h& V+ }/ Y; T6 i
end6 W ?/ ^* S* J% h% u
if (n + 1 > sz)2 g7 ^" y3 I( f0 v6 }+ }
error('多项式次数不能小于已知点个数!');
6 ?( ]8 P0 a+ e3 f/ h. U t; j end! C. ^) v! g% u0 N$ z: c8 u7 }# d
fp = s_fitpt_p(x, y, n);
( y8 a" `! ?- C7 n; o6 \4 Q' ~
2 r" g1 V% g: H6 L9 } % 绘制原始数据点和拟合曲线
( Z7 X g) f6 r# s1 j3 {5 ~ plot(double(x), double(y), 'r*')
+ n' m' D+ B7 i( z2 j hold on
3 G8 ~ @. I [/ m9 p2 G0 H a = double(x(1));' f/ @" i: q" M$ ]9 k
b = double(x(sz));
+ O9 y3 v+ [! H1 Z4 [3 ~$ M x = a:abs(b - 1)/100:b;
+ \3 v% I5 G, B. M y = subs(fp, x);$ N9 C( r, i' W x1 @2 [$ i$ }
plot(x, y)8 E: U8 K. r1 c" z- R% R$ E
end
# n! g9 m) {0 n) J! y" t7 ?& E
* c7 K9 M% t, V& f z3 [%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
3 J2 Q/ K, s a2 C7 x( M3 e
: e9 s+ i, k" V) J6 x0 P+ [function f = s_fitpt_p(x, y, n)1 |# l1 ?9 @- _8 U& v
% 用 n 次多项式实现的最小二乘法
( U" e' Z$ `8 ?' D2 ]0 J: z) L0 A l+ o% g
sz = size(x);
) q, S0 f& v. `% P; w! }' i; ~ sz = sz(2);
# `9 r8 e" c4 a. K& H; ~" G/ V4 n A = zeros(sz, n + 1);
2 j! o8 |3 ~; l) G3 Z$ ]6 |4 b& J v = vh(n);" j5 g9 B2 C9 G- }) H5 W1 \, C
for i = 1:sz
8 R+ `9 W5 u/ r4 O7 T A(i, = subs(v, double(x(i)));0 n8 E+ O0 |0 P
end
6 M1 b/ m- i* I* o- X f = linsolve(A' * A, A' * y');( B: W' ?; I- s A) c9 ?
f = vpa(f, 4);
3 A, a0 S. L8 w+ J f = v * f;; O: f$ ^7 Z8 o6 _; s* i8 J4 h; d
end
; g' w" h% e" `# q8 k5 P" _$ l( S5 u d
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%8 W8 Z; Z/ n% [; g4 [8 `0 k9 @
7 ^5 [9 @( N; Q( jfunction v = vh(n)
6 Y Y' l8 _4 Y, w* w % Create vector in horizontal style, such as ' t5 ?- q; T' D; j8 @* V1 U Y
% v = [1, x, x^2, ..., x^n]
( Q% [) E" } j; {
" e+ i8 z" ]5 D" x6 A6 [ if (n < 0 || n > 9)! D/ |' [6 e; ` G3 X( |
error('Make sure ''n'' is in range of [0, 9]')- N3 E: M$ d" t2 ?
end$ w g7 Q0 j& v( T& Z% H7 L! y/ r# U
s = '';+ ~4 A" h' p; _
for i = 0:n
1 J& L4 G# s3 t% S6 z# e5 P s = strcat(s, ',x^');
! h; u* }- k* O: r s = strcat(s, num2str(i));
6 v: Y/ G8 E& U: w9 ` end
4 o5 k9 z, g/ j2 X/ ? s(1) = '[';
% ~5 Z! y& `$ @0 l+ Z* n; n9 t8 H0 A: c sz = size(s);$ r1 y" Q m! |
s(sz(2) + 1) = ']';
) G1 W0 q2 `+ z/ I4 X
3 j( k( r: C5 } v = simplify(sym(s));2 e! [ f; |9 r$ }2 H6 O* v
end
7 G5 ]( @. }- [' N" U5 }6 A! i. v4 c% @: u7 v
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。
. F9 I/ Y5 j" }. y' v' s- l
/ u0 P% ?: l: p: V- m2 a" |; l/ L3 T# x# c7 @
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zan
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