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使用 scipy 包进行样条插值

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发表于 2024-3-15 11:06 |只看该作者 |倒序浏览
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* e1 B' {6 _3 d4 G& m1.导入必要的库:
  1.    import numpy as np/ Y. T) ]\" c) F% K6 q; c\" b9 U

  2. 3 H; \  p( N! b$ p  Y3 c7 h
  3.    from scipy.interpolate import interp1d
    4 G  W* o1 q. F) y

  4. 3 I( F8 m7 w7 w. y1 {8 p( U
  5.    import matplotlib.pyplot as plt
复制代码
2.定义原始数据:
  1.    x = np.array([1, 2, 5, 8, 9, 12, 15, 17])
    8 D9 U% g7 H+ j9 v# C\" q; F

  2. # l& z2 J8 L* v( a2 }% J\" a) o
  3.    y = np.array([4, 3, 7, 11, 5, 3, 13, 10])
复制代码
这里的 x 和 y 是原始数据点的 x 和 y 坐标。. C/ W& u3 H9 {9 y5 v" h  O

$ l! z4 R" _) E0 L1 `$ F3.进行一次、二次和三次样条插值:
  1.    p1 = interp1d(x, y, kind='linear')( [) ~$ ?( L4 B; Z/ `6 p

  2. $ _' T\" \4 I3 k3 t2 H9 F+ t! ]' P) S
  3.    p2 = interp1d(x, y, kind='quadratic')& ~- M2 s6 \' l3 d
  4. * I  y! v4 F! \2 v: W$ S; H6 n
  5.    p3 = interp1d(x, y, kind='cubic')
复制代码
使用 interp1d 函数进行一次、二次和三次样条插值,分别指定插值方法为线性插值、二次插值和三次插值,并得到插值函数 p1、p2 和 p3。
$ \  a& \! C  P8 [* v* C# q, x7 E' ~9 B7 a+ A
4.生成新的 x 值:
  1.    x1 = np.linspace(1, 17, 100)
复制代码
使用 np.linspace() 函数生成了一组新的 x 值,在范围从 1 到 17 之间均匀分布,用于绘制插值曲线。
# @: r5 q. r1 b% `7 n- ]$ I
4 W) e0 H7 x& l9 ]( d3 i5.计算对应的 y 值:
  1.    y1 = p1(x1)
    / E) p/ z  C( X

  2. ) y& O7 y, f! W2 w% Y0 H, @
  3.    y2 = p2(x1)# }! Q+ H- m7 d1 W1 G; H

  4. 5 z; |' q) L# W  ~
  5.    y3 = p3(x1)9 H9 a\" e# X8 \% G

  6. \" h  R7 b! n+ u( @
复制代码
使用插值函数 p1、p2 和 p3 计算了对应于新 x 值的插值结果。# S5 e# E( a) w. B, l
2 D& Y& w( r7 L9 m' I
6.绘制图形:
  1.    plt.scatter(x, y)0 J+ Z: u9 q, @; v, U6 Q\\" N

  2. 3 A8 j8 X5 d5 v0 z2 o
  3.    plt.plot(x1, y1, label='linear')5 W: U* L  S7 g+ N' T8 E: a

  4.   }1 |( X0 b* F* F# q& t
  5.    plt.plot(x1, y2, label='quadratic')
  6. - k5 M# P4 S- m- j3 B

  7. & Z  {. D* F2 g* g+ I
  8.    plt.plot(x1, y3, label='cubic')/ Z7 w+ @( ~$ S' R$ x& H( a1 @8 @

  9. : G! [- h& I( S/ O0 p/ n/ a
  10.    plt.legend()
使用 plt.scatter() 绘制原始数据点,使用 plt.plot() 绘制插值曲线,并添加图例,标记不同插值方法对应的曲线类型。
! W$ I" r* f# {7 J; @( J- B, ^6 ?& D  y  j2 j" s
7.显示图形:6 R2 D9 |$ M+ v$ c0 {& y1 `

+ h" R- d9 P4 Z5 c   plt.show()" f5 _7 c+ z; z  Q4 ]1 j4 r7 _0 c) g
0 X6 N; c1 l- |' F+ r
最后,显示绘制的图形,包括原始数据点和插值曲线。) C# |! m6 @% \& f$ a$ f
这样,你就可以观察到原始数据点以及根据不同插值方法得到的插值曲线。
& l" h8 s4 a3 m' J
9 u3 e7 F4 w  M' k9 x$ I4 q# {4 F& T  \) D1 `- c  m  x

09.spline_interpolation.py

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