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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:, O3 S1 M2 j' w9 U: W% w
function fp = fitpt()
1 u  ]% I# v% {4 y6 h3 g/ W$ e    % 最小二乘1 Z) W- L' M+ Y
    % 基取 {1, x, ...}/ l/ H( G0 X; o1 f' A4 C
    % fitpt.m
: T1 X( T+ h2 ~, ^0 T  d" k0 i% \9 E. z
    % 默认算例为课本:P65,例3.28 \9 ~0 d& Q8 g6 L
    % x = [0,1,2,3,4,5,6,7]3 {  O  N6 G% T! A9 h
    % y = [3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]2 x* Z- j# m6 h1 c  I' o5 T
    % 结果:P(x) = 4.005 + 2.936x  平方误差=0.61620 I# n2 P0 \8 `% c. j

5 W( n, O$ h6 f' c, a) t    % MatLab函数:polyfit(x, y, n)
* [& ]7 E$ V6 J( d3 a
6 M) l$ }" X- {    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');
6 h% h$ Y1 f6 H  W8 `& l& o    if isempty(s)
  n1 r) a3 @- I        s = '[0,1,2,3,4,5,6,7]';' N4 o9 F( o* x$ R8 O+ P: F: x, M
    else
6 u/ Y$ s1 T! c9 k& G0 x5 v. H% Q" T        if (s(1) ~= '[')" o7 m% j( C: {5 A% O  O
            s = strcat('[', s);
' ?$ \' l' H* _  d9 n            s = strcat(s, ']');
" }6 \+ K' Q$ y6 |( P        end6 e1 f5 K; E; D+ Y# m
    end
/ m7 B/ G  l7 B+ M, @3 r3 H" f    x = sym(s);2 i( b5 [8 @& G

' z( f/ _, A$ O    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');
: p! K' g& N) o: B2 x    if isempty(s), ]* C$ T( T0 }7 D- E7 w, A
        s = '[3.95,6.82,9.78,12.91,15.74,19.26,21.73,24.07]';' b! V/ ]" s; i/ M
    else+ K# i  \7 J: T: Q$ c6 K5 o
        if (s(1) ~= '[')6 ^$ ]( H7 H4 R! V' p# J9 G9 v9 Y, H
            s = strcat('[', s);
1 u1 ?3 I. ~- L1 v) |0 {) ]            s = strcat(s, ']');
5 _' B4 u$ u# o; t+ C- R5 _' M$ d7 x        end7 m$ D4 S. G1 g- B
    end- I. E1 [* w  i& z# c- g; T) f
    y = sym(s);
5 e- x6 f3 t+ I& H, O' F    sz = size(x);
3 w& w5 u+ `1 }3 v- f. x+ o    sz = sz(2);
) X3 V' x; Q, p3 [. E  R! F    n = input('输入多项式次数n:');
4 N& O- u* g% ?- u: B7 I" [8 t    if (n + 1 > sz)* O, a- a8 n8 {
        n = input('多项式次数需要小于已知点个数,请重新输入n:');
: e, y+ p/ k3 @; V% ~, z  L    end' F/ z& F: T5 }' }* x
    if (n + 1 > sz)
4 ^4 w+ r7 P- i+ U8 k( y" g! `        error('多项式次数不能小于已知点个数!');& a' W6 k! j4 O7 o9 \
    end
- H8 w, p' T$ {* q9 Y3 R    fp = s_fitpt_p(x, y, n);
& _! j1 g* w3 m1 ?
! {" O) V. d* _1 M0 m, l6 n5 Q1 J    % 绘制原始数据点和拟合曲线$ G! Y/ [$ [& N; ^$ }
    plot(double(x), double(y), 'r*')0 f5 _% Y9 E. F7 I5 P( _
    hold on
- b  q- N5 }3 N6 j  c1 W. ?* y    a = double(x(1));+ T: d" U7 Y+ A; u5 f" X, O$ z
    b = double(x(sz));
' w2 G9 i' d! u/ {    x = a:abs(b - 1)/100:b;
+ r7 I/ v$ H0 }' _6 C    y = subs(fp, x);; l& J0 a2 {; ^$ \
    plot(x, y). d7 X# r4 K5 o& W+ m
end$ b% F# t5 U1 f2 {
" m& j) \$ {  j+ j
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
' K, R$ {9 @- P, ~! E, X' J0 @3 c8 h) N- M  A/ f0 }
function f = s_fitpt_p(x, y, n)
- @2 H4 S$ h7 z. T    % 用 n 次多项式实现的最小二乘法5 c# d# q9 x" k# A& h, Q
8 v  ?+ r0 A% v" O3 O( H! h
    sz = size(x);% E0 w# M6 s4 ?1 G1 Z. f
    sz = sz(2);
/ N7 r9 E4 v* Q: N5 c, @    A = zeros(sz, n + 1);
4 x2 q9 f" O$ ?9 S$ U4 E    v = vh(n);
$ Y: V7 z2 C' n6 ?% U* x    for i = 1:sz7 g2 a: b) J1 B0 y0 R
        A(i, = subs(v, double(x(i)));
9 G5 o7 i1 {( c' P: a  N    end
, y; Y! @( W5 t    f = linsolve(A' * A, A' * y');5 j- u+ }6 _) q  O
    f = vpa(f, 4);& S( d. t9 T% }) k
    f = v * f;
/ W! i$ i+ }6 s( ?7 V: |# m8 aend+ T4 `4 F! k# T& W
5 g) K1 d8 i/ M$ J8 {$ u/ ^
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%" e+ B. l+ O4 g& o

' D9 K7 ?. @' |function v = vh(n)6 P. N8 K* X$ w9 h1 u
    % Create vector in horizontal style, such as " \$ L; H: M' F! t# z2 q$ x0 i; ]* a
    % v = [1, x, x^2, ..., x^n]% w- O( e; W- k
- R! {* |% I7 B! q0 b
    if (n < 0 || n > 9)6 U0 c: h# U, F9 H: G, H- B& J
        error('Make sure ''n'' is in range of [0, 9]')
. M( W* I* F1 a% L0 J! U/ H    end
8 X' y3 o) I' s3 A7 b    s = '';2 N8 l* p4 X6 }* H9 A" i& V4 E
    for i = 0:n
7 T  u% t+ Z% @, ?5 P        s = strcat(s, ',x^');6 ^8 u8 w2 p% g% W
        s = strcat(s, num2str(i));
3 \+ Z8 N3 v% D( _    end
% G4 H0 Z. a7 J7 q$ U6 W    s(1) = '[';
9 ~8 ]. F2 F, {9 |    sz = size(s);
# r6 m% I- }8 F0 f2 \5 f    s(sz(2) + 1) = ']';
# Q/ A. `# O% s) @+ F# r2 Z( E3 Z+ g; y& k" B! O/ b
    v = simplify(sym(s));
# ?3 V' S9 a& d# l" Rend% h' O  k3 f3 O* i
( E. j# A& g% I. H; }0 _
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。) ]! K( h4 I1 I9 m

! w) K. D* t& u5 K( {/ K7 L. J" ]: f8 E. ^: i
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