基于最小二乘的拟合方法c代码实现空间二次曲面数据拟合

时间: 2023-12-11 21:02:44 浏览: 30
以下是基于最小二乘的拟合方法的 C 代码实现空间二次曲面数据拟合: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define N 10 // 数据点个数 #define M 6 // 参数个数 void least_squares(double x[N], double y[N], double z[N], double A[M][M], double b[M]) { int i, j, k; double sum_x = 0, sum_y = 0, sum_z = 0, sum_x2 = 0, sum_y2 = 0, sum_xz = 0, sum_yz = 0, sum_x3 = 0, sum_y3 = 0, sum_x2y = 0, sum_xy2 = 0, sum_x4 = 0, sum_y4 = 0, sum_x2z = 0, sum_y2z = 0, sum_xyz = 0; for (i = 0; i < N; i++) { sum_x += x[i]; sum_y += y[i]; sum_z += z[i]; sum_x2 += x[i] * x[i]; sum_y2 += y[i] * y[i]; sum_xz += x[i] * z[i]; sum_yz += y[i] * z[i]; sum_x3 += x[i] * x[i] * x[i]; sum_y3 += y[i] * y[i] * y[i]; sum_x2y += x[i] * x[i] * y[i]; sum_xy2 += x[i] * y[i] * y[i]; sum_x4 += x[i] * x[i] * x[i] * x[i]; sum_y4 += y[i] * y[i] * y[i] * y[i]; sum_x2z += x[i] * x[i] * z[i]; sum_y2z += y[i] * y[i] * z[i]; sum_xyz += x[i] * y[i] * z[i]; } A[0][0] = N; A[0][1] = sum_x; A[0][2] = sum_y; A[0][3] = sum_x2; A[0][4] = sum_y2; A[0][5] = sum_z; A[1][0] = sum_x; A[1][1] = sum_x2; A[1][2] = sum_x3; A[1][3] = sum_x2y; A[1][4] = sum_xy2; A[1][5] = sum_xz; A[2][0] = sum_y; A[2][1] = sum_x3; A[2][2] = sum_y2; A[2][3] = sum_x2y; A[2][4] = sum_xy2; A[2][5] = sum_yz; A[3][0] = sum_x2; A[3][1] = sum_x2y; A[3][2] = sum_xy2; A[3][3] = sum_x4; A[3][4] = sum_y2 * sum_x2; A[3][5] = sum_x2z; A[4][0] = sum_y2; A[4][1] = sum_xy2; A[4][2] = sum_yz; A[4][3] = sum_y2 * sum_x2; A[4][4] = sum_x2 * sum_y2; A[4][5] = sum_y2z; A[5][0] = sum_xz; A[5][1] = sum_x2z; A[5][2] = sum_y2z; A[5][3] = sum_x2z; A[5][4] = sum_y2z; A[5][5] = sum_x2; b[0] = sum_z; b[1] = sum_xz; b[2] = sum_yz; b[3] = sum_x2z; b[4] = sum_y2z; b[5] = sum_xyz; for (i = 0; i < M; i++) { for (j = i + 1; j < M; j++) { double temp = A[i][j]; A[i][j] = A[j][i]; A[j][i] = temp; } } for (k = 0; k < M; k++) { double max = A[k][k]; int max_index = k; for (i = k + 1; i < M; i++) { if (fabs(A[i][k]) > fabs(max)) { max = A[i][k]; max_index = i; } } if (max_index != k) { for (j = k; j < M; j++) { double temp = A[k][j]; A[k][j] = A[max_index][j]; A[max_index][j] = temp; } double temp = b[k]; b[k] = b[max_index]; b[max_index] = temp; } double pivot = A[k][k]; for (j = k; j < M; j++) { A[k][j] /= pivot; } b[k] /= pivot; for (i = k + 1; i < M; i++) { double factor = A[i][k]; for (j = k + 1; j < M; j++) { A[i][j] -= factor * A[k][j]; } b[i] -= factor * b[k]; } } for (i = M - 1; i >= 0; i--) { for (j = i - 1; j >= 0; j--) { b[j] -= A[j][i] * b[i]; A[j][i] = 0; } } } int main() { double x[N] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; double y[N] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; double z[N] = {1.1, 1.9, 3.2, 4.5, 5.1, 6.3, 7.8, 8.9, 9.8, 10.5}; double A[M][M]; double b[M]; int i, j; least_squares(x, y, z, A, b); printf("The coefficients of the quadratic surface are:\n"); printf("z = %f + %fx + %fy + %fx^2 + %fy^2 + %fx*y\n", b[0], b[1], b[2], b[3], b[4], b[5]); return 0; } ``` 这段代码实现了一个简单的空间二次曲面拟合,输入为 $x_i, y_i, z_i$,输出为拟合的二次曲面 $z = a_0 + a_1 x + a_2 y + a_3 x^2 + a_4 y^2 + a_5 x y$ 的系数 $a_0, a_1, a_2, a_3, a_4, a_5$。

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