基于趋势拟合算法的路径规划C语言代码

时间: 2023-08-20 10:05:15 浏览: 36
以下是基于趋势拟合算法的路径规划C语言代码的示例,其中使用了标准C库和math.h库: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define MAX_POINTS 1000 // 定义趋势拟合函数 void fit_trend(double *x, double *y, int n, int degree, double *coeffs) { double X[MAX_POINTS][MAX_POINTS]; double Y[MAX_POINTS]; for (int i = 0; i < n; i++) { double x_i = x[i]; double y_i = y[i]; for (int j = 0; j <= degree; j++) { X[i][j] = pow(x_i, j); } Y[i] = y_i; } for (int j = 0; j <= degree; j++) { double sum_xjy = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { sum_xjy += X[i][j] * Y[i]; } coeffs[j] = sum_xjy; for (int k = 0; k <= degree; k++) { double sum_xjxk = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { sum_xjxk += X[i][j] * X[i][k]; } coeffs[j * (degree + 1) + k] = sum_xjxk; } } for (int p = 0; p <= degree; p++) { int maxrow = p; double maxval = coeffs[p * (degree + 1) + p]; for (int i = p + 1; i <= degree; i++) { double val = coeffs[i * (degree + 1) + p]; if (fabs(val) > fabs(maxval)) { maxrow = i; maxval = val; } } if (maxrow != p) { for (int j = 0; j <= degree; j++) { double tmp = coeffs[p * (degree + 1) + j]; coeffs[p * (degree + 1) + j] = coeffs[maxrow * (degree + 1) + j]; coeffs[maxrow * (degree + 1) + j] = tmp; } for (int j = 0; j <= degree; j++) { double tmp = coeffs[j * (degree + 1) + p]; coeffs[j * (degree + 1) + p] = coeffs[j * (degree + 1) + maxrow]; coeffs[j * (degree + 1) + maxrow] = tmp; } double tmp = Y[p]; Y[p] = Y[maxrow]; Y[maxrow] = tmp; } for (int i = p + 1; i <= degree; i++) { double factor = coeffs[i * (degree + 1) + p] / coeffs[p * (degree + 1) + p]; Y[i] -= factor * Y[p]; for (int j = p; j <= degree; j++) { coeffs[i * (degree + 1) + j] -= factor * coeffs[p * (degree + 1) + j]; } } } for (int p = degree; p >= 0; p--) { coeffs[p] = Y[p]; for (int i = degree; i > p; i--) { coeffs[p] -= coeffs[i] * coeffs[i * (degree + 1) + p]; } coeffs[p] /= coeffs[p * (degree + 1) + p]; } } // 定义路径规划函数 void plan_path(double *x, double *y, int n, int degree, double step_size, double *path_x, double *path_y) { // 进行趋势拟合,得到趋势函数 double coeffs[(degree+1)*(degree+1)]; fit_trend(x, y, n, degree, coeffs); // 计算路径长度 double path_length = 0; for (int i = 1; i < n; i++) { double dx = x[i] - x[i-1]; double dy = 0; for (int j = 0; j <= degree; j++) { dy += coeffs[j] * pow(x[i], j); } dy -= coeffs[0]; path_length += sqrt(dx*dx + dy*dy); } // 计算路径点数 int num_points = (int)(path_length / step_size); // 生成路径点 path_x[0] = x[0]; path_y[0] = coeffs[0]; double dist = 0; for (int i = 1; i < num_points; i++) { double dx = x[n-1] - path_x[i-1]; double dy = 0; dist += step_size; double target_dist = dist / (path_length / (n-1)); int idx = 0; double cumdist = 0; for (int j = 1; j < n; j++) { double dx = x[j] - x[j-1]; double dy = 0; for (int k = 0; k <= degree; k++) { dy += coeffs[k] * pow(x[j], k); } dy -= coeffs[0]; cumdist += sqrt(dx*dx + dy*dy); if (cumdist >= target_dist) { idx = j - 1; break; } } path_x[i] = x[idx+1]; path_y[i] = coeffs[0]; for (int k = 1; k <= degree; k++) { path_y[i] += coeffs[k] * pow(path_x[i], k); } } } // 测试代码 int main() { double x[MAX_POINTS]; double y[MAX_POINTS]; double path_x[MAX_POINTS]; double path_y[MAX_POINTS]; int n = 100; int degree = 1; double step_size = 0.1; for (int i = 0; i < n; i++) { x[i] = i / 10.0; y[i] = sin(x[i]) + 0.1 * rand() / RAND_MAX - 0.05; } plan_path(x, y, n, degree, step_size, path_x, path_y); FILE *fp = fopen("path.txt", "w"); for (int i = 0; i < n; i++) { fprintf(fp, "%f %f %f %f\n", x[i], y[i], path_x[i], path_y[i]); } fclose(fp); return 0; } ``` 这段代码中,首先定义了一个`fit_trend`函数来进行趋势拟合,返回一个多项式系数数组。然后,定义了一个`plan_path`函数来进行路径规划。该函数首先利用`fit_trend`函数得到趋势函数的系数,然后根据步长计算路径点数,最后生成路径点。在生成路径点时,利用循环来计算路径长度和每个路径点的位置。最后,测试代码生成一个带有随机噪声的正弦曲线,然后利用`plan_path`函数对其进行路径规划,并将原始数据和路径点写入文件中。

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