如何编写实现自适应龙格库塔法的算法代码?
时间: 2024-10-24 16:07:52 浏览: 38
自适应变步长的龙格库塔法matlab代码.zip
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自适应龙格-库塔法(Adaptive Runge-Kutta methods)是一种数值积分方法,它通过动态调整步骤大小来提高计算精度和效率。下面是一个简单的示例,说明如何用Python编写基于四阶Runge-Kutta(RK4)的自适应版本:
```python
import numpy as np
def adapt_rk4(f, y0, t0, tf, h_initial, tol):
"""
自适应四阶龙格-库塔法
:param f: 微分方程的函数处理器,接受y和t作为输入,返回dy/dt
:param y0: 初始条件
:param t0: 初始时间
:param tf: 结束时间
:param h_initial: 初始步长
:param tol: 求解误差容忍度
"""
t = t0
y = y0
h = h_initial
while t < tf:
# 四阶Runge-Kutta步骤
k1 = h * f(y, t)
k2 = h * f(y + k1 / 2, t + h / 2)
k3 = h * f(y + k2 / 2, t + h / 2)
k4 = h * f(y + k3, t + h)
# 计算新的y值并更新时间
new_y = y + (k1 + 2 * k2 + 2 * k3 + k4) / 6
t += h
# 如果误差小于容忍度,则接受当前步长,否则调整步长
error = abs(new_y - y)
if error < tol:
y = new_y
continue
# 自适应调整步长
ratio = error / max(np.abs(k1), np.abs(k2), np.abs(k3), np.abs(k4))
h *= min(2., max(0.9, 1. / ratio ** 2))
return y, t
# 示例用法
def dy_dt(y, t):
# 这里替换为你实际的微分方程
pass
y_solution, t_solution = adapt_rk4(dy_dt, y0=0, t0=0, tf=1, h_initial=0.1, tol=1e-8)
```
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