用C语言编写三次样条插值程序

时间: 2023-08-29 08:12:38 浏览: 76
三次样条插值是一种插值方法,它使用一条光滑的三次函数来逼近一组数据点。以下是一个用C语言编写的三次样条插值程序,其中使用了线性方程组求解器来求解三次样条插值的系数。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define N 10 double x[N], y[N], h[N], b[N], c[N], d[N]; // 解线性方程组 Ax = b,其中 A 是一个三对角矩阵 void solve_tridiagonal(int n, double *a, double *b, double *c, double *d, double *x) { int i; double *w = malloc(n * sizeof(double)); double *v = malloc(n * sizeof(double)); double beta = b[0]; x[0] = d[0] / beta; for (i = 1; i < n; i++) { w[i] = c[i-1] / beta; beta = b[i] - a[i] * w[i]; x[i] = (d[i] - a[i] * x[i-1]) / beta; } for (i = n-2; i >= 0; i--) { v[i] = x[i] - w[i+1] * v[i+1]; } for (i = 0; i < n; i++) { x[i] = v[i]; } free(w); free(v); } void cubic_spline(int n, double *x, double *y) { int i; double *a = malloc(n * sizeof(double)); double *b = malloc(n * sizeof(double)); double *d = malloc(n * sizeof(double)); // 计算步长 for (i = 0; i < n-1; i++) { h[i] = x[i+1] - x[i]; } // 计算三对角矩阵的系数 b[0] = 2 * h[0]; c[0] = h[0]; d[0] = 3 * (y[1] - y[0]) / h[0]; for (i = 1; i < n-1; i++) { b[i] = 2 * (h[i-1] + h[i]) - h[i-1] * h[i-1] / b[i-1]; c[i] = h[i]; d[i] = 3 * ((y[i+1] - y[i]) / h[i] - (y[i] - y[i-1]) / h[i-1] + h[i-1] * d[i-1] / b[i-1]); } b[n-1] = 2 * h[n-2] - h[n-2] * h[n-2] / b[n-2]; d[n-1] = 3 * (y[n-1] - y[n-2]) / h[n-2] - h[n-2] * d[n-2] / b[n-2]; // 解线性方程组 solve_tridiagonal(n, a, b, c, d, c); for (i = 0; i < n-1; i++) { a[i] = (c[i+1] - c[i]) / (3 * h[i]); b[i] = c[i] / 2; d[i] = (y[i+1] - y[i]) / h[i] - h[i] * (2 * c[i] + c[i+1]) / 3; } // 输出插值结果 printf("x\ty\n"); for (i = 0; i < n-1; i++) { double t; for (t = x[i]; t < x[i+1]; t += 0.01) { double s = t - x[i]; double v = y[i] + d[i] * s + c[i] * s * s + a[i] * s * s * s; printf("%.2f\t%.2f\n", t, v); } } free(a); free(b); free(d); } int main() { int i, n; printf("请输入数据点的个数:"); scanf("%d", &n); printf("请输入数据点的x坐标和y坐标:\n"); for (i = 0; i < n; i++) { scanf("%lf%lf", &x[i], &y[i]); } cubic_spline(n, x, y); return 0; } ``` 该程序先计算出步长,然后用三对角矩阵的方法求解三次样条插值的系数,最后计算出插值函数的值并输出。
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