Java实现三次样条插值方法

时间: 2023-12-31 09:05:07 浏览: 328
三次样条插值方法是一种用于构造一条光滑曲线的插值方法。下面是Java实现三次样条插值方法的代码: ```java public class CubicSplineInterpolation { private double[] x; // 插值节点的x坐标 private double[] y; // 插值节点的y坐标 private double[] h; // 差分节点的距离 private double[] a; // 三次多项式的系数 private double[] b; private double[] c; private double[] d; public CubicSplineInterpolation(double[] x, double[] y) { this.x = x; this.y = y; int n = x.length - 1; h = new double[n]; for (int i = 0; i < n; i++) { h[i] = x[i + 1] - x[i]; } a = new double[n + 1]; b = new double[n]; c = new double[n + 1]; d = new double[n]; for (int i = 1; i < n; i++) { b[i] = 2 * (h[i - 1] + h[i]); a[i] = h[i - 1] / b[i]; c[i] = h[i] / b[i]; d[i] = 6 * ((y[i + 1] - y[i]) / h[i] - (y[i] - y[i - 1]) / h[i - 1]) / b[i]; } solve(); } private void solve() { int n = x.length - 1; double[] l = new double[n + 1]; double[] u = new double[n + 1]; double[] z = new double[n + 1]; l[1] = 1; u[1] = z[1] = 0; for (int i = 2; i < n; i++) { l[i] = 2 * (x[i + 1] - x[i - 1]) - h[i - 1] * u[i - 1]; u[i] = h[i] / l[i]; z[i] = (d[i] - h[i - 1] * z[i - 1]) / l[i]; } l[n] = 1; z[n] = c[n] = 0; for (int i = n - 1; i >= 1; i--) { c[i] = z[i] - u[i] * c[i + 1]; b[i] = (y[i + 1] - y[i]) / h[i] - h[i] * (c[i + 1] + 2 * c[i]) / 3; d[i] = (c[i + 1] - c[i]) / (3 * h[i]); } } public double interpolate(double t) { int i = 0; int j = x.length - 1; while (i < j) { int m = (i + j) / 2; if (x[m] < t) { i = m + 1; } else { j = m; } } if (i == 0) { i = 1; } if (i == x.length) { i = x.length - 1; } double dx = t - x[i]; return y[i] + b[i] * dx + c[i] * dx * dx + d[i] * dx * dx * dx; } } ``` 代码中,`x`和`y`分别是插值节点的x坐标和y坐标,`h`是差分节点的距离,`a`、`b`、`c`和`d`是三次多项式的系数。在构造函数中,我们首先计算了差分节点的距离,并计算了三次多项式的系数。然后调用`solve`方法解出`c`和`d`的值。最后,我们实现了`interpolate`方法,它接受一个参数`t`,返回在`t`处的插值结果。
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