用c语言实现在某区间上对被插函数构造插值多项式来近似被插函数,并画出精确曲线、近似曲线和误差线
时间: 2024-03-21 15:42:58 浏览: 112
C 代码 通过分段多项式函数插值或近似数据.rar
好的,我可以回答你的问题并提供一些代码示例。不过在进行代码实现之前,需要先了解一下插值多项式的概念和算法。
插值多项式是指通过已知函数在有限个点上的函数值,构造出一个多项式函数,使得该函数在这些已知点上与原函数的函数值完全相同。插值多项式的构造方法有很多种,其中最常用的是拉格朗日插值法和牛顿插值法。
下面是使用拉格朗日插值法实现对被插函数构造插值多项式的示例代码。该代码可以在指定区间上对被插函数进行插值,并绘制出精确曲线、近似曲线和误差线。
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <stdbool.h>
#include <string.h>
#include <cairo.h>
#define WIDTH 800
#define HEIGHT 600
#define MARGIN 50
// 被插函数
double f(double x)
{
return sin(x);
}
// 拉格朗日插值多项式
double lagrange(double x[], double y[], int n, double t)
{
double result = 0.0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
double term = y[i];
for (int j = 0; j < n; j++) {
if (i != j) {
term *= (t - x[j]) / (x[i] - x[j]);
}
}
result += term;
}
return result;
}
int main()
{
// 设置插值区间和插值点数
double a = 0.0, b = M_PI;
int n = 10;
// 生成插值点
double *x = malloc(n * sizeof(double));
double *y = malloc(n * sizeof(double));
double h = (b - a) / (n - 1);
for (int i = 0; i < n; i++) {
x[i] = a + i * h;
y[i] = f(x[i]);
}
// 绘制精确曲线
cairo_surface_t *surface = cairo_image_surface_create(CAIRO_FORMAT_RGB24, WIDTH, HEIGHT);
cairo_t *cr = cairo_create(surface);
cairo_set_source_rgb(cr, 1.0, 1.0, 1.0);
cairo_paint(cr);
cairo_set_source_rgb(cr, 0.0, 0.0, 0.0);
cairo_set_line_width(cr, 2.0);
cairo_move_to(cr, MARGIN, HEIGHT - MARGIN);
for (double t = a; t < b; t += 0.01) {
double y = f(t);
double x0 = MARGIN + (t - a) / (b - a) * (WIDTH - 2 * MARGIN);
double y0 = HEIGHT - MARGIN - (y - f(a)) / (f(b) - f(a)) * (HEIGHT - 2 * MARGIN);
cairo_line_to(cr, x0, y0);
}
cairo_stroke(cr);
// 绘制近似曲线和误差线
cairo_set_source_rgb(cr, 1.0, 0.0, 0.0);
cairo_set_line_width(cr, 1.0);
cairo_move_to(cr, MARGIN, HEIGHT - MARGIN);
for (double t = a; t < b; t += 0.01) {
double y = lagrange(x, y, n, t);
double x0 = MARGIN + (t - a) / (b - a) * (WIDTH - 2 * MARGIN);
double y0 = HEIGHT - MARGIN - (y - f(a)) / (f(b) - f(a)) * (HEIGHT - 2 * MARGIN);
cairo_line_to(cr, x0, y0);
}
cairo_stroke(cr);
cairo_set_source_rgb(cr, 0.0, 0.0, 1.0);
cairo_set_line_width(cr, 1.0);
for (int i = 0; i < n; i++) {
double t = x[i];
double y = lagrange(x, y, n, t);
double x0 = MARGIN + (t - a) / (b - a) * (WIDTH - 2 * MARGIN);
double y0 = HEIGHT - MARGIN - (y - f(a)) / (f(b) - f(a)) * (HEIGHT - 2 * MARGIN);
double y1 = HEIGHT - MARGIN - (f(t) - f(a)) / (f(b) - f(a)) * (HEIGHT - 2 * MARGIN);
cairo_move_to(cr, x0, y0);
cairo_line_to(cr, x0, y1);
cairo_stroke(cr);
}
// 保存绘图结果
cairo_surface_write_to_png(surface, "interpolation.png");
// 释放资源
cairo_destroy(cr);
cairo_surface_destroy(surface);
free(x);
free(y);
return 0;
}
```
运行上述代码后,会生成一张名为 `interpolation.png` 的图片,其中包含了精确曲线、近似曲线和误差线的绘制结果。你可以根据自己的需要修改代码中的插值区间、插值点数以及被插函数,以达到更好的效果。
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