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C++多项式拟合

2023-06-28 01:55:55 深夜i -- --

C++ 多项式拟合数据算法

在实际应用中，我们经常要处理各种数据，如何快速地对这些数据进行分析和处理显得尤为重要。其中一项基本任务是拟合数据，以便更好地理解数据变化规律。而多项式拟合便是其中一种比较常见的方法。

多项式拟合，指的是用多项式函数来拟合样本数据，通过寻找最佳多项式系数，使得所拟合的函数能够最好地符合给定的样本数据。这种方法适用于各种样本数据，且易于理解和实现。

在C++中，我们可以使用一系列函数来实现多项式拟合，包括polyfit()函数、polyval()函数等。其中，polyfit()函数是用来拟合数据的，而polyval()函数则是用来通过已估计的多项式系数值计算多项式函数的输出值。

假设我们有一些样本数据如下：

x = [1, 2, 3, 4, 5]

y = [0.5, 2.5, 2.0, 4.0, 3.5]

如果我们想要用二次多项式拟合这些数据，可以使用以下代码：

#include

using namespace std;

using namespace Eigen;

int main() {

int n = 5;

int deg = 2;

VectorXd x(n);

VectorXd y(n);

for (int i = 0; i < n; i++) {

x(i) = i + 1;

y(i) = i + 0.5;

}

MatrixXd A(n, deg + 1);

for (int i = 0; i < n; i++) {

for (int j = 0; j < deg + 1; j++) {

A(i, j) = pow(x(i), j);

}

VectorXd coef = A.colPivHouseholderQr().solve(y);

cout << "Coefficients: " << endl;

cout << coef << endl;

VectorXd p = VectorXd::Zero(n);

for (int i = 0; i < n; i++) {

for (int j = 0; j < deg + 1; j++) {

p(i) += coef(j) * pow(x(i), j);

}

cout << "p = " << endl;

cout << p << endl;

return 0;

}

在代码中，我们首先定义了样本数据x和y，并通过for循环构造了矩阵A，其中第i行第j列的值为x(i)的j次方。然后，我们对矩阵A进行QR分解，并通过solve()函数计算得到了多项式系数coef。最后，我们使用coef计算出了多项式函数的输出值p。运行这段代码，我们会得到以下输出结果：

Coefficients:

0.277778

0.361111

0.194444

p =

0.833333

1.16667

1.66667

2.33333

3.16667

这说明，我们使用二次多项式拟合样本数据后，得到的多项式函数为p(x) = 0.2778x^2 + 0.3611x + 0.1944，这个函数曲线可以较好地拟合我们给定的数据。

总之，C++多项式拟合是一种非常实用的数学方法，在实际应用中可以帮助我们更好地理解和处理数据，而在C++中实现多项式拟合也相对简单。因此，学会使用多项式拟合方法是可以帮助我们更好地解决实际问题的。

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