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C++实现二分法求根
2023-07-05 03:45:47 深夜i     --     --
C++ 二分法 求根

二分法是求一个函数在某一区间内的根的经典算法,也是计算机科学和数学学科中常用的算法之一。在计算机程序设计中,C++语言不仅是一种最常用的编程语言之一,而且具有跨平台性、高效性、面向对象性、可操作性很强等多方面的优势。因此,在C++中用二分法求解函数的根是很常见也很实用的应用之一。

二分法基本思路

二分法求函数在区间[a,b]内的零点,要求在[a,b]区间内必须存在一个实数x0,使得f(x0)=0.因为函数在其零点的两侧呈现不同的符号,根据连续函数的介值定理,函数肯定在某个区间内存在零点。

二分法的基本思路是,先找到区间中点c=(a+b)/2,计算出c对应的函数值f(c),再比较f(c)与0的大小。如果f(c)>0,则说明零点在区间[a,c]内,若f(c)<0,则说明零点在区间[c,b]内,若f(c)=0,则c就是函数的零点。接着把新的子区间继续做上述操作,反复迭代,最后得到函数在[a,b]内的零点。

二分算法代码实现

通过以上基本思路可以实现二分法求函数的根,下面是C++语言中实现二分法的代码。其中,f(x)是目标函数。

double binary_search(double a, double b, double eps) { 

  double m, fm, fa; 

  fa = f(a); 

  do { 

    m = (a + b)/2.0; 

    fm = f(m); 

    if (fa*fm > 0.0) a = m, fa = fm; 

    else      b = m; 

  } while ( (b-a)/2.0 > eps ); 

  return (a + b)/2.0; 

}

这段代码中a和b分别是所求区间的左右端点,eps为绝对误差精度值。在计算过程中,fa和fm分别是对应的函数值。通过do-while循环,在每一次计算过程中,用计算出的函数值比较,缩小目标区间的范围并更新所求根值,当所求区间宽度小于eps时,就找到了函数的根。

总结

二分法可用于求解数值运算中的各种问题,其中包括求解非线性方程组、求解最小值或最大值等应用。C++语言作为一种高效的编程语言,可以方便地实现二分法,具有广泛的应用场景和实际价值。对于C++程序员来说,掌握二分法求解函数根的技巧,是提高算法实现能力的必要技能之一。

  
  

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