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使用C++编写牛顿差值算法

2023-07-05 09:00:14 深夜i -- --

C++ 编写牛顿差值算法

牛顿差值算法是一种用于插值和拟合函数的方法，可以根据已知数据点预测未知点的函数值。该算法基于牛顿插值公式，通过分割差分相同的x值，来快速计算数据点之间的函数差值。本文将介绍如何使用C++来实现牛顿差值算法。

算法步骤：

1. 从已知数据点中选择n个点，并按照x值从小到大排序。

2. 初始化一个数组f[n][n]，用于存储函数值的差分。

3. 将所有数据点的函数值存储到f[0]中。

4. 利用牛顿插值公式，递推计算f[i][j]的值，直到最后得到f[n-1][0]，即为插值结果。

代码实现：


#include<iostream>
#include<cmath>
using namespace std;
double newton_interpolation(double *x, double *y, int n, double value)
{
  double f[100][100] = {{0}}; //初始化差分表
  for(int i = 0; i < n; i++) {
    f[i][0] = y[i];
  }
  for(int i = 1; i < n; i++) {
    for(int j = 1; j <= i; j++) {
      f[i][j] = (f[i][j-1] - f[i-1][j-1]) / (x[i]-x[i-j]);
    }
  }
  double result = f[0][0]; //得到插值结果
  double temp = 1;
  for(int i = 1; i < n; i++) {
    temp *= (value-x[i-1]);
    result += f[i][i] * temp;
  }
  return result;
}
int main()
{
  double x[100], y[100], value;
  int n;
  cout<<"请输入数据点的个数："<<endl;
  cin>>n;
  cout<<"请输入数据点的x和y值："<<endl;
  for(int i = 0; i < n; i++) {
    cin>>x[i]>>y[i];
  }
  cout<<"请输入需要插值的x值："<<endl;
  cin>>value;
  double result = newton_interpolation(x, y, n, value);
  cout<<"插值结果为："<<result<<endl;
  return 0;
}

在这段代码中，我们首先定义了一个f数组来存储函数值的差分，然后利用for循环和牛顿插值公式来递推计算差分表中每个元素的值。最后，通过for循环来计算插值结果。在main函数中，我们首先通过用户输入确定数据点的个数、x和y值，然后输入需要插值的x值，并调用newton_interpolation函数来计算插值结果。

总结：

本文介绍了如何使用C++来实现牛顿差值算法，通过构造差分表来快速计算数据点之间的函数值差异，进而预测未知点的函数值。希望这篇文章能够对大家学习差值算法有所帮助。

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