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[matlab] 用三次样条插值求离散点斜率 matlab程序

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发表于 2015-10-29 13:52:26 | 只看该作者 回帖奖励 |正序浏览 |阅读模式
本帖最后由 shouce 于 2015-10-29 14:13 编辑
" u- m4 n' \2 v, B$ V/ Z. |
, j* m; _8 ]5 D) ?9 b* v/ J
用三次样条插值求斜率
三次样条插值的matlabt程序* Y; p; B: V. Z( p
function x=followup(a,b,c,d)n=length(d);* C+ k* @( I1 ?2 e' `- M0 k5 R
a(1)=0;# U( N# m/ N& ^7 }/ Q0 [
%“追”的过程
/ }. J$ O- S6 _7 O; w0 kL(1)=b(1);
& l$ ~0 d. I- g$ C7 q+ O7 Ky(1)=d(1)/L(1);
* f3 ?# i! @  C3 u$ {u(1)=c(1)/L(1);0 K4 H! e3 J' x; J; Y2 H1 X
for i=2n-1)3 Z: q/ \: o: d$ \6 }3 B; o
    L(i)=b(i)-a(i)*u(i-1);
( f! u# F8 y4 H; u3 J    y(i)=(d(i)-y(i-1)*a(i))/L(i);' q' o/ Q( m" p3 b7 E( I
    u(i)=c(i)/L(i);
* V' Y( r0 C9 b% n. xend% |- Z, x8 I3 w' F, R7 D) s
L(n)=b(n)-a(n)*u(n-1);
: y$ `# V; M: ?1 qy(n)=(d(n)-y(n-1)*a(n))/L(n);
0 q. t  H( I1 }%“赶”的过程
/ ~% T3 v) V- Gx(n)=y(n);
5 v5 q8 q" [8 i7 [3 P+ H, d0 yfor i=(n-1):-1:15 ^4 ^* G$ v- M, W: r9 e) k/ M
    x(i)=y(i)-u(i)*x(i+1);
: F- w; C. {/ send, `7 g2 \! r7 W2 N

  o( q+ n: [" E8 z4 ^& ?* S
* X- f! U# I3 d9 }
function[s,y0]=spline3 (x,y,x0)
$ G: v- x* ]0 I+ Y%x,y为数表x0为插值点s表示插值函数y0为x0对应的插值函数值
9 C3 a. {/ k& C4 p3 j6 vsyms t
  P% M1 |, A" H2 m1 pn=length(x);
+ d) ?( d; u3 c% t%得出n
! h! P1 K) J, V4 Cfor i=1:n-1;& y! p4 l! ?% H8 R! o3 ^
    h(i)=x(i+1)-x(i);% e* k3 H) `, t- G% n. Q! y4 q
end& @/ m! z# X& L% p
for i=2:n-1;
. R- n6 p# N) o  M7 X. Z! N! q    lamda(i)=h(i)/(h(i-1)+h(i));
8 ^$ y' Q8 [- V+ B    miu(i)=1-lamda(i);9 F  v- t/ }1 W6 N- o
    g(i)=3*(lamda(i)*((y(i)-y(i-1))/h(i-1))+miu(i)*((y(i+1)-y(i))/h(i)));) [2 |1 X, a0 `: V' S4 D
end
1 R' J; g/ K9 w: z$ vg(1)=3*((y(2)-y(1))/h(1));
. x# ]- p/ Q" ]* \g(n)=3*((y(n)-y(n-1))/h(n-1));
+ y* W6 A9 _* i%前边求出lamda miu和g从而可以确定系数矩阵
% }2 A: }$ m7 Fmiu(1)=1;& v' e7 O) ^; g- p: A: o
miu(4)=0;. D/ E( G) G- @! Q( |
lamda(n)=1;
# b$ J- i5 h4 v/ `% s# S  i6 dlamda(1)=0;6 X9 x) e, e  G$ P6 Z1 i6 @
%根据第二边界条件补充两个lamda和miu的值
/ B) w  D" e+ G+ @3 ], ]for i=1:n! [4 f# l0 W, K* S: `" H) ~
    beta(i)=2;
! R4 W3 M( N" J/ s, k2 |8 a' s& jend( ^5 o8 l- q2 @1 n
m=followup(lamda,beta,miu,g)
4 T6 v$ C$ o- [& V) E8 u%解出m的值从而可确定st st为各段的插值多项式
7 N, A$ D/ M$ L: k2 H. Z0 v" xfor i=1:n-1
9 ?7 b! N$ z7 Z$ A; W, Z" e5 p    st(i)=(t-x(i+1))^2*(h(i)+2*(t-x(i)))*y(i)/(h(i)^3)...
" S2 m: H: N; \! @, @- R) F" ~    +(t-x(i))^2*(h(i)+2*(x(i+1)-t))*y(i+1)/(h(i)^3)...0 _5 j+ @9 I' s3 i
    +(t-x(i))^2*(t-x(i+1))*m(i+1)/(h(i)^2).... d$ U* g, m! o/ [7 ?
    +(t-x(i+1))^2*(t-x(i))*m(i)/(h(i)^2);
9 X5 n+ n* Y# v% Hend& y  A6 T1 s: c6 _3 b" C( x/ t
%得到插值的结果各段的t的表达式
" K: w' j( {$ L& s" q%接下来要将插值点x0代入首先确定x0所在的插值区间' O- `1 @5 ]& C. j. j; b$ M
for i=1:n-1% I* P6 v4 I+ J+ {) A
    if (x(i)>x0): w! X2 z1 K& K+ Y. i
        in=i;
1 q9 h/ t* n* Y' m) H: m2 \    end
$ o% x" r$ D6 g4 \end
6 {% x) n' M; Ss=st(in);$ O6 \+ _+ Q: t: h5 K
s=expand(s);* A$ J- l1 w0 {$ A8 N) X
s=collect(s,'t');+ L+ q* ]' b/ F0 j0 t5 r
y0=subs(s,'t',x0)
8 F9 g4 |5 {$ _7 w1 f9 }# p%s是插值多项式y0是插值点的函数值
: }' w3 p8 N4 K4 E7 C* j& _+ f3 x$ u: S* e2 p

7 \  u( r) H- x1 n' h- {0 O& N
在matlab中输入
* ?" |7 h$ y! E& G
x=[1 2 4 5];
y=[1 3 4 2];
spline3(x,y,2)

: v& q8 W3 U% T! F, g  i会得到各点的斜率
  ^2 _, H. A+ z' X: ~* b: u, B3 v- b- q5 Z' H( E8 i

  I) Z: b! Y! X8 c# i1 d$ I
! S: E/ U5 m6 c) h4 Z

* A* l0 ^) H$ r1 ~0 Q# @% A
: F  ~) q4 ^6 ?1 O5 M8 A0 Y

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