【C++】TXT文档的读入与输出 - 不规则二维图像插值方法 - 拉格朗日插值法

 本程序包含了c++读入TXT文档 及 输出TXT文档的方法；

并且对不规则二维图像的目标区域进行了拉格朗日插值。

 

//注释：    王磊  
//用途：    二元图像插值
//取代      natual neighbourhood interpolation
//          19:45 2018/9/12
//邮箱：    1021516702@qq.com

//5LAGR2.CPP
//二元Lagrange插值
#include  <iostream>
#include  <fstream>
#include  <cmath>
using namespace std;
class  lagr2
{
private:
	int n, m;
	double  *x, *y, **z, u, v, f;
public:
	lagr2(int nn, int mm)		//声明构造函数
	{
		int k;
		n = nn;  m = mm;
		x = new double[n]; //动态分配内存
		y = new double[m];
		z = new double*[n];		//z是个二维数组指针
		for (k = 0; k < n; k++) { z[k] = new double[m]; }
	}
	void input();          //由文件读入n*m个数据点(x, y, z)
	double interp(double, double);    //执行二元Lagrange插值
	void output();         //输出插值点u,v处的近似值f到文件


	~lagr2()		//这是析构函数
	{
		int i;
		for (i = 0; i < n; i++) { delete[] z[i]; }
		delete[] z;
		delete[] x, y;
	}
};


//class lagr2 的成员函数
void lagr2::input()      //由文件读入n*m个数据点(x, y, z)
{
	int  k, j;
	char str1[20];
	cout << "\n输入文件名:  ";
	cin >> str1;
	ifstream  fin(str1);		////ifstream fin("c:\\x.123");//以输入的方式打开文件　　
	//由于返回0代表程序正常退出，返回1等其他数字通常代表异常终止，在这里表示以输入的方式打开文档fin异常，所以终止
	if (!fin)
	{
		cout << "\n不能打开这个文件 " << str1 << endl; exit(1);
	}
	//如果打开fin正常，那么读入文件
	for (k = 0; k < n; k++) { fin >> x[k]; }		//把数读入 x[k] 
	for (k = 0; k < m; k++) { fin >> y[k]; }		//把数读入 y[k]

	for (k = 0; k < n; k++)                   //读入n*m个数据点
		for (j = 0; j < m; j++)  { fin >> z[k][j]; }		//把二维数读入 z[k][j]
	fin.close();
}


//class lagr2 的成员函数
double lagr2::interp(double uu, double vv)		//构造函数的定义
{
	int ip, ipp, i, j, kk, iq, iqq, k;
	double h, b[10];
	u = uu;  v = vv;
	if (u <= x[0]) { ip = 1; ipp = 4; }
	else if (u >= x[n - 1]) { ip = n - 3; ipp = n; }
	else
	{
		i = 1; j = n;
		while (((i - j) != 1) && ((i - j) != -1))
		{
			kk = (i + j) / 2;
			if (u < x[kk - 1]) j = kk;
			else i = kk;
		}
		ip = i - 3; ipp = i + 4;
	}
	if (ip < 1) ip = 1;
	if (ipp > n) ipp = n;
	if (v <= y[0]) { iq = 1; iqq = 4; }
	else if (v >= y[m - 1]) { iq = m - 3; iqq = m; }
	else
	{
		i = 1; j = m;
		while (((i - j) != 1) && ((i - j) != -1))
		{
			kk = (i + j) / 2;
			if (v < y[kk - 1]) j = kk;
			else i = kk;
		}
		iq = i - 3; iqq = i + 4;
	}
	if (iq < 1) iq = 1;
	if (iqq > m) iqq = m;
	for (i = ip - 1; i <= ipp - 1; i++)
	{
		b[i - ip + 1] = 0.0;
		for (j = iq - 1; j <= iqq - 1; j++)
		{
			h = z[i][j];
			for (k = iq - 1; k <= iqq - 1; k++)
				if (k != j) h = h*(v - y[k]) / (y[j] - y[k]);
			b[i - ip + 1] = b[i - ip + 1] + h;
		}
	}
	f = 0.0;
	for (i = ip - 1; i <= ipp - 1; i++)
	{
		h = b[i - ip + 1];
		for (j = ip - 1; j <= ipp - 1; j++)
			if (j != i) h = h*(u - x[j]) / (x[i] - x[j]);
		f = f + h;
	}
	return f;		//返回f值
}


//class lagr2 的成员函数
void lagr2::output()       //输出插值点u,v处的近似值f到文件
{
	char str2[20];
	cout << "\n输出文件名:  ";
	cin >> str2;
	ofstream fout(str2, ios::app);
	if (!fout)
	{
		cout << "\n不能打开这个文件 " << str2 << endl; exit(1);
	}
	fout << endl << u << "  " << v << "     " << f << endl;		//上面空一行，下面空一行，非常聪明的做法
	fout.close();
}

void main()      //主函数
{
	int i, j;
	lagr2  solution(11, 11);		//这是用到了lagr2 类 的构造函数
	ofstream ft("lagr2.txt");		//ofstream file3("c:\\x.123");//以输出方式打开文件　　
	if (!ft)
	{
		cout << "\n不能打开文件lagr2.txt " << endl; exit(1);
	}
	for (i = 0; i < 11; i++)  ft << 0.1*i << "  ";
	ft << endl;
	for (i = 0; i < 11; i++)  ft << 0.1*i << "  ";
	ft << endl;
	for (i = 0; i < 11; i++)
	{
		for (j = 0; j < 11; j++)
			ft << exp(-(0.1*i - 0.1*j)) << " ";
		ft << endl;
	}
	ft << endl;
	ft.close();		//就把ft相连的文件关闭。
	//输入文件结束，如果硬盘里没有 lagr2.txt 就创建一个



	solution.input();    //由文件读入n*m个数据点(x, y, z)
	cout << "x = 0.350,  y = 0.650,  z(x, y) = ";
	cout << solution.interp(0.350, 0.650) << endl;  //执行二元Lagrange插值
	solution.output();          //输出插值点u,v处的近似值f到文件
	cout << "x = 0.450,  y = 0.550,  z(x, y) = ";
	cout << solution.interp(0.450, 0.550) << endl;  //执行二元Lagrange插值
	solution.output();          //输出插值点u,v处的近似值f到文件
}