polyfit函数的C语言实现

本文介绍了一个C语言实现的多项式拟合函数`PolyfitCf`,该函数接受多项式阶数、窗口长度和多项式数量等参数,用于计算数据的多项式拟合系数。通过`polyfit`函数进行数据处理,然后使用高斯消元法的`gauss_solve`函数求解系数。

void PolyfitCf(int n_poly,int Nwin_length,int Npoly,double * ypoly,double **fitcoef)
{
 int i,j,m;
 int nwin_length=Nwin_length;
 int poly_n=n_poly;
 int npoly=Npoly;

 double *x=NULL;//[nwin_length];
 if (x==NULL)
 {
  x=new double[nwin_length];
 }

 for (int ix=0;ix<nwin_length;ix++)
 {
  x[ix]=ix+1;
 }

 double **y=NULL;
 int iypoly=0;
 y=new double*[nwin_length*npoly];
 for (int ifc=0;ifc<npoly;ifc++)
 {
  y[ifc]=new double[nwin_length];
 }
 for (int ifcx=0;ifcx<npoly;ifcx++)
 {
  for (int ifcy=0;ifcy<nwin_length;ifcy++)
  {
   y[ifcx][ifcy]=ypoly[iypoly];
   iypoly++;
  }
 }

 double apoly[3];
 for (int

### 回答1: polyfit函数是一个用于进行多项式拟合的函数,它可以通过给定的数据点来估计一个多项式的系数。在C语言中,可以通过最小二乘法来实现polyfit函数。 以下是一个简单的C语言代码实现polyfit函数的示例: ```c #include <stdio.h> // 定义多项式拟合函数 void polyfit(int x[], int y[], int n, int degree, double coeffs[]) { // 创建矩阵A和向量b double A[degree+1][degree+1]; double b[degree+1]; // 初始化A和b为0 for (int i = 0; i <= degree; i++) { for (int j = 0; j <= degree; j++) { A[i][j] = 0.0; } b[i] = 0.0; } // 构建A和b for (int i = 0; i < n; i++) { double xi = x[i]; for (int j = 0; j <= degree; j++) { double pow_x = 1.0; for (int k = 0; k < j; k++) { pow_x *= xi; } A[j][j] += pow_x; b[j] += pow_x * y[i]; } } // 解线性方程组Ax = b for (int k = 0; k <= degree; k++) { for (int i = k+1; i <= degree; i++) { double factor = A[i][k] / A[k][k]; for (int j = k; j <= degree; j++) { A[i][j] -= factor * A[k][j]; } b[i] -= factor * b[k]; } } // 回代求解 for (int k = degree; k >= 0; k--) { for (int i = k-1; i >= 0; i--) { b[i] -= A[i][k] * b[k]; } coeffs[k] = b[k] / A[k][k]; } } int main() { int x[] = {1, 2, 3, 4, 5}; int y[] = {2, 3, 4, 5, 6}; int n = 5; int degree = 2; double coeffs[degree+1]; // 调用polyfit函数进行多项式拟合 polyfit(x, y, n, degree, coeffs); // 输出多项式拟合的结果 printf("拟合多项式的系数:"); for (int i = 0; i <= degree; i++) { printf("%f ", coeffs[i]); } return 0; } ``` 该代码实现了一个简单的polyfit函数,通过给定的数据点进行二次多项式拟合。polyfit函数使用了最小二乘法来求解系数,通过解线性方程组Ax=b,并使用回代法得到多项式的系数。在主函数中,我们给出了一个简单的示例数据,然后调用polyfit函数进行多项式拟合,最后输出了拟合多项式的系数。你可以在输入数据和degree的值上进行修改来尝试其他的多项式拟合。 ### 回答2: 在C语言实现polyfit函数可以使用最小二乘法来拟合多项式。 首先,我们需要定义一个结构体来保存多项式拟合的结果,包括拟合多项式的阶数和各项系数: ``` typedef struct { int order; //多项式的阶数 double* coefficients; //多项式各项系数的数组 } PolynomialFit; ``` 然后我们可以编写polyfit函数,该函数接受输入数组x和y,以及拟合多项式的阶数n: ```c PolynomialFit polyfit(double* x, double* y, int n) { PolynomialFit fit; fit.order = n; //设置多项式的阶数 //创建拟合矩阵A和结果矩阵B double** A = malloc((n+1) * sizeof(double*)); double* B = malloc((n+1) * sizeof(double)); for (int i = 0; i <= n; i++) { A[i] = malloc((n+1) * sizeof(double)); B[i] = 0.0; for (int j = 0; j <= n; j++) { A[i][j] = 0.0; } } //填充矩阵A和B for (int i = 0; i <= n; i++) { for (int j = 0; j <= n; j++) { for (int k = 0; k < 10; k++) { A[i][j] += pow(x[k], i+j); } } for (int k = 0; k < 10; k++) { B[i] += pow(x[k], i) * y[k]; } } //求解线性方程组(使用高斯消元法) for (int i = 0; i <= n; i++) { double pivot = A[i][i]; for (int j = i+1; j <= n; j++) { double ratio = A[j][i] / pivot; for (int k = i; k <= n; k++) { A[j][k] -= ratio * A[i][k]; } B[j] -= ratio * B[i]; } } //回代求解系数 fit.coefficients = malloc((n+1) * sizeof(double)); for (int i = n; i >= 0; i--) { fit.coefficients[i] = B[i] / A[i][i]; for (int j = i-1; j >= 0; j--) { B[j] -= A[j][i] * fit.coefficients[i]; } } //释放矩阵A和结果矩阵B的内存 for (int i = 0; i <= n; i++) { free(A[i]); } free(A); free(B); return fit; } ``` 以上代码实现了一个简单的polyfit函数,可以根据输入数组x和y以及拟合多项式的阶数n,返回一个保存着拟合结果的PolynomialFit结构体。 ### 回答3: polyfit函数是用于拟合最小二乘多项式的函数,可以使用C语言编写该函数。 首先,我们需要定义一个结构体用于存储多项式拟合的结果,包括拟合的系数和拟合误差等信息。结构体可以定义如下: ```c typedef struct { double *coefficients; // 存储拟合的系数 double rmse; // 存储拟合误差 int degree; // 存储多项式的次数 } PolyfitResult; ``` 接下来,我们可以编写polyfit函数实现,主要包括计算最小二乘拟合系数和计算拟合误差两个部分。 ```c PolyfitResult polyfit(double *x, double *y, int n, int degree) { // 初始化拟合结果结构体 PolyfitResult result; result.coefficients = (double *)malloc((degree + 1) * sizeof(double)); // 构造矩阵X和向量Y double *X = (double *)malloc((n * (degree + 1)) * sizeof(double)); double *Y = (double *)malloc(n * sizeof(double)); for (int i = 0; i < n; i++) { Y[i] = y[i]; for (int j = 0; j <= degree; j++) { X[i * (degree + 1) + j] = pow(x[i], j); } } // 解线性方程组得到拟合系数 double *XTX = (double *)malloc((degree + 1) * (degree + 1) * sizeof(double)); double *XTY = (double *)malloc((degree + 1) * sizeof(double)); cblas_dgemm(CblasRowMajor, CblasTrans, CblasNoTrans, degree + 1, degree + 1, n, 1, X, n, X, n, 0, XTX, degree + 1); cblas_dgemv(CblasRowMajor, CblasTrans, n, degree + 1, 1, X, n, Y, 1, 0, XTY, 1); lapack_int info = LAPACKE_dgesv(LAPACK_ROW_MAJOR, degree + 1, 1, XTX, degree + 1, XTY, 1); if (info == 0) { for (int i = 0; i <= degree; i++) { result.coefficients[i] = XTY[i]; } } // 计算拟合误差 double sumSquaredError = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { double predictedY = 0; for (int j = 0; j <= degree; j++) { predictedY += result.coefficients[j] * pow(x[i], j); } sumSquaredError += pow(y[i] - predictedY, 2); } result.rmse = sqrt(sumSquaredError / n); // 释放内存 free(X); free(Y); free(XTX); free(XTY); return result; } ``` 这样,我们就实现了用C语言实现polyfit函数,可以通过传入一组x和y的数组,还有样本点数n和多项式次数degree参数,就可以得到拟合的结果。
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