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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 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 shouce 于 2015-10-29 14:13 编辑
$ Q1 c' K6 Y( T! v% E; I  s
$ _$ W: q8 `( ^9 \( t5 Q
用三次样条插值求斜率
三次样条插值的matlabt程序
6 q( P! x) I( L' M: Z3 q
function x=followup(a,b,c,d)n=length(d);. x+ \& j( p% B( ?. [
a(1)=0;
& J2 B1 t8 M! d$ A& h# `) h% W6 S/ o%“追”的过程& E0 g6 Z$ ?+ `( {5 p- I  |5 u
L(1)=b(1);
( Q0 `- w% W- W3 D0 [& f. `, v1 I1 W" qy(1)=d(1)/L(1);
/ _9 N# P( P) y, m0 @8 }) T. Ju(1)=c(1)/L(1);! W4 Q# s6 O/ @7 x2 f" ~% G
for i=2n-1)
8 C# l2 _1 x4 P% z6 `/ o; i+ g    L(i)=b(i)-a(i)*u(i-1);( ]1 R  z1 i  g1 ]
    y(i)=(d(i)-y(i-1)*a(i))/L(i);
9 G2 t; I$ E, e8 \5 [    u(i)=c(i)/L(i);6 u3 ?; r0 j7 c- j! @+ o. l, @4 I- ?
end7 K2 H( ^+ ]; @+ H) [
L(n)=b(n)-a(n)*u(n-1);
% m( w# O# A. I. A- J% jy(n)=(d(n)-y(n-1)*a(n))/L(n);6 r+ L; R2 s2 o; I1 n
%“赶”的过程
% P" J' K) {. {, n0 d. J& W- V5 Hx(n)=y(n);
- \' o6 `9 m- J. R4 o( zfor i=(n-1):-1:1+ ^7 n: u) C" ^$ q! i+ |7 q9 Z% g
    x(i)=y(i)-u(i)*x(i+1);
# W7 i) o: R0 P$ |end: i: l- ?: s) d* S( f5 ?; r. A% z1 m

8 _- B/ \4 e" K5 W) n. y
( Z+ ~7 ^4 ^9 Y) ~' i
function[s,y0]=spline3 (x,y,x0)
" j$ `+ A9 l0 Y1 Q( j  _%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
7 `7 W+ w; Z* Zsyms t7 p* |, a4 W1 x9 D
n=length(x);
7 k0 z. [  r( x. F; V%得出n, v9 S8 V  E; e
for i=1:n-1;
6 R) f9 e7 T1 e    h(i)=x(i+1)-x(i);
6 D: J( P* N) g5 I8 wend
6 x& U* [2 ?' q/ u1 T; M! ^9 dfor i=2:n-1;4 W/ ~  W8 C; ^3 l, f/ f4 j1 X' x; E
    lamda(i)=h(i)/(h(i-1)+h(i));
- ^% q) S' F' Z4 l0 L' G    miu(i)=1-lamda(i);( E6 n5 h. ^1 {7 N) A* g) `
    g(i)=3*(lamda(i)*((y(i)-y(i-1))/h(i-1))+miu(i)*((y(i+1)-y(i))/h(i)));5 m, G0 T' m. |) w9 ]
end! R* g  i! n! n' L0 a& y7 L
g(1)=3*((y(2)-y(1))/h(1));
2 p) z: L$ L7 x0 Lg(n)=3*((y(n)-y(n-1))/h(n-1));
- u" e6 K) Z0 i1 V; ^& a& k%前边求出lamda miu和g从而可以确定系数矩阵7 }  K1 Z# i8 k1 M
miu(1)=1;
+ D- ?  [9 q  Zmiu(4)=0;' p* ]4 }2 `" d$ d* P& I1 o" `
lamda(n)=1;
% e" f5 b% {; ?: o2 Rlamda(1)=0;: ]3 v; {7 {( e
%根据第二边界条件补充两个lamda和miu的值
, X' S9 u1 r* }. J4 Dfor i=1:n
4 i  s3 V! c4 ^6 j1 W$ W    beta(i)=2;
# ~: l! ~8 p* Rend
# y% }& y5 F3 U3 Lm=followup(lamda,beta,miu,g)
5 `4 B' ?. L4 O+ F4 _%解出m的值从而可确定st st为各段的插值多项式0 @; S; O3 @; F+ R# V3 S, p
for i=1:n-1
6 H( `. n0 E) T4 w* X( A    st(i)=(t-x(i+1))^2*(h(i)+2*(t-x(i)))*y(i)/(h(i)^3)...
1 ]' Y- o' t7 |7 p  Q. H# f    +(t-x(i))^2*(h(i)+2*(x(i+1)-t))*y(i+1)/(h(i)^3)...! m* Z( q( Z3 a
    +(t-x(i))^2*(t-x(i+1))*m(i+1)/(h(i)^2)...# }- N. ]& W, ~
    +(t-x(i+1))^2*(t-x(i))*m(i)/(h(i)^2);/ X4 a, l. V8 W- ]" h' q1 h
end5 p5 c/ j: M. ^0 B7 g8 h8 S1 y
%得到插值的结果各段的t的表达式2 p8 b# d& Q3 h0 ^3 L
%接下来要将插值点x0代入首先确定x0所在的插值区间
* q2 x+ Q8 f- N7 R; {! \for i=1:n-1
7 s! C! k& r, K- x) e$ W    if (x(i)>x0)- S  k2 F+ [  ]+ ]3 @
        in=i;* b: d( {; J; i
    end
9 `$ R$ }! p. n3 \6 `7 \$ \end
, d0 P7 p" Q" I, y2 j: As=st(in);# w7 g1 x) }$ G0 F( R
s=expand(s);# L7 r) u" s: O* ?: O' L
s=collect(s,'t');
( n, @2 Y6 Q4 ?$ A) ]+ L( U  Py0=subs(s,'t',x0)
8 R, o+ ^' N. ~# o* S+ U%s是插值多项式y0是插值点的函数值
) ^/ E$ n, A3 j0 W# T- `  ?  t  R! A6 h- R7 W4 R9 v; E$ F

/ p* p- O1 S& n8 \) c$ V" @
在matlab中输入
  I  `# {( s+ |$ Z5 `
x=[1 2 4 5];
y=[1 3 4 2];
spline3(x,y,2)

, Z: L' B# F9 @/ z9 j会得到各点的斜率
, J- o1 U( h: p5 G/ q- D( P% T+ T, ]% z2 V
# f6 `7 [( `# u5 t! l6 n- o
7 h1 M/ l, ?) G5 b

) _! P/ w, ~) T+ n
6 D  h" F; y9 N2 M

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