分享你我的资源分享我们的人生!

MATLAB实现牛顿插值 (Newton's Interpolation )算法源代码

Free Source Code for Newton's Interpolation formula

2008-07-01
牛顿真是牛,拉格朗日插值法只能算是数学意义上的插值,从插值基函数的巧妙选取,已经构造性的证明了插值法的存在性和惟一性,但是从实现的角度看并不很好,而牛顿很好的解决了这个问题。 牛顿插值是基于下面这些的公式: f[x0,x1,...xk]=(f[x1,...xk]-f[x0,...xk-1])/(xk-x0) f[x]=f(x) f(x)=f[x0]+f[x0,x1](x-x0)+f[x0,x1,x2](x-x0)(x-x1)+...f[x0,...xn](x-x0)...(x-xn-1)+Rn(x) 前两个是均差的递推关系式,而后一个就是牛顿插值公式,其中N(x)=f(x)-Rn(x),即目标多项式,Rn(x)是n阶插值余项,我们就是用N(x)去近似f(x)。 可以构造这样一个均方差表: xk f(xk) 一阶均差 二阶均差 ... x0 f(x0) x1 f(x1) f[x0,x1] x2 f(x2) f[x1,x2] f[x0,x1,x2] ... 如果有n个点插值,表会有(n*n)/2+n个表项,如果直接编程会有O(n*n)的空间复杂度,编程时做个简单的改进,不难发现在这个表中只有部分数据有用,对角线(斜行)它们是目标值,用来表示多项式的,左边的两纵行(实际上只需要x一行)以及最底下的一行,表示当前插值的状态。经过改进后只需要O(n)的空间复杂度。 两个过程: 1,新增加一个点时的更新。只须更新最底下一行数据,其递推关系由均差公式给出,最后算出高一队的均差值,需时O(n) 2,插入点完成后如何计算多项式在另外给定点的值N(x)。 由牛顿插值公式,最终的表达式为: N(x)=f[x0]+f[x0,x1](x-x0)+f[x0,x1,x2](x-x0)(x-x1)+...f[x0,...xn](x-x0)...(x-xn-1) 如果直接将它展开,再算实在麻烦,实际上大可不必这样做,还记得多项式求值的秦九韶算法吗?将多项式‘叠’起来,从内层括号往外一层层拨开,n次多项多的计算,只需要做n次乘法,同样的思想,将上式改写成: N(x)=f[x0]+(x-x0){f[x0,x1]+(x-x1){f[x0,x1,x2]+(x-x2){...{f[x0,...xn-1]+(x-xn-1)f[x0,...xn]}...} 就可以同样简单的计算了,时间复杂度O(n) 综合起来的性能:对于n个点的插值,产生多项式的时间复杂度是O(n*n),最终进行一个点的计算的时间复杂度是O(n)。 这个matlab程序实现了牛顿插值 (Newton's Interpolation )算法。
源代码下载: 下载位置Code SoSo    DOWNLOAD


相关论文

遗传牛顿插值算法在地形可视化中的应用

Newton Interpolation Based on Genetic Algorithm and its Application in Landform Visualization

马飞 华继学 吴静

在虚拟战场环境背景下,针对地形可视化中的特殊要求,基于牛顿插值算法计算出所要补充的地形数据,利用遗传算法对插值数据进行优化选择。试验结果表明,该方法是一种简单快速,信息不失真,有着实用价值的地形数据插值方法。[著者文摘]

Under the virtual battlefield environment background, aimed at the special request in the terrain visualization, this paper calculates the terrain data by using the Newton interpolation algorithm which should be supplemented, and carries on the optimized choice using the genetic algorithm in the interpolation data. The test result shows that this terrain data interpolation method is simple, fast, practical and without information distortion.[著者文摘]

基于牛顿插值算法的模糊控制器

The Fuzzy Controller Based on Newton Interpolation Algorithm

张菊丽 王新民 张举中

提出一种基于牛顿在线插值算法的模糊控制器,介绍该控制器的设计方法。该方法既简化了合成推理运算,又能满足模糊控制规则的完整性要求,从本质上消除由于量化误差和调节死区给模糊控制系统带来的稳态误差与颤振现象。通过仿真证明系统的性能得到明显改善。[著者文摘]

This paper presents an on-line Newton interpolation algorithm in the fuzzy control system and introduces the designing method of the controller. The method not only simplifies the complexity of composite reasoning, but also meets the request on the integrality of control rules. Moreover, it can improve the stable performance of the controller and eliminate essentially the stable oscillation caused by the scaling error and dead area. The comparison of simulation shows that the method has good control performances.[著者文摘]

牛顿插值法在自动确定支持度阈值中的应用

Application of Newton Interpolation for Determining the Threshold of Support Automatically

朱习军[1] 刘照军[2]

研究怎样利用以前挖掘所用的支持度、置信度参数信息,来估计当前挖掘的最佳支持度和最佳置信度的牛顿插值算法.首先研究牛顿插值能否用于自动确定支持度/置信度阈值,最后结合实例给出了牛顿插值法用于自动确定支持度/置信度阚值的方法,并验证了该方法的正确性与有效性.[著者文摘]

In this paper, we mainly study how to use the technology of interpolation to determine the threshold of support/confidence automatically. First, we study whether the technology of Newton interpolation can be used to determine the threshold of support/confidence automatically. Then we explain the method of how to use Newton interpolation formula to determine the threshold of support/confidence automatically in the task of mining association rules. And finally we give some detailed experimental examples to verify and demonstrate the correctness and usefulness of our theory and methods.[著者文摘]

基于牛顿插值法的智能气体体积分数测量装置

Intelligent Gas Concentration Measurement Device Based on Newtonian Interpolation Algorithm

李晓丽 孙以材 何平 钟晓泉 李晓琳

介绍了一种新型、高精度的智能气体体积分数测量设备。该设备将ARM7应用到电路中,利用其强大的数据计算处理能力及控制能力,设计出了显示气体体积分数值的测试电路。传感器输出的电信号采用牛顿插值法进行转换,有效地校正传感器的非线性,提高测量的精度。通过C语言编程实现该算法,经测试,该装置的精度误差保持在±1.5%,能够准确地对环境中的气体进行监控,并具有到限报警功能。[著者文摘]

An intelligent equipment used for gas volume measurement was introduced. ARM7 was adopted in the circuit. Using the powerful data calculation and control capability of it, the equipment circuit were designed, which can measure the gas volume fraction. Newtonian interpolation algorithm was used for calibrating the output signal of gas sensor. This method can improve the precision of the measurement system and correct the non-linearity of the sensor effectively. The algorithm was realized by C language, with the actual experiment, the equipment precision is kept within ± 1.5 %. The equipment can monitor the gas in the air accurately, and it has the function of limiting alarm.[著者文摘]

基于牛顿插值的MANET能量有效路由机制

Power-aware routing mechanism based on Newton's interpolation in MANET

张鹿 张曦煌

移动AdHoc网络中的一个主要问题是节点的能量有限。因此,许多研究侧重于减少能量消耗。提出一种基于牛顿插值的能量有效路由机制,首先根据节点的剩余电池能量和流经该节点的当前流量大小,计算出该节点的寿命;从寿命较长的节点中,选择当前状态下的最小功率路由。这样不仅保证了各节点的能量均衡问题,而且考虑到整个网络的最小功率路由。实验模拟结果显示,与以前算法相比,其具有更好的性能。[著者文摘]

One main constraint in Mobile Ad Hoc Network (MANETs) is limited by the power of the node. Therefore, much effort has been paid to reduce power consumption. A new power-aware routing mechanism is presented based on Newton's interpolation. According to the remaining energy and the traffic load at nodes, the life of the nodes was calculated out, and then from the bearable life of nodes, one minimum power drain routing can be choused. In this way, the mechanism not only takes account of the balance of the power at nodes, but also pays attention to the minimum power drain routing problem of the whole network. Simulations show that, compared to previous algorithms, it has better performance.[著者文摘]

水文资料插值计算方法探讨

Discussion on the interpolation calculation methods of hydrological data

张学宏 李颜 郝培章 曲杰 高文洋

本文利用5种常用的插值计算方法,对海洋实测资料序列中的某些固定节点进行插值计算,然后根据均方误差和图形拟合相结合的方法,探讨插值计算方法的适用性及应用条件并得出结论:阿基玛插值和三点拉格朗日插值效果拟合性最好,具有普遍应用性,多点拉格朗日和线性插值较为中性,在插值步长不大的条件下,插值效果较好,而牛顿插值不稳定,应用条件相对苛刻。[著者文摘]

This paper calculated some fixed nodes of oceanographic data lists with five usual interpolation calculation methods, and discussed the applicability and the applied condition of the interpolation calculation methods based on the method of integration of square average error and the simulating pictures, and drew the conclusion: The simulant interpolation effect of Akima interpolation method and three nodes Lagrangian interpolation method is the best, it is universally used. On condition that the interpolation spacing is not too far-between, more than three nodes Lagrangian interpolation method and linear interpolation method is well. Nuton interpolation method is unstable, and needs rigorous conditions.[著者文摘]

有限域上乘法噪音多项式插值算法的改进

Improved multiplicative noisy algorithm in the polynomial interpolation finite field

黄华伟 李胜强 陈汝伟 肖国镇

对J.vonzur Gathen和I.E.Shparlinski提出的有限域上乘法噪音多项式插值算法进行了分析,提出了改进算法.利用L.Babai最近向量格归约算法得到更精确的估计向量,再计算出插值多项式的倍数多项式的系数,从而计算出原插值多项式的系数.改进算法降低了原算法中有限域阶的下界,对较小阶有限域上的多项式也可以进行乘法噪音插值.[著者文摘]

This paper analyses a multiplicative noisy polynomial interpolation algorithm in the finite field presented by J. yon zur Gathen and I. E. Shparlinski and presents an amended algorithm. By the lattice reduction algorithm on the nearest vector presented by L. Babai, a more accurate estimate vector can be obtained and the coefficients of the multiple polynomial of the interpolation polynomial can be computed. Then the coefficients of the original interpolation polynomial can be computed. The amended algorithm reduces the lower bound of the order of the finite field and can apply to the polynomials in the finite field whose order is lower.[著者文摘]

三次样条函数解算飞行器弹道参数方法研究

姚尚 李勇

目前,在我国光学测量数据处理中,飞行器的速度、加速度等弹道参数的计算基本采用的是牛顿插值,利用数值微分公式来解算。现行处理手段中,处理时间步长不能过小,而且应用非样条插值对数据的舍入误差以及数据的稳定性、可靠性影响较大。为此文章提出了以三次样条插值为基础的新方法,来探讨高阶参数处理的精度和计算稳定性。[著者文摘]

构造Hermite型插值函数的新格式

New Formulations of Constructing Hermite Type Interpolation Functions

石东伟

基于牛顿插值方法,本文提出了构造具有高阶导数插值条件或缺少函数值插值条件的Hermite型插值的新格式,具有构造简单,应用广泛等优点.[著者文摘]

New formulations for constructing Hermite type interpolations with higher function derivatives and without function values conditions are proposed based on the Newton interpolation method, which have advantages of simple structures and more applications.[著者文摘]

基于短时傅里叶变换检测非平稳信号的频域内插优化抗混叠算法

Anti-aliasing algorithm of nonstationary harmonic signal measurement based on interpolation in frequency domain using short time Fourier transform

边海龙 陈光[礻禹]

非平稳信号的分析越来越受到人们的重视。短时傅里叶变换(STVr)是一种线性变换,避免了其他高次型非平稳信号分析方法中出现的交叉项的干扰,是分析非平稳信号的有力工具。短时傅里叶变换的基本思想是利用一个固定大小的滑动的窗口函数对信号进行分析,并假定信号在窗口内是平稳的,因此加窗变换所固有的混叠现象在短时傅里叶变换中依然存在。本文基于频域插值的思想,提出了基于频域内插抗混叠短时傅里叶变换的算法,首先分析了混叠产生的物理本质,然后以汉明窗为基础构造了频域内插的方法,并利用牛顿插值法得出插值的迭代求解方法,最后给出内插优化算法步骤。仿真实例验证了算法的可行性。[著者文摘]

More and more researchers attached much importance to the analysis of the nonstationary signals, Because Short Time Fourier Transform (STFT) is a kind of linear transform, which avoids the disturbances of crossover terms, STFT becomes one of the most powerful tools in analysis of the nonstatlonary signals. The kernel idea of STFT is to use a size-fixed and moving "window" to analyze the nonstationary signals, and at the same time, the idea supposes that the signal in the "window" is stationary. Because of the inherent shortcoming, aliasing still exists in the process of STFT. Based on the interpolation in the frequency domain, a kind of anti-aliasing algorithm using STFT in the frequency domain is brought forward in this paper. At first the physical essence of STFT aliasing is analyzed, then a frequency domain interpolation method is proposed by choosing Hamming window, and using Newton interpolation theory the iterative steps of interpolation is given. Finally the implementation steps of the algorithm are listed. Simulation results show that the proposed algorithm can effectively eliminate the STFT aliasing in nonstationary signal detection.[著者文摘]


Please Click the Link of Reference to Download Source Code

评论

2009年05月06日 09时
谢谢啦

2009年05月05日 09时
多谢了

2009年05月05日 05时
good

2009年05月05日 02时
谢谢分享

2009年04月28日 06时
好!!!

2009年04月18日 19时
good!

2009年04月18日 11时
下来啊.

2009年04月10日 14时
感謝

2009年04月05日 21时
感谢

2009年04月06日 00时
马上能用了啊

2009年04月05日 20时
需要,谢谢

2009年04月05日 11时
学习,3Q!

2009年04月05日 09时
学习

2009年04月04日 19时
马上能用了啊

2009年03月27日 20时
谢谢分享!

2009年03月27日 18时
谢谢

2009年03月25日 09时
非常好

2009年03月22日 10时
不错

2009年03月16日 19时
还不错啊~

2009年03月16日 11时
不错

2009年03月16日 07时
厉害

2009年03月15日 22时
不错的

2009年03月14日 04时
还可以,不错

2009年03月13日 14时
真是救急呀

2009年03月13日 05时
欣赏

2009年03月09日 18时
ok

2009年03月09日 10时
不错哦

2009年03月09日 05时
谢谢

2009年03月08日 18时
非常感谢

2009年03月08日 16时
很不错的哦

2009年03月04日 20时
不错

2009年03月04日 10时
十分感谢。

2009年03月04日 01时
谢谢分享!

2009年03月03日 03时
正在学习中..

2009年03月02日 15时
学习下

2009年03月02日 09时
ok

2009年02月24日 18时
在哪下呀?

2009年02月23日 18时
多谢

2009年02月21日 08时
很好 谢谢了

2009年02月19日 18时
hao

2009年02月19日 07时
很好

2009年02月16日 19时
dfgchsgf

2009年02月16日 06时
thank

2009年02月15日 14时
不错的

2009年02月15日 13时
挺好的挺好的

2009年02月09日 06时
thank

2009年02月06日 21时
挺好

京ICP备08011023号