(C语言)最小二乘法的曲线拟合
c语言最小二乘法拟合曲线
c语言最小二乘法拟合曲线C语言中，可以使用最小二乘法来拟合曲线。
最小二乘法是一种常用的数学优化方法，用于找到一条曲线，使得曲线和实际数据之间的误差最小。
下面是一个简单的示例代码，使用最小二乘法来拟合一条直线的曲线。
c#include <stdio.h>// 最小二乘法拟合直线void leastSquareFit(int n, double x[], double y[], double* slope, double* intercept) {// 计算 x 和 y 的平均值double sumX = 0, sumY = 0;for (int i = 0; i < n; i++) {sumX += x[i];sumY += y[i];}double meanX = sumX / n;double meanY = sumY / n;// 计算直线的斜率double numerator = 0, denominator = 0;for (int i = 0; i < n; i++) {numerator += (x[i] - meanX) * (y[i] - meanY);denominator += (x[i] - meanX) * (x[i] - meanX);}*slope = numerator / denominator;// 计算直线的截距*intercept = meanY - (*slope) * meanX;}int main() {// 原始数据double x[5] = {1, 2, 3, 4, 5};double y[5] = {2, 4, 6, 8, 10};// 拟合结果double slope, intercept;leastSquareFit(5, x, y, &slope, &intercept);printf("拟合直线方程：y = %.2fx + %.2f\n", slope, intercept);return 0;}运行以上代码，将得到拟合直线方程为：`y = 2.00x + 0.00`。
c语言 曲线拟合
c语言曲线拟合曲线拟合（Curve Fitting）是数据处理的常用方法之一，其基本思想是通过已知的一组数据点，找到一条曲线，使得这条曲线尽可能地接近这些数据点。
在C语言中，可以使用最小二乘法进行曲线拟合。
以下是一个简单的C语言代码示例，用于实现二次多项式拟合：```c#include<stdio.h>#include<math.h>#define N5//数据点个数int main(){double x[N]={1,2,3,4,5};//自变量数据点double y[N]={2.2,2.8,3.6,4.5,5.1};//因变量数据点double a[3]={0,0,0};//二次多项式系数，初始化为0double sum=0,sumx=0,sumx2=0,sumxy= 0;int i;for(i=0;i<N;i++){sum+=y[i];sumx+=x[i];sumx2+=x[i]*x[i];sumxy+=x[i]*y[i];}double mean_y=sum/N;//计算y的平均值double mean_x=sumx/N;//计算x的平均值//计算二次多项式系数a[0]=(N*sumxy-sumx*sumy)/(N*sumx2 -sumx*sumx);a[1]=(mean_y-a[0]*mean_x)/N;a[2]=mean_y-a[0]*mean_x-a[1];printf("拟合曲线为：y=%.2fx^2+%.2fx+%.2f\n", a[0],a[1],a[2]);return0;}```在这个示例中，我们首先定义了5个数据点，然后使用最小二乘法计算了二次多项式的系数。
最后，我们输出了拟合曲线的公式。
曲线拟合算法 代码 c语言
曲线拟合算法代码 c语言============一、概述----曲线拟合是一种数学方法，用于通过一组数据点找到最佳的曲线形状，以最佳地描述数据。
在计算机编程中，曲线拟合算法通常用于数据分析和预测。
本文档将介绍一种简单的曲线拟合算法的C语言实现。
二、算法描述------###1.最小二乘法曲线拟合的基本思想是通过最小化数据点到拟合曲线的距离来找到最佳的拟合曲线。
最常用的方法是最小二乘法。
###2.线性拟合示例假设我们有一组二维数据点，每个数据点由x和y坐标组成。
我们希望找到一条直线来拟合这些点。
可以使用以下代码实现线性拟合：```c#include<stdio.h>#include<math.h>//定义拟合系数数组doublea,b;//用于存储数据点的x和y值doublex[10]={/*数据点的x值*/};doubley[10]={/*数据点的y值*/};//计算拟合系数voidfit_line(intn){doublesum_x=0,sum_y=0,sum_xy=0;for(inti=0;i<n;i++){sum_x+=x[i];sum_y+=y[i];sum_xy+=x[i]*y[i];}a=sum_xy/sum_x;//斜率b=sum_y-a*sum_x;//截距}```###3.多项式拟合示例对于更复杂的曲线形状，如二次多项式、三次多项式等，可以使用更高阶的多项式进行拟合。
以下是一个使用C语言实现二次多项式拟合的示例：```c#include<stdio.h>#include<math.h>//定义多项式系数数组和阶数doublecoef[10]={/*多项式系数*/};//例如：{1,2,3}表示二次多项式y=x^2+2x+3intdegree=2;//多项式的阶数，这里为二次，即degree=2//进行多项式拟合并返回残差平方和（RSS）doublefit_polynomial(doublex[],intn){doubley[n];//存储拟合后的y值数组doublesum_rss=0;//残差平方和变量，用于存储拟合结果的质量for(inti=0;i<n;i++){//对每个数据点进行拟合操作doubleterm=coef[degree-1];//多项式的最高阶系数为常数项，这里为二次项的系数，为常数c(即coef[2])，系数根据需要设定，不唯一，可以是自定义的多项式模型中设定好的系数。
最小二乘法拟合任意次曲线(C#)
最小二乘法拟合任意次曲线（C#）说明：代码较为简洁没有过多的说明，如有不明白之处可查阅相关最小二乘法计算步骤资料和求解线性方程组的资料。
另外该方法只能实现二元N次拟合，多元方程不适用。
以下是最小二乘法类的实现：public class MatrixEquation{private double[,] gaussMatrix;private int coe;public MatrixEquation(){}public MatrixEquation(double[] arrX, double[] arrY, int n){coe = n;gaussMatrix= GetGauss(GetXPowSum(arrX, n), GetXPowYSum(arrX, arrY, n), n);}public double[,] GetGaussMatrix(){return gaussMatrix;}public double[] GetResult(){return ComputeGauss(gaussMatrix, coe);}/// <summary>/// 计算获取x散点的幂次和数组/// </summary>/// <param name="arrX">x散点序列</param>/// <param name="n">函数拟合次数</param>/// <returns></returns>protected double[] GetXPowSum(double[] arrX, int n){int m = arrX.Length;//X散点的个数double[] xPow = new double[2 * n + 1]; //存储X散点的幂次值for (int i = 0; i < xPow.Length; i++){if (i == 0){xPow[i] = m;}else{//计算x的i次方和double max = 0;for (int j = 0; j < m; j++){if (arrX[j] == 0)max = max + 1;elsemax = max + Math.Pow(arrX[j], i);}xPow[i] =Math.Round( max,4);}}return xPow;}/// <summary>/// 计算获取xy的幂次和序列/// </summary>/// <param name="arrX">x散点序列</param>/// <param name="arrY">y散点序列</param>/// <param name="n">拟合曲线次数</param>/// <returns></returns>protected double[] GetXPowYSum(double[] arrX, double[] arrY, int n) {int m = arrX.Length;//X散点的个数double[] xyPow = new double[n + 1]; //仓储X散点的幂次值for (int i = 0; i < xyPow.Length; i++){//计算xy的i次方和double max = 0;for (int j = 0; j < m; j++){if (arrX[j] == 0)max = max + 1;elsemax = max + Math.Pow(arrX[j], i) * arrY[j];}xyPow[i] =Math.Round( max,4);}return xyPow;}/// <summary>/// 获取高斯矩阵(增广矩阵)/// </summary>/// <param name="arrX">X的幂次和</param>/// <param name="arrXY">XY的幂次和</param>/// <param name="n">拟合曲线次数</param>/// <returns></returns>protected double[,] GetGauss(double[] arrX, double[] arrXY, int n) {double[,] gauss = new double[n+1, n + 2];for (int i = 0; i < n + 1; i++){int j;int m = i;for (j = 0; j < n + 1; j++){gauss[i, j] = arrX[m];m++;}gauss[i,j] = arrXY[i];}return gauss;}/// <summary>/// 求解拟合曲线的系数/// </summary>/// <param name="gauss">线性方程的增广矩阵</param>/// <param name="n">方程次数</param>/// <returns></returns>protected double[] ComputeGauss(double[,] gauss, int n){double[] a = new double[n + 1];double s;int matrixLine = n + 1;for (int i = 0; i < n + 1; i++)a[i] = 0;//循环每列for (int j = 0; j < matrixLine; j++){//每列J行以后的绝对值最大值double max = 0;int k = j;for (int i = j; i < matrixLine; i++){if (Math.Abs(gauss[i, j]) > max){max = gauss[i, j];k = i;}}//判断j行否为最大值行若不是将j行调换为最大值行if (k != j){double temp;for (int m = j; m < matrixLine+1; m++){temp = gauss[j, m];gauss[j, m] = gauss[k, m];gauss[k, m] = temp;}}if (max == 0){//奇异矩阵无解return a;}//进行初等行变换得到上三角矩阵for (int i = j + 1; i < matrixLine; i++){s = gauss[i, j];for (int m = j; m < matrixLine + 1; m++){gauss[i, m] =Math.Round( gauss[i, m] - gauss[j, m] * s / gauss[j, j],6); }}}//根据倒推方式一次计算现行方程的解for (int i = matrixLine - 1; i >= 0; i--){s = 0;for (int j = i + 1; j < matrixLine; j++){s += gauss[i, j] * a[j];}a[i] =Math.Round( (gauss[i, matrixLine] - s) / gauss[i, i],6);}//返回方程的解即拟合曲线的系数return a;}}。
最小二乘法曲线拟合算法
最小二乘法曲线拟合算法
最小二乘法是一种常见的曲线拟合算法，其原理是通过计算样本点与拟合曲线的误差平方和最小化，得到最佳的曲线拟合结果。
以下是最小二乘法曲线拟合算法的步骤：
步骤一：选择合适的拟合函数。
通常情况下，拟合函数的选择取决于数据集的特性和需要得到的拟合效果。
例如，对于线性拟合，拟合函数可采用一次多项式函数y=kx+b；对于非线性拟合，拟合函数可能需要采用高次多项式函数或指数函数等。
步骤二：确定误差函数。
误差函数的目的是衡量样本点与拟合曲线的偏差程度。
最常用的误差函数是均方误差，即将每个样本点的实际值与相应拟合函数的输出值之间的平方误差求和，得到样本点的一般均方误差。
公式为：E = Σ(yi-f(xi))^2。
步骤三：最小化误差函数。
最小二乘法的核心就是通过求解误差函数的最小值来得到最佳的拟合曲线。
最小化误差函数可以采用梯度下降法或牛顿法等优化算法进行求解。
步骤四：得到最佳的拟合曲线。
在得到最小化误差函数的解后，即可获得最佳的拟合曲线，该曲线可用于对数据集进行预测、分类或回归等任务。
步骤五：评估拟合效果。
为了验证最佳拟合曲线的精度和泛化能力，需要将新的数据样本输入到该曲线中进行预测，并通过各种评估指标（例如均方根误差、相关系数等）来评估拟合效果。
最小二乘法曲线拟合算法是数据分析领域中的重要算法之一，可用于各种领域中的数据拟合和模型预测任务，例如气象科学、金融投资、信号处理等。
在应用过程中，需要根据实际情况灵活选择拟合函数和误差函数，同时对拟合结果进行合理的评估和优化，以获得更好的预测效果。
最小二乘法一阶线性拟合二阶曲线拟合的C语言程序实现
当 n=1 时，为 1 阶拟合，又称直线拟合，即系数矩阵是一个 2*2 的矩阵，通过线性方程的求解运 算，求得线性回归方程的系数表达式为：
当 n=2 时，为 2 阶曲线拟合，所得到的系数矩阵是一个 3*3 的矩阵【用 aij（i，j=1,2，……）的 形式表达】 ，通过线性方程的求解运算，求得线性回归方程的系数表达式为：
一、最小二乘法原理与计算方法
对于 m 组测量数据，选取
( x) a0 a1 x a2 x 2
an x n 进行 n 阶拟合，按
照残差平方和最小原则，对各个待二乘的法方程为 运算式如下，求解这个线性方程组就可以得出各个系数的值。
二、1 阶 2 阶拟合功能子函数和计算表达式
通过分析以上系数计算式中各项计算式，写出全部需要用到的子函数：
通过对照系数表达式里各个项的计算表达，写入主函数进行拟合计算。设定输入的数据格式为（x[ i ]，y[ i ]） ，用 户输入数据的个数为 c，计算表达式程序代码如下： 1 阶直线拟合：
2 阶曲线拟合：
三、主函数代码
四、用 MATLAB 验证程序的运行结果
第一组：选择 y=x+1 进行线性拟合检验，可见 2 阶拟合对于线性关系，二次项系数为 0
第二组：选择 y=x^2+1 进行 2 阶曲线拟合检验
第三组：进行常规数据组检验
数据输入部分的设计参考了[物理实验计算器.
Zhouzb .
zhouzb889＠]的部分代码，在此表示感谢。
m 1 i 1 m xi i 1 m x n i i 1
x
i 1 m
m
i
x
i 1
2 i
x
i 1
最小二乘法曲线数据拟合
最小二乘法曲线数据拟合
首先，最小二乘法的基本原理是通过最小化拟合曲线与实际数
据之间的误差平方和来确定最佳拟合曲线的参数。
这意味着拟合曲
线的参数将被调整，以使拟合曲线上的点与实际数据点的残差之和
最小化。
其次，最小二乘法可以用于拟合各种类型的曲线，例如线性曲线、多项式曲线、指数曲线等。
对于线性曲线拟合，最小二乘法可
以得到最佳拟合直线的斜率和截距；对于多项式曲线拟合，最小二
乘法可以确定最佳拟合多项式的系数；对于指数曲线拟合，最小二
乘法可以找到最佳拟合曲线的底数和指数。
此外，最小二乘法还可以通过添加约束条件来进行拟合。
例如，可以通过添加正则化项来控制拟合曲线的复杂度，以避免过拟合问题。
常见的正则化方法包括岭回归和Lasso回归。
在实际应用中，最小二乘法曲线数据拟合可以用于许多领域，
如经济学、统计学、物理学等。
它可以用于分析趋势、预测未来值、估计参数等。
例如，在经济学中，最小二乘法可以用于拟合经济模型，以评估不同因素对经济指标的影响。
最后，最小二乘法的计算通常可以通过数值方法来实现，例如
使用最小二乘法的矩阵形式求解线性方程组，或者使用迭代算法来
拟合非线性曲线。
总结起来，最小二乘法是一种常用的数据拟合方法，通过最小
化拟合曲线与实际数据之间的误差平方和来确定最佳拟合曲线的参数。
它可以适用于各种类型的曲线拟合，并可以通过添加约束条件
来进行拟合。
在实际应用中，最小二乘法可以用于分析趋势、预测
未来值、估计参数等。
最小二乘法的计算可以通过数值方法来实现。
用C语言实现的曲线拟合的最小二乘法
实验名称：曲线拟合的最小二乘法 实验目的了解曲线拟合的最小二乘法实验类型设计型实验环境Windows XP TC实验内容相关知识:已知C ［a,b ］中函数f （x ）的一组实验数据（x i ，y i ）（i=0，1，…，m),其中y i =f （x i ）。
设);,,1,0)((m n n j x j <= ϕ是C ［a ，b]上线性无关函数族。
在)}(,),(),({10x x x span n ϕϕϕφ =中找函数f(x) 曲线拟合的最小二乘解∑==nj j j x a x S 0*)()(ϕ，其法方程(组）为：),,1,0(),(0n k d a nj k j j k==∑=ϕϕ其中,∑==mi i k i j i k j x x x 0)()()(),(ϕϕωϕϕ∑=≡=mi k i k i i k d x x f x f 0)()()(),(ϕωϕ k=0，1，…，n特别是，求函数f(x ） 曲线拟合的线性最小二乘解b ax x S +=)(*的计算公式为:∑∑∑∑∑∑======-+-=mi i m i i mi i i mi i mi i mi i x x m y x x y x b 02202)()1())(())((∑∑∑∑∑=====-+-+=mi i m i i mi i m i i m i i i x x m y x y x m a 0220)()1())(()1(数据结构：两个一维数组或一个二维数组 算法设计:（略）实验用例： 已知函数y=f （x)的一张表：处的近似值，并画出实验数据和直线。
编写代码:＃include〈stdio.h>＃include<stdlib.h>＃include<graphics.h〉double qiuhe1(double a［10]［2]，int p){int i；double y;y=0;for（i=0;i〈10;i++)y=y+a[i］[p］;return y;｝double qiuhe2(double a［10］[2]，int p){int i；double y=0;for(i=0；i<10；i++）y=y+a［i][0］＊a[i]［p］；return y;｝double nihe（double a［10][2］，double x）{double a1，b，y；a1=（10*qiuhe2(a，1）-qiuhe1(a,0)*qiuhe1(a，1)）/（10*qiuhe2（a,0)-qiuhe1(a，0）*qiuhe1（a,0))；b=（qiuhe2(a,0）＊qiuhe1(a,1)—qiuhe1(a,0）*qiuhe2(a，1）)/（10*qiuhe2(a,0)—qiuhe1(a，0)*qiuhe1(a,0)）;y=a1＊x+b;return y；｝int main（）{double a[10］[2］={0,68，10，67.1,20,66.4,30，65.6,40,64.6，50，61.8， 60，61.0，70,60.8,80，60.4,90，60｝；double x,x1,q=1;c har c［12];i nt i;long n;int arw[6］=｛515，235，520，240,515，245｝；int arw1［6］=｛315,45,320，40，325,45｝;int gdriver=IBM8514;int gmode=IBM8514HI；initgraph（&gdriver， &gmode, ”c：\\TC20\\BGI");cleardevice(）；printf(”input x:\n"）;scanf("%lf"，＆x）;printf（"%f\n",nihe(a,x））；n=nihe（a，x）＊1000000+1;c[0］='y’;c[1]=’=';c［4］='。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
/*最小二乘法的曲线拟合*/
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include<stdlib.h>
#define max100
void main()
{
int i,j,k,m,N,mi;
float mx,temp;
float X[max][max],Y[max],x[max],y[max],a[max];
FILE*fp1;
if((fp1=fopen("in1.txt","r"))==NULL)/*输入拟合曲线的次数m以及已知的数据组数N*/
{
printf("Can't open this file!\n");
exit(0);
}
for(i=0;i<2;i++)
fscanf(fp1,"%d%d",&m,&N);
fclose(fp1);
FILE*fp2;
if((fp2=fopen("in2.txt","r"))==NULL)/*输入已知的N组数据坐标*/
{
printf("Can't open this file!\n");
exit(0);
}
for(i=0;i<N;i++)
fscanf(fp2,"%f%f",&x[i],&y[i]);
fclose(fp2);
for(i=0;i<=m;i++)/*由给定的点得系数矩阵*/
for(j=i;j<=m;j++)
{
temp=0;
for(k=0;k<N;k++)
temp=temp+pow(x[k],(i+j));
X[i][j]=temp;
X[j][i]=X[i][j];
}
for(i=0;i<=m;i++)/*由给定的点得右端矩阵列向量*/
{
temp=0;
for(k=0;k<N;k++)
temp=temp+y[k]*pow(x[k],i);
Y[i]=temp;
}
for(j=0;j<m;j++)/*列主元素消去法解该线性方程组，得拟合曲线多项式的系数*/
{
for(i=j+1,mi=j,mx=fabs(X[j][j]);i<=m;i++)
if(fabs(X[i][j])>mx)
{
mi=i;
mx=fabs(X[i][j]);
}
if(j<mi)
{
temp=Y[j];
Y[j]=Y[mi];
Y[mi]=temp;
for(k=j;k<=m;k++)
{
temp=X[j][k];
X[j][k]=X[mi][k];
X[mi][k]=temp;
}
}
for(i=j+1;i<=m;i++)
{
temp=-X[i][j]/X[j][j];
Y[i]+=Y[j]*temp;
for(k=j;k<=m;k++)
X[i][k]+=X[j][k]*temp;
}
}
a[m]=Y[m]/X[m][m];
for(i=m-1;i>=0;i--)
{
a[i]=Y[i];
for(j=i+1;j<=m;j++)
a[i]-=X[i][j]*a[j];
a[i]/=X[i][i];
}
FILE*fp3;/*输出拟合所得的曲线方程*/
fp3=fopen("out.txt","w");
fprintf(fp3,"P(x)=(%f)",a[0]); for(i=1;i<=m;i++)
fprintf(fp3,"+(%f)*x^%d",a[i],i); fclose(fp3);
}。