First Newton interpolation polynomial implementation. No dots input, no polynomial simplification
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49619c27e0
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main.c
295
main.c
@ -1,281 +1,46 @@
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#include <stdio.h>
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#include <stdlib.h>
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#include "./polynominal_interpolation.h"
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#include "./polynominal_interpolation.h"
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/*
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/* Divided difference is evaluated for:
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Utils
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array y stands for f(x)
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*/
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array x stands for x
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number i stands for index of evaluated difference (from 0)
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int min(int a, int b)
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number d stands for order of difference (from 0)
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example: https://shorturl.at/tBCPS */
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double div_diff(double *y, double *x, int i, int d)
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{
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{
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return (a + b - abs(a - b)) / 2;
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return (y[i] - y[i - 1]) / (x[i] - x[i - d]);
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}
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}
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int max(int a, int b)
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/* Evaluates divided differences of n values - array of some kind of derivatives with big enough dx
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Example: https://shorturl.at/tBCPS
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Warning: result is evaluated in `double *y` array */
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double *div_diff_es(double *x, double *y, int n)
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||||||
{
|
{
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||||||
return (a + b + abs(a - b)) / 2;
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for (int i = 1; i < n; i++) // first element remains unchanged
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for (int j = n - 1; j >= i; j--) // evaluate from the end of array, decreacing number of step every repeation
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y[j] = div_diff(y, x, j, i);
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return y;
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}
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}
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/*
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/* Prints interpolation polynomial in Newton notation */
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Array utils
|
void print_newton_poly(double *f, double *x, int n)
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*/
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arr *init(int n)
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{
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{
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arr *a = (arr *)malloc(sizeof(arr));
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for (int i = 0; i < n; i++)
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{
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printf("(%lf)", f[i]);
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for (int j = 0; j < i; j++)
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printf("*(x-(%lf))", x[j]);
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a->size = n;
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if (i != n - 1)
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printf("+");
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a->p = (double *)malloc(sizeof(double) * n);
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}
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for (int i = 0; i < n; i++)
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insert(a, i, 0);
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return a;
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}
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arr *resize(arr *a, int new_size)
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{
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if (a->size == new_size)
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return a;
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double *new_p = (double *)malloc(sizeof(double) * new_size);
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for (int i = 0; i < min(new_size, a->size); i++)
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new_p[i] = get(a, i);
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free(a->p);
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for (int i = a->size; i < new_size; i++)
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new_p[i] = 0;
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a->p = new_p;
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a->size = new_size;
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return a;
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}
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int convert_pos(int size, int pos)
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{
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pos = pos % size;
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if (pos < 0)
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pos = size + pos;
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return pos;
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}
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void insert(arr *a, int pos, double val)
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{
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a->p[convert_pos(a->size, pos)] = val;
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}
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double get(arr *a, int pos)
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{
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return a->p[convert_pos(a->size, pos)];
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}
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arr *add(arr *a, arr *b)
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||||||
{
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||||||
for (int i = 0; i < a->size; i++)
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insert(a, i, get(a, i) + get(b, i));
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return a;
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}
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arr *mult(arr *a, double mul)
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{
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arr *res = init(a->size);
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||||||
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||||||
for (int i = 0; i < a->size; i++)
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insert(res, i, get(a, i) * mul);
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||||||
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return res;
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}
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void printa(arr *a)
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{
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printf("Array of size %d:\n", a->size);
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||||||
for (int i = 0; i < a->size; i++)
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||||||
printf("%5d ", i + 1);
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||||||
printf("\n");
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||||||
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||||||
for (int i = 0; i < a->size; i++)
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printf("%5.2f ", get(a, i));
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printf("\n");
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}
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arr *arr_without_el(arr *a, int ex_pos)
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||||||
{
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||||||
arr *res = init(a->size - 1);
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||||||
for (int i = 0, pos = 0; i < a->size; i++)
|
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||||||
{
|
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||||||
if (i == ex_pos)
|
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||||||
continue;
|
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||||||
insert(res, pos, get(a, i));
|
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||||||
pos++;
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}
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||||||
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return res;
|
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||||||
}
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arr *reverse(arr *a)
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||||||
{
|
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||||||
arr *res = init(a->size);
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||||||
for (int i = 0; i < a->size; i++)
|
|
||||||
insert(res, i, get(a, a->size - 1 - i));
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||||||
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||||||
return res;
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}
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void free_arr(arr *a)
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{
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free(a->p);
|
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||||||
free(a);
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}
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/*
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||||||
Business logic
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||||||
*/
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int has_comb(int *arr, int n, int k)
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{
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if (n == k)
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||||||
return 0;
|
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||||||
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int pos = k - 1;
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||||||
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||||||
if (arr[pos] == n - 1)
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||||||
{
|
|
||||||
if (k == 1)
|
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||||||
return 0;
|
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||||||
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||||||
while ((pos > 0) && arr[pos] == n - 1)
|
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||||||
{
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||||||
pos--;
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||||||
arr[pos]++;
|
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||||||
}
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||||||
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||||||
for (int i = pos + 1; i < k; i++)
|
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||||||
arr[i] = arr[i - 1] + 1;
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||||||
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||||||
if (arr[0] > n - k)
|
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||||||
return 0;
|
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||||||
}
|
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||||||
else
|
|
||||||
arr[pos]++;
|
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||||||
|
|
||||||
return 1;
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||||||
}
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||||||
int mult_by_index(arr *a, int *coords, int n)
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||||||
{
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||||||
double res = 1;
|
|
||||||
for (int i = 0; i < n; i++)
|
|
||||||
res = res * get(a, coords[i]);
|
|
||||||
|
|
||||||
return res;
|
|
||||||
}
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||||||
|
|
||||||
int sum_of_mult_of_n_combinations(arr *a, int n)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
if (n == 0)
|
|
||||||
return 1;
|
|
||||||
|
|
||||||
if (a->size == 1)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
return get(a, 0);
|
|
||||||
}
|
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||||||
|
|
||||||
double acc = 0;
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|
||||||
|
|
||||||
int coords[n];
|
|
||||||
for (int i = 0; i < n; i++)
|
|
||||||
coords[i] = i;
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|
||||||
|
|
||||||
acc += mult_by_index(a, coords, n);
|
|
||||||
while (has_comb(coords, a->size, n))
|
|
||||||
acc += mult_by_index(a, coords, n);
|
|
||||||
|
|
||||||
return acc;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
double compose_denominator(arr *a, int pos)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
double res = 1;
|
|
||||||
for (int i = 0; i < a->size; i++)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
if (i == pos)
|
|
||||||
continue;
|
|
||||||
|
|
||||||
res = res * (get(a, pos) - get(a, i));
|
|
||||||
}
|
|
||||||
return res;
|
|
||||||
}
|
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||||||
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||||||
arr *compose_interpolation_polynomial(arr *xes, arr *ys)
|
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||||||
{
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||||||
arr *res = init(xes->size);
|
|
||||||
|
|
||||||
arr *jcoef = init(xes->size);
|
|
||||||
for (int j = 0; j < xes->size; j++)
|
|
||||||
{
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|
||||||
int minus = !(xes->size % 2);
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|
||||||
double denominator = compose_denominator(xes, j);
|
|
||||||
double multiplicator = get(ys, j);
|
|
||||||
|
|
||||||
arr *xis = arr_without_el(xes, j);
|
|
||||||
|
|
||||||
for (int i = 0; i < xes->size; i++)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
double k_sum = sum_of_mult_of_n_combinations(xis, xes->size - 1 - i);
|
|
||||||
insert(jcoef, i, (minus ? -1 : 1) * (multiplicator * k_sum) / denominator);
|
|
||||||
minus = !minus;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
res = add(res, jcoef);
|
|
||||||
|
|
||||||
free_arr(xis);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
free_arr(jcoef);
|
|
||||||
|
|
||||||
return res;
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
int main()
|
int main()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
printf("Insert number of dots: ");
|
double x[] = {0, 1, 2, 3},
|
||||||
int n = 0;
|
y[] = {-2, -5, 0, -4};
|
||||||
scanf("%d", &n);
|
|
||||||
|
|
||||||
printf("Insert dots coordinates in the following format:\n<x> (space) <y>\nEach dot on new line\n");
|
print_newton_poly(div_diff_es(x, y, 4), x, 4);
|
||||||
|
|
||||||
arr *xes = init(n);
|
|
||||||
arr *ys = init(n);
|
|
||||||
|
|
||||||
for (int i = 0; i < n; i++)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
double x, y;
|
|
||||||
scanf("%lf %lf", &x, &y);
|
|
||||||
|
|
||||||
insert(xes, i, x);
|
|
||||||
insert(ys, i, y);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
printf("Inserted the following doths:\n");
|
|
||||||
printa(xes);
|
|
||||||
printa(ys);
|
|
||||||
|
|
||||||
arr *res = compose_interpolation_polynomial(xes, ys);
|
|
||||||
|
|
||||||
printf("Resulting polynomial will have such coeficients:\n");
|
|
||||||
arr *reversed = reverse(res);
|
|
||||||
printa(reversed);
|
|
||||||
|
|
||||||
free_arr(reversed);
|
|
||||||
free_arr(res);
|
|
||||||
free_arr(xes);
|
|
||||||
free_arr(ys);
|
|
||||||
|
|
||||||
return 0;
|
|
||||||
}
|
}
|
@ -1,42 +1,12 @@
|
|||||||
#ifndef POLYNOMIAL_INTERPOLATION_H
|
#ifndef POLYNOMIAL_INTERPOLATION_H
|
||||||
#define POLYNOMIAL_INTERPOLATION_H
|
#define POLYNOMIAL_INTERPOLATION_H
|
||||||
|
|
||||||
/*
|
|
||||||
Utils
|
|
||||||
*/
|
|
||||||
|
|
||||||
int min(int a, int b);
|
|
||||||
int max(int a, int b);
|
|
||||||
|
|
||||||
/*
|
|
||||||
Array utils
|
|
||||||
*/
|
|
||||||
|
|
||||||
typedef struct
|
|
||||||
{
|
|
||||||
int size;
|
|
||||||
double *p;
|
|
||||||
} arr;
|
|
||||||
|
|
||||||
arr *init(int n);
|
|
||||||
arr *resize(arr *a, int new_size);
|
|
||||||
int convert_pos(int size, int pos);
|
|
||||||
void insert(arr *a, int pos, double val);
|
|
||||||
double get(arr *a, int pos);
|
|
||||||
arr *add(arr *a, arr *b);
|
|
||||||
arr *mult(arr *a, double mul);
|
|
||||||
void printa(arr *a);
|
|
||||||
arr *arr_without_el(arr *a, int ex_pos);
|
|
||||||
arr *reverse(arr *a);
|
|
||||||
|
|
||||||
/*
|
/*
|
||||||
Business logic
|
Business logic
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
int has_comb(int *arr, int n, int k);
|
double div_diff(double *y, double *x, int i, int d);
|
||||||
int mult_by_index(arr *a, int *coords, int n);
|
double *div_diff_es(double *x, double *y, int n);
|
||||||
int sum_of_mult_of_n_combinations(arr *a, int n);
|
void print_newton_poly(double *f, double *x, int n);
|
||||||
double compose_denominator(arr *a, int pos);
|
|
||||||
arr *compose_interpolation_polynomial(arr *xes, arr *ys);
|
|
||||||
|
|
||||||
#endif
|
#endif
|
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