Compare commits
1 Commits
recursive_
...
obscure_re
Author | SHA1 | Date | |
---|---|---|---|
75dce20390 |
3
.gitignore
vendored
3
.gitignore
vendored
@ -1,5 +1,4 @@
|
|||||||
a.out
|
a.out
|
||||||
main
|
main
|
||||||
.vscode
|
.vscode
|
||||||
vgcore*
|
vgcore*
|
||||||
output.txt
|
|
@ -1,3 +1,3 @@
|
|||||||
# Polynomial Interpolation
|
# Polynomial Interpolation
|
||||||
|
|
||||||
ANSI C program which composes polynomial of n - 1 degree that passes through n dots.
|
ANSI C program which composes polynomial of n - 1 degree for n dots.
|
||||||
|
25
input.py
25
input.py
@ -1,25 +0,0 @@
|
|||||||
import sys
|
|
||||||
|
|
||||||
try:
|
|
||||||
n = int(sys.argv[1])
|
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||||||
except:
|
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||||||
n = 5
|
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||||||
|
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||||||
print(n)
|
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||||||
|
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||||||
def f(x: int) -> int:
|
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||||||
"""
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||||||
f(x) = sum with i from 0 to n-1 (i+1)*x^i
|
|
||||||
|
|
||||||
E.g. f(x) = 5x^4 + 4x^3 + 3x^2 + 2x + 1
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
res: int = 0
|
|
||||||
|
|
||||||
for i in range(n):
|
|
||||||
res += (i+1) * pow(x, i)
|
|
||||||
|
|
||||||
return res
|
|
||||||
|
|
||||||
for i in range(n):
|
|
||||||
print(i, f(i))
|
|
393
main.c
393
main.c
@ -1,196 +1,319 @@
|
|||||||
|
#include <stdio.h>
|
||||||
|
#include <stdlib.h>
|
||||||
|
|
||||||
#include "./polynominal_interpolation.h"
|
#include "./polynominal_interpolation.h"
|
||||||
|
|
||||||
/* Utils */
|
/*
|
||||||
|
Utils
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
double fabs(double x)
|
int min(int a, int b)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
return x > 0 ? x : -x;
|
return (a + b - abs(a - b)) / 2;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
int max(int a, int b)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return (a + b + abs(a - b)) / 2;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
/*
|
/*
|
||||||
Newton interpolation polynomial
|
Array utils
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
/* Divided difference is evaluated for:
|
arr *init(int n)
|
||||||
array y stands for f(x)
|
|
||||||
array x stands for x
|
|
||||||
number i stands for index of evaluated difference (from 0)
|
|
||||||
number d stands for order of difference (from 0)
|
|
||||||
example: https://shorturl.at/tBCPS */
|
|
||||||
double div_diff(double *y, double *x, unsigned int i, unsigned int d)
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
return (y[i] - y[i - 1]) / (x[i] - x[i - d]);
|
arr *a = (arr *)malloc(sizeof(arr));
|
||||||
|
|
||||||
|
a->size = n;
|
||||||
|
|
||||||
|
a->p = (double *)malloc(sizeof(double) * n);
|
||||||
|
for (int i = 0; i < n; i++)
|
||||||
|
set(a, i, 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
return a;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
/* Evaluates divided differences of n values - array of some kind of derivatives with big enough dx
|
arr *resize(arr *a, int new_size)
|
||||||
Example: https://shorturl.at/tBCPS
|
|
||||||
Warning: result is evaluated in `double *y` array */
|
|
||||||
double *div_diff_es(double *x, double *y, unsigned int n)
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
for (int i = 1; i < n; i++) // first element remains unchanged
|
if (a->size == new_size)
|
||||||
for (int j = n - 1; j >= i; j--) // evaluate from the end of array, decreacing number of step every repeation
|
return a;
|
||||||
y[j] = div_diff(y, x, j, i);
|
|
||||||
|
|
||||||
return y;
|
double *new_p = (double *)malloc(sizeof(double) * new_size);
|
||||||
|
for (int i = 0; i < min(new_size, a->size); i++)
|
||||||
|
new_p[i] = get(a, i);
|
||||||
|
|
||||||
|
free(a->p);
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int i = a->size; i < new_size; i++)
|
||||||
|
new_p = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
a->p = new_p;
|
||||||
|
a->size = new_size;
|
||||||
|
|
||||||
|
return a;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
/*
|
int convert_addr(arr *a, int pos)
|
||||||
Coeficients of simplified polynomial computation
|
|
||||||
*/
|
|
||||||
|
|
||||||
void simplify_polynomial(double *res, double *el_coef, double *x, unsigned int n)
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
double *tmp_polynomial = (double *)malloc(sizeof(double) * n);
|
pos = pos % a->size;
|
||||||
tmp_polynomial[0] = 1;
|
if (pos < 0)
|
||||||
|
pos = a->size + pos;
|
||||||
|
|
||||||
for (int i = 0; i < n; i++)
|
return pos;
|
||||||
if (el_coef[i])
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double get(arr *a, int pos)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
pos = convert_addr(a, pos);
|
||||||
|
|
||||||
|
return a->p[pos];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void set(arr *a, int pos, double val)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
pos = convert_addr(a, pos);
|
||||||
|
|
||||||
|
a->p[pos] = val;
|
||||||
|
|
||||||
|
// printa(a, 1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
arr *add(arr *a, arr *b)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
for (int i = 0; i < a->size; i++)
|
||||||
|
set(a, i, a->p[i] + b->p[i]);
|
||||||
|
|
||||||
|
return a;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
arr *mult(arr *a, double mul)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
arr *res = init(a->size);
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int i = 0; i < a->size; i++)
|
||||||
|
set(res, i, a->p[i] * mul);
|
||||||
|
|
||||||
|
return res;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void printa(arr *a, int q)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (q)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
if (i > 0)
|
for (int i = 0; i < a->size; i++)
|
||||||
mult_by_root(tmp_polynomial, x[i - 1], i - 1);
|
printf("%f ", get(a, i));
|
||||||
|
printf("\n");
|
||||||
|
|
||||||
for (int j = 0; j <= i; j++)
|
return;
|
||||||
res[j] += el_coef[i] * tmp_polynomial[j];
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
printf("Array of size %d:\n", a->size);
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int i = 0; i < a->size; i++)
|
||||||
|
printf("%5d ", i + 1);
|
||||||
|
printf("\n");
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int i = 0; i < a->size; i++)
|
||||||
|
printf("%5.2f ", get(a, i));
|
||||||
|
printf("\n");
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void mult_by_root(double *res, double root, unsigned int step)
|
arr *arr_without_el(arr *a, int ex_pos)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
for (int j = step + 1; j >= 0; j--)
|
arr *res = init(a->size - 1);
|
||||||
res[j] = (j ? res[j - 1] : 0) - (root * res[j]);
|
for (int i = 0, pos = 0; i < a->size; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (i == ex_pos)
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
set(res, pos, a->p[i]);
|
||||||
|
pos++;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return res;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
arr *reverse(arr *a)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
arr *res = init(a->size);
|
||||||
|
for (int i = 0; i < a->size; i++)
|
||||||
|
set(res, i, a->p[a->size - 1 - i]);
|
||||||
|
|
||||||
|
return res;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void free_arr(arr *a)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
free(a->p);
|
||||||
|
free(a);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
/*
|
/*
|
||||||
User Interface
|
Business logic
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
/* Prints interpolation polynomial in Newton notation */
|
int has_comb(int *arr, int n, int k)
|
||||||
void print_newton_poly(double *f, double *x, unsigned int n)
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
printf("Newton polynomial form:\n");
|
if (n == k)
|
||||||
for (int i = 0; i < n; i++)
|
return 0;
|
||||||
{
|
|
||||||
if (f[i]) // If coefficient != 0
|
int pos = k - 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (arr[pos] == n - 1)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
/* Coefficient sign and sum symbol */
|
if (k == 1)
|
||||||
if (i > 0 && f[i - 1]) // If it's not the first summond
|
return 0;
|
||||||
{
|
|
||||||
if (f[i] > 0)
|
|
||||||
printf("+ ");
|
|
||||||
else
|
|
||||||
printf("- ");
|
|
||||||
}
|
|
||||||
else if (f[i] < 0) // If it is the first summond and coefficient is below zero
|
|
||||||
printf("-");
|
|
||||||
|
|
||||||
printf("%lf", fabs(f[i])); // Print coefficient without sign
|
while ((pos > 0) && arr[pos] == n - 1)
|
||||||
|
|
||||||
for (int j = 0; j < i; j++) // For each (x-xi) bracket
|
|
||||||
{
|
|
||||||
if (x[j]) // If summond is not zero, print it
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
if (x[j] > 0)
|
pos--;
|
||||||
printf("*(x-%lf)", x[j]);
|
arr[pos]++;
|
||||||
else
|
|
||||||
printf("*(x+%lf)", -x[j]);
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
else
|
|
||||||
printf("*x");
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
printf(" ");
|
for (int i = pos + 1; i < k; i++)
|
||||||
|
arr[i] = arr[i - 1] + 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (arr[0] > n - k)
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
else
|
||||||
|
arr[pos]++;
|
||||||
|
|
||||||
printf("\n");
|
return 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
unsigned int insert_n()
|
int mult_by_index(arr *a, int *coords, int n)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
printf("Insert number of dots: ");
|
double res = 1;
|
||||||
unsigned int n = 0;
|
for (int i = 0; i < n; i++)
|
||||||
scanf("%u", &n);
|
res = res * get(a, coords[i]);
|
||||||
|
|
||||||
return n;
|
return res;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void insert_coords(double *xes, double *yes, unsigned int n)
|
int sum_of_mult_of_n_combinations(arr *a, int n)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
printf("Insert dots coordinates in the following format:\n<x> (space) <y>\nEach dot on new line\n");
|
if (n == 0)
|
||||||
|
return 1;
|
||||||
|
|
||||||
for (int i = 0; i < n; i++)
|
if (a->size == 1)
|
||||||
{
|
|
||||||
double x, y;
|
|
||||||
scanf("%lf %lf", &x, &y);
|
|
||||||
|
|
||||||
xes[i] = x;
|
|
||||||
yes[i] = y;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void print_array(double *arr, unsigned int n)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
printf("Simplified coefficients array (starting from 0 upto n-1 power):\n");
|
|
||||||
|
|
||||||
for (int i = 0; i < n; i++)
|
|
||||||
printf("%lf ", arr[i]);
|
|
||||||
|
|
||||||
printf("\n");
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void print_poly(double *coef, unsigned int n)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
printf("Simplified polynom:\n");
|
|
||||||
|
|
||||||
for (int i = 0; i < n; i++)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
if (coef[i])
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
if (i > 0 && coef[i - 1])
|
return a->p[0];
|
||||||
if (coef[i] > 0)
|
|
||||||
printf("+ ");
|
|
||||||
else
|
|
||||||
printf("- ");
|
|
||||||
else
|
|
||||||
printf("-");
|
|
||||||
|
|
||||||
printf("%lf", fabs(coef[i]));
|
|
||||||
if (i > 0)
|
|
||||||
printf("*x");
|
|
||||||
if (i > 1)
|
|
||||||
printf("^%d ", i);
|
|
||||||
else
|
|
||||||
printf(" ");
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
printf("\n");
|
double acc = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
int coords[n];
|
||||||
|
for (int i = 0; i < n; i++)
|
||||||
|
coords[i] = i;
|
||||||
|
|
||||||
|
acc += mult_by_index(a, coords, n);
|
||||||
|
while (has_comb(coords, a->size, n))
|
||||||
|
acc += mult_by_index(a, coords, n);
|
||||||
|
|
||||||
|
return acc;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
/*
|
int compose_denominator(arr *a, int pos)
|
||||||
Main
|
|
||||||
*/
|
|
||||||
|
|
||||||
int main()
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
unsigned n = insert_n();
|
double res = 1;
|
||||||
|
for (int i = 0; i < a->size; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (i == pos)
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
|
||||||
double *x = (double *)malloc(sizeof(double) * n),
|
res = res * (get(a, pos) - get(a, i));
|
||||||
*y = (double *)malloc(sizeof(double) * n);
|
}
|
||||||
|
return res;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
insert_coords(x, y, n);
|
arr *compose_interpolation_polynomial(arr *xes, arr *ys)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
arr *res = init(xes->size);
|
||||||
|
|
||||||
double *f = div_diff_es(x, y, n);
|
arr *jcoef = init(xes->size);
|
||||||
|
for (int j = 0; j < xes->size; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int minus = (!(xes->size % 2) ? -1 : 1);
|
||||||
|
double denominator = compose_denominator(xes, j);
|
||||||
|
double multiplicator = get(ys, j);
|
||||||
|
|
||||||
print_newton_poly(f, x, n);
|
arr *xis = arr_without_el(xes, j);
|
||||||
|
|
||||||
double *coefficients = (double *)malloc(sizeof(double) * n);
|
for (int i = 0; i < xes->size; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
double k_sum = sum_of_mult_of_n_combinations(xis, xes->size - 1 - i);
|
||||||
|
set(jcoef, i, minus * (multiplicator * k_sum) / denominator);
|
||||||
|
minus = -minus;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
simplify_polynomial(coefficients, f, x, n);
|
res = add(res, jcoef);
|
||||||
|
|
||||||
print_array(coefficients, n);
|
free_arr(xis);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
print_poly(coefficients, n);
|
free_arr(jcoef);
|
||||||
|
|
||||||
return 0;
|
return res;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
int main(int argc, char *argv[])
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int quiet_mode = 0;
|
||||||
|
if (argc > 1 && argv[1][0] == '-' && argv[1][1] == 'q')
|
||||||
|
quiet_mode = 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!quiet_mode)
|
||||||
|
printf("Insert number of dots: ");
|
||||||
|
int n = 6;
|
||||||
|
scanf("%d", &n);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!quiet_mode)
|
||||||
|
printf("Insert dots coordinates in the following format:\n<x> (space) <y>\nEach dot on new line\n");
|
||||||
|
|
||||||
|
arr *xes = init(n);
|
||||||
|
arr *ys = init(n);
|
||||||
|
|
||||||
|
// set(xes, 0, 1);
|
||||||
|
// set(ys, 0, 1);
|
||||||
|
// set(xes, 1, 2);
|
||||||
|
// set(ys, 1, 2);
|
||||||
|
// set(xes, 2, 3);
|
||||||
|
// set(ys, 2, 3);
|
||||||
|
// set(xes, 3, 4);
|
||||||
|
// set(ys, 3, 4);
|
||||||
|
// set(xes, 4, 5);
|
||||||
|
// set(ys, 4, 5);
|
||||||
|
// set(xes, 5, 6);
|
||||||
|
// set(ys, 5, 6);
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int i = 0; i < n; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
double x, y;
|
||||||
|
scanf("%lf %lf", &x, &y);
|
||||||
|
|
||||||
|
set(xes, i, x);
|
||||||
|
set(ys, i, y);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!quiet_mode)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
printf("Inserted the following doths:\n");
|
||||||
|
printa(xes, 0);
|
||||||
|
printa(ys, 0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
arr *res = compose_interpolation_polynomial(xes, ys);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!quiet_mode)
|
||||||
|
printf("Resulting polynomial will have such coeficients:\n");
|
||||||
|
arr *reversed = reverse(res);
|
||||||
|
printa(reversed, quiet_mode);
|
||||||
|
|
||||||
|
free_arr(reversed);
|
||||||
|
free_arr(res);
|
||||||
|
free_arr(xes);
|
||||||
|
free_arr(ys);
|
||||||
|
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
}
|
}
|
@ -1,36 +1,42 @@
|
|||||||
#ifndef POLYNOMIAL_INTERPOLATION_H
|
#ifndef POLYNOMIAL_INTERPOLATION_H
|
||||||
#define POLYNOMIAL_INTERPOLATION_H
|
#define POLYNOMIAL_INTERPOLATION_H
|
||||||
|
|
||||||
#include <stdio.h>
|
|
||||||
#include <stdlib.h>
|
|
||||||
|
|
||||||
/*
|
/*
|
||||||
Utils
|
Utils
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
double fabs(double x);
|
|
||||||
|
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_addr(arr *a, int pos);
|
||||||
|
double get(arr *a, int pos);
|
||||||
|
void set(arr *a, int pos, double val);
|
||||||
|
arr *add(arr *a, arr *b);
|
||||||
|
arr *mult(arr *a, double mul);
|
||||||
|
void printa(arr *a, int q);
|
||||||
|
arr *arr_without_el(arr *a, int ex_pos);
|
||||||
|
arr *reverse(arr *a);
|
||||||
|
|
||||||
/*
|
/*
|
||||||
Business logic
|
Business logic
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
double div_diff(double *y, double *x, unsigned int i, unsigned int d);
|
int has_comb(int *arr, int n, int k);
|
||||||
double *div_diff_es(double *x, double *y, unsigned int n);
|
int mult_by_index(arr *a, int *coords, int n);
|
||||||
|
int sum_of_mult_of_n_combinations(arr *a, int n);
|
||||||
/*
|
int compose_denominator(arr *a, int pos);
|
||||||
User interface
|
arr *compose_interpolation_polynomial(arr *xes, arr *ys);
|
||||||
*/
|
|
||||||
|
|
||||||
unsigned int insert_n();
|
|
||||||
void print_newton_poly(double *f, double *x, unsigned int n);
|
|
||||||
void insert_coords(double *x, double *y, unsigned int n);
|
|
||||||
void print_array(double *arr, unsigned int n);
|
|
||||||
void print_poly(double *coef, unsigned int n);
|
|
||||||
|
|
||||||
/*
|
|
||||||
Coeficients of simplified polynomial computation
|
|
||||||
*/
|
|
||||||
|
|
||||||
void simplify_polynomial(double *res, double *el_coef, double *x, unsigned int n);
|
|
||||||
void mult_by_root(double *res, double root, unsigned int step);
|
|
||||||
|
|
||||||
#endif
|
#endif
|
Reference in New Issue
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