Advertisement
dark-s0ul

lab5.cpp

Dec 26th, 2017
121
0
Never
Not a member of Pastebin yet? Sign Up, it unlocks many cool features!
C++ 3.83 KB | None | 0 0
  1. using namespace std;
  2.  
  3. #include <math.h>
  4. #include <iomanip>
  5. #include <iostream>
  6.  
  7. double Function(double x) {
  8.     return exp(pow(x - 15, 0.25)) * sin(1.2 * x);
  9. }
  10.  
  11. double Legendre(int n, double x) {
  12.     double Ln_next, Ln = x, Ln_first = 1;
  13.  
  14.     if (n == 0) return Ln_first;
  15.  
  16.     for (int i = 1; i < n; i++) {
  17.         Ln_next = (1.0 * (2 * i + 1) / (i + 1)) * x * Ln - (1.0 * i / (i + 1)) * Ln_first;
  18.         Ln_first = Ln;
  19.         Ln = Ln_next;
  20.     }
  21.     return Ln;
  22. }
  23.  
  24. double func(int N, double t, int k1, int k2, double a, double b) {
  25.     double x = (2 * t - a - b) / (b - a);
  26.     if (k2 == N) return Function(t) * Legendre(k1, x);
  27.     else return Legendre(k1, x) * Legendre(k2, x);
  28. }
  29.  
  30. double Simpson(int k1, int k2, double a, double b, int n, int N) {
  31.     double sig1 = 0, sig2 = 0, y0 = func(N, a, k1, k2, a, b), yn = func(N, b, k1, k2, a, b);
  32.  
  33.     double h = (b - a) / n;
  34.     for (int i = 1; i < n; i++) {
  35.         if (i % 2 == 0) sig2 += func(N, a + i * h, k1, k2, a, b);
  36.         else sig1 += func(N, a + i * h, k1, k2, a, b);
  37.     }
  38.  
  39.     return h / 3 * (2 * sig2 + 4 * sig1 + y0 + yn);
  40. }
  41.  
  42. double Runge(int k1, int k2, double a, double b, int N) {
  43.     double error = 1e-8;
  44.    
  45.     int n = 2 * ceil((b - a) / pow(error, 0.25) / 2.0);
  46.     double h = (b - a) / n;
  47.    
  48.     double R = 0, In, I2n = Simpson(k1, k2, a, b, n, N);
  49.     do {
  50.         In = I2n;
  51.         I2n = Simpson(k1, k2, a, b, n *= 2, N);
  52.         R = fabs(In - I2n) / 15;
  53.     } while (R > error);
  54.  
  55.     return I2n;
  56. }
  57.  
  58. double *CompletePivoting(double **matrix, int n, int m) {
  59.     int p, q, line_new = 0;
  60.     double M[n], t[n][m];
  61.  
  62.     double *x = new double[n];
  63.  
  64.     for (int k = 0; k < n - 1; k++){
  65.         double a = 0;
  66.         for (int i = 0; i < n; i++) {
  67.             for (int j = 0; j < m - 1; j++) {
  68.                 if (fabs(matrix[i][j]) > a) {
  69.                     a = fabs(matrix[i][j]);
  70.                     p = i;
  71.                     q = j;
  72.                 }
  73.             }
  74.         }
  75.  
  76.         for (int j = 0; j < m; j++) {
  77.             t[line_new][j] = matrix[p][j];
  78.         }
  79.         line_new++;
  80.  
  81.         for (int i = 0; i < n; i++) {
  82.             M[i] = -matrix[i][q] / a;
  83.         }
  84.  
  85.         for (int i = 0; i < n; i++) {
  86.             for (int j = 0; j < m; j++) {
  87.                 if (i != p) {
  88.                     matrix[i][j] += matrix[p][j] * M[i];
  89.                 }
  90.             }
  91.         }
  92.  
  93.         for (int j = 0; j < m; j++) {
  94.             matrix[p][j] = 0;
  95.         }
  96.  
  97.         for (int i = 0; i < n; i++) {
  98.             matrix[i][q] = 0;
  99.         }
  100.  
  101.     }
  102.    
  103.     for (int i = 0; i < n; i++) {
  104.         if (matrix[i][m - 1] != 0) {
  105.             p = i;
  106.         }
  107.     }
  108.  
  109.     for (int j = 0; j < m; j++) {
  110.         t[line_new][j] = matrix[p][j];
  111.     }
  112.  
  113.     for (int j = 0; j < m-1; j++) {
  114.         x[j] = 0;
  115.     }
  116.  
  117.     for (int i = n - 1; i >= 0; i--){
  118.         double R = t[i][m - 1];
  119.         for (int j = 0; j < m - 1; j++) {
  120.             if ((t[i][j] != 0) && (x[j] != 0)) {
  121.                 R -= t[i][j] * x[j];
  122.             }
  123.         }
  124.         for (int j = 0; j < m - 1; j++) {
  125.             if ((t[i][j] != 0) && (x[j] == 0)) {
  126.                 x[j] = R / t[i][j];
  127.             }
  128.         }
  129.     }
  130.  
  131.     return x;
  132. }
  133.  
  134. double *MakeA(double a, double b, int N) {
  135.     double ** A = new double*[N];
  136.     for (int i = 0; i < N; i++)
  137.         A[i] = new double[N + 1];
  138.  
  139.     for (int i = 0; i < N; i++) {
  140.         for (int j = 0; j < N; j++) {
  141.             A[i][j] = A[j][i] = Runge(i, j, a, b, N);
  142.         }
  143.         A[i][N] = Runge(i, N, a, b, N);
  144.     }
  145.  
  146.     return CompletePivoting(A, N, N + 1);
  147.  
  148. }
  149.  
  150. double Pm(double x, double a, double b, double *A, int n) {
  151.     double t = (2 * x - b - a) / (b - a), s = 0;
  152.     for (int j = 0; j < n; j++) {
  153.         s += A[j] * Legendre(j, t);
  154.     }
  155.     return s;
  156. }
  157.  
  158. int main() {
  159.     double a = 20, b = 30;
  160.     double eps = 1e-3;
  161.  
  162.     int k = (b - a) * 2;
  163.     double step = (b - a) / (double)k;
  164.     int n = 2;
  165.  
  166.     while (true) {
  167.         n *= 2;
  168.         double deviation = 0;
  169.         double x = a;
  170.         double *A = MakeA(a, b, n);
  171.         for (int i = 0; i <= k; ++i) {
  172.             double y = Function(x) - Pm(x, a, b, A, n);
  173.             deviation += y * y;
  174.             x += step;
  175.         }
  176.  
  177.         if (sqrt(deviation / (k + 1)) <= eps) break;
  178.     }
  179.  
  180.     cout << "N = " << n << endl << endl;
  181.  
  182.     double *A = MakeA(a, b, n), x = a;
  183.     cout << "X     P(x)" << endl;
  184.     for (int i = 0; i <= k; i++, x += step) {
  185.         printf("%-4f  %.8f\n", x, Pm(x, a, b, A, n));
  186.     }
  187. }
Advertisement
Add Comment
Please, Sign In to add comment
Advertisement