如何使用Python實(shí)現(xiàn)Newton插值法

小編給大家分享一下如何使用Python實(shí)現(xiàn)Newton插值法，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

1. n階差商實(shí)現(xiàn)

def diff(xi,yi,n):
    """
    param xi:插值節(jié)點(diǎn)xi
    param yi:插值節(jié)點(diǎn)yi
    param n: 求幾階差商
    return: n階差商
    """
    if len(xi) != len(yi):  #xi和yi必須保證長(zhǎng)度一致
        return
    else:
        diff_quot = [[] for i in range(n)]
        for j in range(1,n+1):
            if j == 1:
                for i in range(n+1-j):
                    diff_quot[j-1].append((yi[i]-yi[i+1]) / (xi[i] - xi[i + 1]))
            else:
                for i in range(n+1-j):
                    diff_quot[j-1].append((diff_quot[j-2][i]-diff_quot[j-2][i+1]) / (xi[i] - xi[i + j]))
    return diff_quot

測(cè)試一下：

xi = [1.615,1.634,1.702,1.828]
yi = [2.41450,2.46259,2.65271,3.03035]
n = 3
print(diff(xi,yi,n))

返回的差商結(jié)果為：

[[2.53105263157897, 2.7958823529411716, 2.997142857142854], [3.0440197857724347, 1.0374252793901158], [-9.420631485362996]]

2. 牛頓插值實(shí)現(xiàn)

def Newton(x):
    f = yi[0]
    v = []
    r = 1
    for i in range(n):
        r *= (x - xi[i])
        v.append(r)
        f += diff_quot[i][0] * v[i]
    return f

測(cè)試一下：

x = 1.682
print(Newton(x))

結(jié)果為：

2.5944760289639732

完整Python代碼

def Newton(xi,yi,n,x):
    """
    param xi:插值節(jié)點(diǎn)xi
    param yi:插值節(jié)點(diǎn)yi
    param n: 求幾階差商
    param x: 代求近似值
    return: n階差商
    """
    if len(xi) != len(yi):  #xi和yi必須保證長(zhǎng)度一致
        return
    else:
        diff_quot = [[] for i in range(n)]
        for j in range(1,n+1):
            if j == 1:
                for i in range(n+1-j):
                    diff_quot[j-1].append((yi[i]-yi[i+1]) / (xi[i] - xi[i + 1]))
            else:
                for i in range(n+1-j):
                    diff_quot[j-1].append((diff_quot[j-2][i]-diff_quot[j-2][i+1]) / (xi[i] - xi[i + j]))
    print(diff_quot)
    
    f = yi[0]
    v = []
    r = 1
    for i in range(n):
        r *= (x - xi[i])
        v.append(r)
        f += diff_quot[i][0] * v[i]
    return f

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