Java进行N阶函数拟合

1、使用方法

 

import com.gfkd.yfaps.util.CurveFittingUtil;

public class testCurveFittingUtil {
    //用来生成数据
    static double y(double x)
    {
        return 5+4*x+3*x*x+2*x*x*x;//代表公式：y=5+4*x+3*(x^2)+2*(x^3)
    }
    public static void main(String[] args) {
        //建立曲线拟合工具类的对象
        CurveFittingUtil util=new CurveFittingUtil(3);
        //调用添加数据点方法
        for (int i=1;i<1000;i++)
            util.add(i,y(i));//根据预期函数生成一些数据，真正使用时直接将真实数据一个个添加进去即可
        //输出拟合出的二项式
        System.out.println("文本形式结果：");
        System.out.println(util.getTextStringFormula());//文本形式
        System.out.println("网页形式结果：");
        System.out.println(util.getHtmlStringFormula());//网页形式
        System.out.println("输出每个系数：");
        for (double d:util.getCoeffient())
            System.out.print(d+" ");
    }
}

执行结果：

网页代码显示效果：

y=4.999999984929429+4.000000000227827*X1+2.999999999999302*X2+2.0000000000000004*X3

工具源码：

package com.gfkd.yfaps.util;

import org.apache.commons.math3.fitting.PolynomialCurveFitter;
import org.apache.commons.math3.fitting.WeightedObservedPoints;
/**
* @Description: 曲线拟合工具
* @Author: 陈福星
* @Date: 2020/6/27
*/
public class CurveFittingUtil {
    private int degree;
    private WeightedObservedPoints obs = new WeightedObservedPoints();
    private PolynomialCurveFitter fitter ;

    /**
     * 创建一个几阶的多项式来模拟曲线
     * @param degree
     */
    public CurveFittingUtil(int degree)
    {
       fitter = PolynomialCurveFitter.create(degree);
       this.degree=degree;
    }

    /**
     * 增加数据点
     * @param x
     * @param y
     */
    public void add(double x,double y)
    {
        obs.add(x,y);
    }
    /**
     * 清空数据点
     */
    public void clear()
    {
        obs.clear();
    }
    public String getHtmlStringFormula()
    {
        StringBuilder sb=new StringBuilder("y=");
        double[] coef=fitter.fit(obs.toList());
        sb.append(coef[0]);
        if (coef[1]>0)
            sb.append("+");
        for (int i=1;i<coef.length;i++)
        {
            if (coef[i]>0&&sb.charAt(sb.length()-1)!='+')
                sb.append("+");
            sb.append(coef[i]+"*"+ htmlPowerString(i));
        }
        return sb.toString();
    }
    public String getTextStringFormula()
    {
        StringBuilder sb=new StringBuilder("y=");
        double[] coef=fitter.fit(obs.toList());
        sb.append(coef[0]);
        if (coef[1]>0)
            sb.append("+");
        for (int i=1;i<coef.length;i++)
        {
            if (coef[i]>0&&sb.charAt(sb.length()-1)!='+')
                sb.append("+");
            sb.append(coef[i]+"*"+ textPowerString(i));
        }
        return sb.toString();
    }
    /**
     * 生成幂的字符串（html显示成幂 10<span style="vertical-align:super">9</span>）
     * @param y:幂y
     * @return
     */
    public String htmlPowerString(int y)
    {
        return "X<span style=\"vertical-align:super\">"+y+"</span>";
    }
    public String textPowerString(int y)
    {
        return "(X^"+y+")";
    }
    /**
     * 将拟合后的曲线的从x^0到x^degree的系数输出
     * 例如dggree=3  返回的系数为[3,5,7]则多项式为y=3+5*X+7*X^2
     * @return double[]
     */
    public double[] getCoeffient()
    {
        return fitter.fit(obs.toList());
    }
}