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常用算法设计方法之迭代法

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迭代法是用于求方程或方程组近似根的一种常用的算法设计方法。设方程为f(x)=0,用某种数学方法导出等价的形式x=g(x),然后按以下步骤执行:<o:p></o:p>

1   选一个方程的近似根,赋给变量x0<o:p></o:p>

2   x0的值保存于变量x1,然后计算g(x1),并将结果存于变量x0<o:p></o:p>

3   x0x1的差的绝对值还小于指定的精度要求时,重复步骤(2)的计算。<o:p></o:p>

若方程有根,并且用上述方法计算出来的近似根序列收敛,则按上述方法求得的x0就认为是方程的根。上述算法用C程序的形式表示为:<o:p></o:p>

【算法】迭代法求方程的根<o:p></o:p>

{   x0=初始近似根;<o:p></o:p>

do {<o:p></o:p>

x1=x0<o:p></o:p>

x0=g(x1)   /*按特定的方程计算新的近似根*/<o:p></o:p>

} while ( fabs(x0-x1)>Epsilon)<o:p></o:p>

printf(“方程的近似根是%f\n”x0)<o:p></o:p>

}<o:p></o:p>

迭代算法也常用于求方程组的根,令<o:p></o:p>

X=x0x1xn-1<o:p></o:p>

设方程组为:<o:p></o:p>

xi=gi(X)     (I=01n-1)<o:p></o:p>

则求方程组根的迭代算法可描述如下:<o:p></o:p>

【算法】迭代法求方程组的根<o:p></o:p>

{   for (i=0;i<n;i++)<o:p></o:p>

x=初始近似根;<o:p></o:p>

do {<o:p></o:p>

for (i=0;i<n;i++)<o:p></o:p>

y=x;<o:p></o:p>

for (i=0;i<n;i++)<o:p></o:p>

x=gi(X);<o:p></o:p>

for (delta=0.0,i=0;i<n;i++)<o:p></o:p>

if (fabs(y-x)>delta)     delta=fabs(y-x)<o:p></o:p>

} while (delta>Epsilon)<o:p></o:p>

for (i=0;i<n;i++)<o:p></o:p>

printf(“变量x[%d]的近似根是 %f”Ix)<o:p></o:p>

printf(“\n”)<o:p></o:p>

}<o:p></o:p>

具体使用迭代法求根时应注意以下两种可能发生的情况:<o:p></o:p>

1   如果方程无解,算法求出的近似根序列就不会收敛,迭代过程会变成死循环,因此在使用迭代算法前应先考察方程是否有解,并在程序中对迭代的次数给予限制;<o:p></o:p>

2   方程虽然有解,但迭代公式选择不当,或迭代的初始近似根选择不合理,也会导致迭代失败<o:p></o:p>

 

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