数值方法课程设计四阶龙格-库塔方法实现
数值方法课程设计里的龙格-库塔方法,真的是蛮常见的经典题目,尤其是四阶的版本,稳定性和精度都还不错。思路上就是把每个时间步拆成几个小步骤,每步都算一遍斜率,综合一下结果,蛮像在“试探”未来的趋势。
四阶龙格-库塔的套路挺固定的,四个k
值对应四个斜率取点,做个加权平均。比如:
k1 = h * f(t, y);
k2 = h * f(t + h/2, y + k1/2);
k3 = h * f(t + h/2, y + k2/2);
k4 = h * f(t + h, y + k3);
y += (k1 + 2*k2 + 2*k3 + k4) / 6;
你用 C++写的话,逻辑其实也挺顺。核心就一个循环,不断地用rungeKutta4()
函数更新t
和y
。建议把f(t, y)
抽成一个函数,方便改微分方程。
整体实现没啥坑,但有几点值得注意:时间步长h
不要太大,不然会跑偏;函数如果陡的话,要考虑动态步长;另外可以加个误差模块,稳一点。
还有几个参考链接也挺实用的:
- 常微分方程初值问题数值解法示例 —— 跟龙格-库塔方法配套看的
- Romberg 插值多项式 —— 插值相关内容扩展
- 改进的欧拉算法 —— 如果你想对比下不同算法效果
如果你正在搞数值计算的课设,或者就是想巩固一下微分方程的数值解法,这份资源还蛮值得一看,代码简单、原理清晰,扩展性也不错。
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