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python样条插值函数 python三次样条插值函数

如何通过python实现三次样条插值

spline函数可以实现三次样条插值 x = 0:10; y = sin(x); xx = 0:.25:10; yy = spline(x,y,xx); plot(x,y,'o',xx,yy) 另外fnplt csapi这两个函数也是三次样条插值函数,具体你可以help一下!

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「Scipy」样条插值在数据可视化中的运用

好久没有更新文章了,学校的教材发下来了,作业一下就变多了。

首先,把最终效果放出来:

运用样条插值,即 B-Spline ,可以使你在图表中使用曲线连接离散数据(在插值法中,这些离散数据称为 节点 )

正如你在上面所看到的那样,在Python中插值非常简单, Scipy 中的 interpolate 为你提供了样条插值所需要的一系列函数。

import部分就不多说了,

这里首先定义了一系列节点,这里数据是随机的,

接下来,首先使用 linspace 为插值提供所需的x值, splrep 根据节点计算了样条曲线的参数,最后将其传递给 splev 计算插值后的结果。

你可能是抱着想要用曲线连接节点的目的来看这篇文章,但看到这里还没搞懂插值法是个什么玩意,那么接下来的内容就是在讲数学中的插值法,与Python和Scipy已无关联。

插值法,就是在给定的节点中作出合适的函数,使得这条曲线 经过每一个节点 ,这也就是为什么在数据可视化中使用插值而不是其他方法的原因,因为插值后仍然能够准确知道每一节点所对应的值。

那么,是不是节点越多,插值的准确性就越高呢?

貌似是这样,毕竟节点越多,对曲线的限制条件就越多,那准确性不久越高了。

但是呢,如果你使用多节点直接插值(不是在程序中插值,因为程序会使用分段样条插值),你就会发现,曲线在两段有明显的震荡,并且节点越多,震荡越明显、越大:

这种现象被称为 Tolmé Runge 现象( 龙格现象 ),描述的就是这一问题。对此的数学证明在知乎上有, 传送门 。

通过龙格现象,我们会发现,当节点数量趋向于无穷时,插值的误差会趋向于无穷大:

那么,如何避免这一情况呢,可以把我们原先的等距节点替换成Chebyshev节点,但是如果我们的离散数据确实等距,这一方法不好用,那么就可以才用分段插值,我们的程序对龙格现象也是这样处理的。

分段插值就是将高次多项式拆分成多个低次多项式,一般都拆分成三次多项式。

由于插值和拟合常常一起出现,所以这里也简单提一下拟合。

拟合是对你给出的离散数据,作出于数据 差距最小 的函数,另外,按照拟合的结果,拟合也分线性拟合和非线性拟合。

拟合与插值的差别就在于,插值必须过节点,但是拟合不需要,所以拟合曲线的整体效果会更好,也就是更平滑。

拟合一般都用在数据分析里,因为拟合曲线更能够看出整体的变化趋势嘛。

这篇文章写起来难度还是想当大,如果我的描述有问题的话,欢迎评论区留言。

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csaps()函数对应python什么函数

return 值:只能返回一次,只要执行return函数就终止

返回值:没有类型限制,也没有个数限制

没有return:None

返回一个值

返回多个值:元组


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