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我正在尝试针对示例问题实现 Runge-Kuttady/dt = y - t^2 + 1 和 dy/dt = t * y + t^3 在 C# 中,我似乎无法获得我期望的输出。我将我的程序分成几个类来尝试单独查看工作。我认为我的主要错误来自尝试使用委托(delegate)将方法作为变量传递给 Runge-Kutta 过程。
方程类:
namespace RK4
{
public class Eqn
{
double t;
double y;
double dt;
double b;
public Eqn(double t, double y, double dt, double b)
{
this.t = t;
this.y = y;
this.dt = dt;
this.b = b;
}
public void Run1()
{
double temp;
int step = 1;
RK4 n = new RK4();
while (t < b)
{
temp = n.Runge(t, y, dt, FN1);
y = temp;
Console.WriteLine("At step number {0}, t: {1}, y: {2}", step, t, y);
t = t + dt;
step++;
}
}
public void Run2()
{
int step = 1;
RK4 m = new RK4();
while (t < b)
{
y = m.Runge(t, y, dt, FN2);
Console.WriteLine("At step number {0}, t: {1}, y: {2}", step, t, y);
t = t + dt;
step++;
}
}
public static double FN1(double t, double y)
{
double x = y - Math.Pow(t, 2) + 1;
return x;
}
public static double FN2(double t, double y)
{
double x = t * y + Math.Pow(t, 3);
return x;
}
}
}
然后是龙格-库塔 4 级:
namespace RK4
{
class RK4
{
public delegate double Calc(double t, double y);
public double Runge(double t, double y, double dt, Calc yp)
{
double k1 = dt * yp(t, y);
double k2 = dt * yp(t + 0.5 * dt, y + k1 * 0.5 * dt);
double k3 = dt * yp(t + 0.5 * dt, y + k2 * 0.5 * dt);
double k4 = dt * yp(t + dt, y + k3 * dt);
return (y + (1 / 6) * (k1 + 2 * k2 + 2 * k3 + k4));
}
}
}
And my Program Class:
namespace RK4
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
RunProgram();
}
public static void RunProgram()
{
Console.WriteLine("*******************************************************************************");
Console.WriteLine("************************** Fourth Order Runge-Kutta ***************************");
Console.WriteLine("*******************************************************************************");
Console.WriteLine("\nWould you like to implement the fourth-order Runge-Kutta on:");
string Fn1 = "y' = y - t^2 + 1";
string Fn2 = "y' = t * y + t^3";
Console.WriteLine("1) {0}", Fn1);
Console.WriteLine("2) {0}", Fn2);
Console.WriteLine("Please enter 1 or 2");
switch (Int32.Parse(Console.ReadLine()))
{
case 1:
Console.WriteLine("\nPlease enter beginning of the interval (a):");
double a = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Please enter end of the interval (b):");
double b = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Please enter the step size (h) to be used:");
double h = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Please enter the inital conditions to satisfy y({0}) = d",a);
Console.WriteLine("d = ");
double d = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.Clear();
Console.WriteLine("Using the interval [{0},{1}] and step size of {2} and the inital condition of y({3}) = {4}:", a, b, h, a, d);
Console.WriteLine("With equation: {0}", Fn1);
Eqn One = new Eqn(a, d, h, b);
One.Run1();
Console.WriteLine("Press enter to exit.");
Console.ReadLine();
Environment.Exit(1);
break;
case 2:
Console.WriteLine("\nPlease enter beginning of the interval (a):");
a = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Please enter end of the interval (b):");
b = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Please enter the step size (h) to be used:");
h = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Please enter the inital conditions to satisfy y({0}) = d",a);
Console.WriteLine("d = ");
d = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.Clear();
Console.WriteLine("Using the interval [{0},{1}] and step size of {2} and the inital condition of y({3}) = {4}:", a, b, h, a, d);
Console.WriteLine("With equation: {0}", Fn1);
Eqn Two = new Eqn(a, d, h, b);
Two.Run2();
Console.WriteLine("Press enter to exit.");
Console.ReadLine();
Environment.Exit(1);
break;
default:
Console.WriteLine("Improper input, please press enter to exit.");
Console.ReadLine();
Environment.Exit(1);
break;
}
}
}
}
这无论如何都不是优雅的编程,但我没有工作知识知道我在这一点上做错了什么。根据我所阅读的内容,我认为 RK4 类中的委托(delegate)能够通过我的硬编码 diff eq。
最佳答案
你在 RK4 实现中犯了一个经典错误:有两个变体来定位与 dt
的乘法以供选择,你正在使用两者。
要么是
k2 = dt*f(t+0.5*dt, y+0.5*k1)
或
k2 = f(t+0.5*dt, y+0.5*dt*k1)
类似地在算法的其他行中。
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我是一名优秀的程序员,十分优秀!