c - gnuplot 中的三角函数图

Question

我正在 C 代码中制作三角函数的坐标，并将它们保存到 .dat 文件中以在 gnuplot 中绘制。这是我的代码

#include<stdio.h>
#define N 100
double tent(double x){
if(0<=x && x<=0.5){
        return 2*x;
}
if(0.5<x && x<=1){
        return 2*(1-x);
        }
}

int main(void){
int n;
double x[102];
x[0]=0.7;
for(n=0;n<=N;n++){
x[n+1] = tent(x[n]);
printf("%lf %lf\n",x[n],x[n+1]);
printf("%lf %lf\n",x[n+1],x[n+1]);
}
return 0;
}

执行此代码时，x 坐标数据和 y 坐标数据已在 .dat 文件中正确设置，但数据未按预期输出。

这是 .dat 文件内容的一部分。

0.400000 0.800000
0.800000 0.400000
0.400000 0.799999
0.799999 0.400002
0.400002 0.800003
0.800003 0.399994
0.399994 0.799988
0.799988 0.400024
0.400024 0.800049
0.800049 0.399902
0.399902 0.799805

不知道为什么，它在途中收敛到0。因此，gnuplot 不绘制三角函数。我怎样才能解决这个问题？如有任何建议，我们将不胜感激。

Answer 1

有几个问题。

1. 为什么会收敛到0？

原因之一是使用浮点计算。 Here您可以找到更多详细信息。解释极限 0 而不是无穷大或其他原因的另一个原因是方程的不动点行为。 (我认为，第二个原因很有趣，但它超出了这个问题的范围，弄清楚它是如何工作的将不会帮助我们绘制三角函数。)

tent 函数的返回值。

如果 x < 0 或 x > 1，您的 tent 函数没有 return。您的编译器应该向您发出警告。 (我使用 gcc -Wall 进行编译。)您应该添加 return 0;。

您的函数的使用情况。

我对你的函数double tent(double x)的理解如下:它接受一个参数x并计算其相应的y值。但是，当您调用该函数时，您始终将一个 y 值作为输入来计算另一个 y 值。这真的是你想要的吗？

我认为您可能想要一个 x 值数组，然后计算相应的 y 值数组。

为什么有两个 print 语句？

可能是我不理解您的用例。

为什么需要该数组？

您计算一个值并打印它。不需要数组，还是我错了？

到处使用N。

请勿在某些点上使用 N 并在其他点上使用硬编码 102。并且，避免同时使用 100 和 102。

到目前为止，我们得到了以下 C 代码:

#include<stdio.h>
#define N 11 // instead of 101 just for debugging

double tent(double x){
   if(0<=x && x<=0.5){
      return 2*x;
   }
   if(0.5<x && x<=1){
      return 2*(1-x)
   }
   return 0;
}

int main(void){
   double x;
   double y;
   double x0 = 0.0;
   double x1 = 1.0;

   for(int n=0; n < N; n++) {
      x = x0 + n*(x1-x0)/(N-1);
      y = tent(x);
      printf("%lf %lf\n", x, y);
   }
   return 0;
}

这是输出:

0.000000 0.000000
0.100000 0.200000
0.200000 0.400000
0.300000 0.600000
0.400000 0.800000
0.500000 1.000000
0.600000 0.800000
0.700000 0.600000
0.800000 0.400000
0.900000 0.200000
1.000000 0.000000

您可以使用 plot "a.dat"withlines 绘制此图。

您需要 C 代码吗？

您可以直接在 gnuplot 中绘制三角函数:

set xrange [-1:2]
set samples 1000
plot (abs(x-0.5) < 0.5) ? (1 - 2*abs(x-0.5)) : 0

函数定义取自Wikipedia并适应您的帐篷功能。这是结果:

同样，可能是我不理解您的用例。