C++实现积分函数（第一章）

水惟善下能成海，山不争高自极天。

matlab的ode45函数是要在c++实现的目标

#include "stdafx.h"
#include "CalculateTools.h"CCalculateTools::CCalculateTools()
{
}CCalculateTools::~CCalculateTools()
{
}double CCalculateTools::function1(double x, double y)
{return x * y;
}double CCalculateTools::function2(double x, double y)
{return x * y;
}double  CCalculateTools::caculate_integration_2D(double ax, double bx, double ay, double by,double(*f)(double x, double y), int precision,double m)
{double lenx = bx - ax, leny = by - ay;double interval = 1.0 / precision;unsigned long Nx = lenx / interval, Ny = leny / interval;double result = 0;for (unsigned long i = 0; i < Nx; ++i){for (unsigned long j = 0; j < Ny; ++j) {result += f(ax + i * interval, ay + j * interval)*(interval*interval) / m;}}return result;
}#if WIP
void CCalculateTools::RK4(double(*f)(double t, double x, double y), double(*g)(double t, double x, double y), double initial[3], double h)
{double resu[2];double f1, f2, f3, f4, g1, g2, g3, g4, t0, x0, y0, x1, y1;t0 = initial[0]; x0 = initial[1]; y0 = initial[2];f1 = f(t0, x0, y0);                      g1 = g(t0, x0, y0);f2 = f(t0 + h / 2, x0 + h * f1 / 2, y0 + h * g1 / 2);   g2 = g(t0 + h / 2, x0 + h * f1 / 2, y0 + h * g1 / 2);f3 = f(t0 + h / 2, x0 + h * f2 / 2, y0 + h * g2 / 2);   g3 = g(t0 + h / 2, x0 + h * f2 / 2, y0 + h * g2 / 2);f4 = f(t0 + h, x0 + h * f3, y0 + h * g3);         g4 = g(t0 + h, x0 + h * f3, y0 + h * g3);x1 = x0 + h * (f1 + 2 * f2 + 2 * f3 + f4) / 6;         y1 = y0 + h * (g1 + 2 * g2 + 2 * g3 + g4) / 6;resu[0] = t0 + h; resu[1] = x1; resu[2] = y1;
}
#endifvoid CCalculateTools::RK4(double(*f)(double t, double x, double y, double W1, double S2, double T2),double(*g)(double t, double x, double y, double W2, double S3, double T3),double W1, double S2, double T2, double W2, double S3, double T3, double resu[3], double initial[3])
{double h = ((1.0 - 0) / 10.0); // 微分区间/个数step//double resu[2];double f1, f2, f3, f4, g1, g2, g3, g4, t0, x0, y0, x1, y1;t0 = initial[0]; x0 = initial[1]; y0 = initial[2];f1 = f(t0, x0, y0, W1, S2, T2);g1 = g(t0, x0, y0, W2, S3, T3);f2 = f(t0 + h / 2, x0 + h * f1 / 2, y0 + h * g1 / 2, W1, S2, T2);g2 = g(t0 + h / 2, x0 + h * f1 / 2, y0 + h * g1 / 2, W2, S3, T3);f3 = f(t0 + h / 2, x0 + h * f2 / 2, y0 + h * g2 / 2, W1, S2, T2);g3 = g(t0 + h / 2, x0 + h * f2 / 2, y0 + h * g2 / 2, W2, S3, T3);f4 = f(t0 + h, x0 + h * f3, y0 + h * g3, W1, S2, T2);g4 = g(t0 + h, x0 + h * f3, y0 + h * g3, W2, S3, T3);x1 = x0 + h * (f1 + 2 * f2 + 2 * f3 + f4) / 6;         y1 = y0 + h * (g1 + 2 * g2 + 2 * g3 + g4) / 6;resu[0] = t0 + h; resu[1] = x1; resu[2] = y1;
}static double f(double t, double x, double y, double W1, double S2, double T2)
{double dx;dx = x * (1 - x) * (W1 - (W1 + S2 - T2) * y);return(dx);
}static double g(double t, double x, double y, double W2, double S3, double T3)
{double dy;dy = y * (1 - y) * (W2 - (W2 + S3 - T3) * x);return(dy);
}void CCalculateTools::Calculation(double W1, double S2, double T2, double W2, double S3, double T3)
{double initial[3], resu[3];initial[0] = 0.0;initial[1] = 0.5;initial[2] = 0.5;W1 = 1.0;S2 = 1.0;T2 = 1.0; W2 = 1.0;S3 = 1.0;T3 = 1.0;double t, x, y;//double f(double t, double x, double y, double W1, double S2, double T2);  //行人通过的复制动态方程  x为行人通过概率,y为机动车通过概率//double g(double t, double x, double y, double W2, double S3, double T3);  //机动车通过的复制动态方程for (int i = 0; i < 10; i++){RK4(f, g, W1, S2, T2, W2, S3, T3, resu, initial);initial[0] = resu[0]; initial[1] = resu[1]; initial[2] = resu[2];}
}void CCalculateTools::Calculation(std::vector<double>& oust, double W1, double S2, double T2, double W2, double S3, double T3)
{double initial[3], resu[3];initial[0] = 1.0;initial[1] = 1.0;initial[2] = 0.0;W1 = 1.0;S2 = 1.0;T2 = 1.0;W2 = 1.0;S3 = 1.0;T3 = 1.0;double t, x, y;//double f(double t, double x, double y, double W1, double S2, double T2);  //行人通过的复制动态方程  x为行人通过概率,y为机动车通过概率//double g(double t, double x, double y, double W2, double S3, double T3);  //机动车通过的复制动态方程for (int i = 0; i < 100; i++){RK4(f, g, W1, S2, T2, W2, S3, T3, resu, initial);initial[0] = resu[0]; initial[1] = resu[1]; initial[2] = resu[2];}oust.push_back(resu[1]);oust.push_back(resu[2]);
}#if WIP
//定义微分方程组
/*----------------------------------------------------------------------+
* @method                    Kend                             12/25/2020
+----------------------------------------------------------------------*/
double CCalculateTools::f(double t, double x, double y)
{double dx;dx = x + 2 * y;return(dx);
}/*----------------------------------------------------------------------+
* @method                    Kend                             12/25/2020
+----------------------------------------------------------------------*/
double CCalculateTools::g(double t, double x, double y)
{double dy;dy = 3 * x + 2 * y;return(dy);
}
#endif/*----------------------------------------------------------------------+
* @method                    Kend                             12/25/2020
+----------------------------------------------------------------------*/
double CCalculateTools::fx(double x, double y, double W1, double S2, double T2)
{double dx;dx = x * (1 - x) * (W1 - (W1 + S2 - T2) * y);return(dx);
}/*----------------------------------------------------------------------+
* @method                    Kend                             12/25/2020
+----------------------------------------------------------------------*/
double CCalculateTools::CalOde(int nx, double W1, double S2, double T2)
{double p;double a = 0.0;double b = 1.0;double y0 = 1.0;double x[1000];double y[1000];double h = (b - a) / nx;x[0] = a;y[0] = y0;for (int i = 1; i < nx; i++){x[i] = x[i - 1] + h;double k1 = fx(x[i - 1], y[i - 1], W1, S2, T2);double k2 = fx(x[i - 1] + h / 2, y[i - 1] + h * k1 / 2.0, W1, S2, T2);double k3 = fx(x[i - 1] + h / 2, y[i - 1] + h * k2 / 2.0, W1, S2, T2);double k4 = fx(x[i - 1] + h, y[i - 1] + h * k3, W1, S2, T2);//y[i] = y[i - 1] + h * (k1 + 2 * k2 + 2 * k3 + k4) / 6.0;y[i] = h * (k1 + 2 * k2 + 2 * k3 + k4) / 6.0;p = y[i];}return p;
}

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