拉格朗日插值法【python,算法】

拉格朗日插值是一种在数值分析中用来构建通过一系列已知数据点的多项式插值的方法。这种方法以 18 世纪的法国数学家约瑟夫·拉格朗日命名。当给定一组离散的数据点(𝑥_0,𝑦_0),(𝑥_1,𝑦_1),...,(𝑥_𝑛,𝑦_𝑛),其中每个𝑥_𝑖是唯一的,拉格朗日插值法能够找到一个最高次幂为𝑛的多项式𝑃(𝑥),使得对于所有𝑖=0,1,...,𝑛,都有𝑃(𝑥_𝑖)=𝑦_𝑖

拉格朗日插值公式为:

L x = ∑ i = 0 n y i P i L_x=\sum\limits_{i=0}^{n}y_i P_i Lx=i=0∑nyiPi

其中 P i P_i Pi称为基多项式,其表达式如下:

P i = ∏ j = 0 , j ! = i n x − x j x i − x j P_i=\prod\limits_{j=0,j!=i}^{n}\frac{x-x_j}{x_i-x_j} Pi=j=0,j!=i∏nxi−xjx−xj

下面是 Python 实现的拉格朗日插值算法:

python 复制代码
def lagrange_interpolation(x_points, y_points, target_x):
    if len(x_points) != len(y_points) or len(x_points) < 2:
        raise ValueError("Input data must contain at least two points.")
    n = len(x_points)
    target_y = 0
    for i in range(n):
        p_i = 1
        for j in range(n):
            if i != j:
                p_i *= (target_x - x_points[j]) / (x_points[i] - x_points[j])
        target_y += p_i * y_points[i]
    return target_y


# 测试
x_points = [1, 2, 3, 4]
y_points = [2, 4, 6, 8]
print(lagrange_interpolation(x_points, y_points, 5))
相关推荐
程序员Shawn5 小时前
【机器学习 | 第六篇】- 机器学习
人工智能·算法·机器学习·集成学习
深邃-5 小时前
数据结构-队列
c语言·数据结构·c++·算法·html5
Rhystt5 小时前
代码随想录算法训练营第六十天|多余的边?从基础到进阶!
开发语言·c++·算法·图论
ZhengEnCi5 小时前
M2-如何转换为PDF
python
2301_810160955 小时前
C++中的策略模式进阶
开发语言·c++·算法
keep intensify5 小时前
二叉树的直径
数据结构·算法·深度优先
gCode Teacher 格码致知5 小时前
Javascript及Python提高:将对象的键值对转换为数组元素的方式以及两种语言的对比-由Deepseek产生
javascript·python
keep intensify5 小时前
单源最短路径
数据结构·c++·算法
2401_873544925 小时前
分布式缓存一致性
开发语言·c++·算法