[转] 动态地生成用户输入的函数表达式

简介:

银河原文动态地生成用户输入的函数表达式(C#)画函数图形的C#程序(改进版)

版本1

这个画函数图形的C#程序有一个严重的缺点,就是函数表达式是直接写的源程序中的,不能象SciLab和Matlab那样交互式地输入。不知道用 System.Reflection.Emit.ILGenerator 类能不能动态地生成用户输入的函数表达式?关于动态地生成用户输入的函数表达式, 看看下面这个帖子说不定有帮助: LINK

经研究,作者写了一个动态地生成用户输入的函数表达式的类(class Expression),表达式使用 C# 语法,可带一个的自变量(x),其自变量和值均为“double”类型。下面是测试程序的运行结果:

C> ExpressionTest 
Usage: ExpressionTest expression [ parameters ... ]

 

C> ExpressionTest Math.PI*Math.E 0 
f(x): Math.PI*Math.E 
f(0) = 8.53973422267357

C> ExpressionTest Math.Pow(2,x) 0 10 49 50 1024 -1 -1024 
f(x): Math.Pow(2,x) 
f(0) = 1 
f(10) = 1024 
f(49) = 562949953421312 
f(50) = 1.12589990684262E+15 
f(1024) = 正无穷大 
f(-1) = 0.5 
f(-1024) = 5.562684646268E-309

C> ExpressionTest "double u = Math.PI - x; double pi2 = Math.PI * Math.PI; return 3 * x * x + Math.Log(u * u) / pi2 / pi2 + 1;" 3.13 3.14 3.15 3.16 3.1416 
f(x): double u = Math.PI - x; double pi2 = Math.PI * Math.PI; return 3 * x * x + Math.Log(u * u) / pi2 / pi2 + 1; 
f(3.13) = 30.2991811562164 
f(3.14) = 30.44652582187 
f(3.15) = 30.6693849404716 
f(3.16) = 30.8747746902426 
f(3.1416) = 30.3662371931734

其中最后一个例子就是我在随笔“画函数图形的C#程序,兼论一个病态函数”的下列函数的计算结果:

实际上这个病态函数是 《C数值算法(第二版)》第三章“内插法和外推法”中提到的:

--------------------------------------------------------------------------- 
可以很容易地构造一些病态函数使内插法失败。例如,考虑函数  
f(x) = 3 * x2 + π-4 * ln[(π-x)2] + 1 
它除了 x = π 之外都有定义,而 x = π 时无定义,其它情况,值有正有负。而这函数在任何基于数值 x = 3.13, 3.14, 3.15, 3.16 的插值法,都肯定在 x = 3.1416 处得到一个错误的解,尽管通过这五个点所画的曲线确实相当平滑!(用计算器试试看。) 
---------------------------------------------------------------------------

可以看出,而这函数在任何基于数值 x = 3.13, 3.14, 3.15, 3.16 的插值法,在 x = 3.1416 处得到的解肯定在 30.44652582187 和 30.6693849404716 之间,但实际的解应该是 30.3662371931734,所以说作者断言在该处肯定会得到一个错误的解。 
下面就是源程序:

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// ExpressionTest.cs - 动态生成数学表达式并计算其值的测试程序
// 编译方法: csc ExpressionTest.cs Expression.cs
 
using  System;
using  Skyiv.Util;
 
namespace  Skyiv.Test
{
   class  ExpressionTest
   {
     static  void  Main( string  [] args)
     {
       try
       {
         if  (args.Length > 0)
         {
           Console.WriteLine( "f(x): {0}" , args[0]);
           Expression expression =  new  Expression(args[0]);
           for  ( int  i = 1; i < args.Length; i++)
           {
             double  x =  double .Parse(args[i]);
             Console.WriteLine( "f({0}) = {1}" , x, expression.Compute(x));
           }
         }
         else  Console.WriteLine( "Usage: ExpressionTest expression [ parameters  ]" );
       }
       catch  (Exception ex)
       {
         Console.WriteLine( "错误: "  + ex.Message);
       }
     }
   }
}

 

  Expression.cs

 

 

作者的更新(改进版)

后来,根据“空间/IV”的评论,我写了个动态生成用户输入的函数表达式的类,用以改进这个画函数图形的C#程序。下面是该程序的运行效果: 
 
 
可以看到,不但要画的函数的表达式可以由用户动态地输入,而且函数自变量的范围也可以是常量表达式。 下面就是源程序:

  View Code

 

没有整理与归纳的知识,一文不值!高度概括与梳理的知识,才是自己真正的知识与技能。 永远不要让自己的自由、好奇、充满创造力的想法被现实的框架所束缚,让创造力自由成长吧! 多花时间,关心他(她)人,正如别人所关心你的。理想的腾飞与实现,没有别人的支持与帮助,是万万不能的。






   本文转自wenglabs博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/arxive/p/5810879.html ,如需转载请自行联系原作者
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