第章 科学运算

第10章科学运算MATLAB提供了用于科学运算的可编程、可视化的集成环境。运用VC++平台也可以对科学运算进行处理。两者在处理方式上各有不同之处，如何区分两者在处理科学运算中的优缺点是本章的重点，也是混合编程的重要方法。本章将分别介绍MATLAB和VC++对线性方程组的求解方法，同时结合MATLAB与VC++各自的优点，采用混合编程的方法对同一问题进行求解，并对求解结果及代码实现过程进行对比。10.1科学运算概述通常可以将科学运算认同为数值运算，是指在科学研究和工程技术中所遇到的数学运算问题通过计算机进行求解和处理的方法。在现代科学和工程技术中，经常会遇到大量复杂的数学运算问题，这些问题用一般的计算工具来处理有很大难度，而用计算机来处理却非常容易。10.2混合编程在科学运算的开发原则由于科学运算问题都能够用最基本的数学计算函数表示，这使得各种高级语言都能够给出了其处理方案。以求解线性方程组为例，VC++能够将方程组的系数矩阵用一个数组进行表示，然后按照矩阵计算原则，编写数组变量的调用方式从而实现求解。而MATLAB自身就是以数组运算为基础的运算语言，在处理矩阵运算时，只需调用矩阵运算函数便可。在处理科学运算不同的问题时，两者有着不同的解决思路，如何取长补短便是混合编程思路的由来。10.2.1VC++处理科学运算问题的优缺点采用VC++处理科学运算问题，其基本思路便是首先建立科学运算函数类，在这个类中将科学运算函数相关函数用C++语言进行表达；然后通过VC++编写项目的运行界面以及函数的输入与输出方式；最后通过类的调用方式将两者衔接起来，实现VC++对科学运算的求解。10.2.2MATLAB处理科学运算的优缺点采用MATLAB处理科学运算问题时，其基本思路是，首先根据科学运算原理编写M函数文件，然后再MATLAB命令窗口调用该函数文件即可。10.2.3混合编程在科学运算的开发原则针对VC++与MATLAB混合编程的优缺点，可以得出，在对科学运算进行处理时，采用VC++与MATLAB混合编程有一定的原则10.3VC++和MATLAB在科学运算中的衔接方式VC++和MATLAB的实现方式有多种，前面章节已经做了详细介绍。VC++与MATLAB混合编程在科学运算中的应用主要有两种方法：一是VC++直接调用MATLAB计算引擎进行设计运算；二十运用MATLAB提供的MATcom工具将M文件转换成为C++文件，VC++在调用这些程序实现。由于直接调用MATLAB计算引擎仍然需要MATLAB支持，所以通常采用第二种调用方法。10.3.1MATLAB与VC++混合编程实现方法本节利用MATLAB提供的MATcom编译器来实现MATLAB与VC++的混合编程解决科学运算问题。基本思路是运用VC++强大的用户交互及应用程序开发功能，实现科学运算算法的输入与输出部分，将数值计算部分交给MATLAB实现，而VC++只需实现调用MATLAB程序算法即可。这样程序将不仅保留C++语言的特性，而且简化得多。10.3.2MATcom编译器本章将会用到编译软件MATcom。MATcom是MATHworks公司推出的第一个由MATLAB到C++的编译器，其集成的编译环境软件为MIDEVA，主要目的是实现将MATLAB中的M文件进行编译、调用为VC++程序使用。10托.4线性怠方程拌组求早解线性描方程侵组的累求解凡，无吼论是爷在理升论研劈燕究还眯是工真程运宵算中宪的应麻用都汇非常恭广泛锯。为叼此，叙研究屠人员愁提出各了很渐多种茅求解程算法朝，这销些求歌解算钻法通治常需哄要使裙用编犁程语望言编测程成过程序哥来实余现。刊本节揭将分兔别运疯用MA裤TL刑AB、VC玩++以及炼混合致编程胸方法减对线宵性方跳程组肉的三婶种情常况进效行求台解。10森.4霞.1检MA抹TL闻AB求解求解吹线性埋方程总组的柄问题火是MA抗TL简AB应用锁中的炉常见劝问题悼，也图是MA链TL上AB能够调处理茫的最基亭本的烦问题烧之一代。对建于简呼单的枣矩阵多，可萍以采委用直胳接法恐和迭乘代法汗去求浸解线像性方姑程组严问题那，而佩对于纱大型告复杂仆的矩僚阵，气采用由迭代截法求印解的事优势领就更嘉加明虎显10数.4异.2弊C+字+求解和使豪用MA晌TL救AB求解艘线形病方程咸组相现比，蛙运用VC爪++求解哀线性久方程苗组问从题相舰对于寒运用MA勺TL碑AB求解晚方法毫复杂伟得多乘。VC谢++求解乎线性霉方程滋组主面要根耀据线钉性方侵程组袋的求很解逻终辑方绘法来则编写塌程序历进行夸实现馆，常门见的总求解孤线性岛方程妇组的深方法养有：Cr筋am绩er法则冠方法虽、Ga斧us湾s列主赖元消对去法饲、Ga件us抵s全主蠢元消殊去法脱和Do匆ol味it虑tl抓e分解稿法。购对于以求解无线性吊方程土组问驾题，说可以亩在VC平台影下编浆写一灭个EX滥E程序弓来实舞现10供.4郑.3锈VC础++和MA绘TL箱AB混合骨编程誉对线蛾性方愿程组腔求解前面誓章节丽已经航介绍齐了如耽何通司过MA盛TL定AB和C+四+两种改方法程求解猾线性统方程界组问辽题，期两种绵求解更方法毛各有犹特点斤，并殿且都痕能够多独立衰完成营求解寨任务抓。从口程序童实现弃上看肠，使兼用MA搏TL塑AB编程围量更笨小，钟更简阶洁，棉但是VC背++程序墙更直滩观，始更独炕立。察本节金将运双用VC矿++和MA页TL泥AB混合勉编程胜的方估法对游线性芬方程柄组进滩行求雷解。年其主堆要方游法是辽通过MA毫Tc