计算函数的偏导数

Question

我需要计算用户指定函数的一阶导数。程序将函数从文件中读取为字符串，然后需要计算一个变量的导数。函数的变量较多，可以是线性的，也可以是非线性的。做这件事最简单的方法是什么？

调用MATLAB (也许)是可能的吗？

程序没有任何互联网接入。

Answer 1

您可以使用符号代数库(如javacalculus )。

import java.util.Scanner;
import javacalculus.core.CALC;
import javacalculus.core.CalcParser;
import javacalculus.evaluator.CalcSUB;
import javacalculus.struct.CalcDouble;
import javacalculus.struct.CalcObject;
import javacalculus.struct.CalcSymbol;

public class Demo
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        Scanner in = new Scanner(System.in);

        System.out.println("Enter expression:");
        String expression = in.nextLine();
        // javacalculus uses uppercase function names
        expression = expression.replace("sin", "SIN");
        expression = expression.replace("cos", "COS");

        System.out.println("Differentiate with respect to:");
        String variable = in.nextLine();

        // differentiate
        String command = "DIFF(" + expression + ", " + variable + ")";
        CalcParser parser = new CalcParser();
        CalcObject parsed = parser.parse(command);
        CalcObject result = parsed.evaluate();

        // compute numerical value
        result = subst(result, "a1", 0.0);
        result = subst(result, "a2", 10.0);
        result = CALC.SYM_EVAL(result);

        System.out.println("Result:");
        System.out.println(result);
    }

    static CalcObject subst(CalcObject input, String var, double number)
    {
        CalcSymbol symbol = new CalcSymbol(var);
        CalcDouble value = new CalcDouble(number);
        return CalcSUB.numericSubstitute(input, symbol, value);
    }
}

样本输入和输出：

输入表达式： sin(a1) * 4 * a2 + (a1 + 1)^2 在以下方面作出区分： a1 结果： 42

Answer 2

各位，如果你能告诉我更多的事情，我会非常感激:)我有函数(和上面一样)，并且需要用相同的值来计算。但我不能把它当作CalcObject，然后用它来代替和评估它。

    CalcObject result = parsed.evaluate();

    // compute numerical value
    result = subst(result, "a1", 0.0);
    result = subst(result, "a2", 10.0);
    result = CALC.SYM_EVAL(result);

以及从第(.)款

    CalcSymbol symbol = new CalcSymbol(var);
    CalcDouble value = new CalcDouble(number);
    return CalcSUB.numericSubstitute(input, symbol, value);

在这里，我需要将CalcObeject传递给subst(...)，然后我可以计算函数。但怎么做呢？从字符串到CalcObject。

对于我的问题，还有其他的解决方案或功能吗？

编辑

我需要从以前的帖子中评估功能。我的问题是，怎么做，我能不能用汤姆的方法来做这件事。我有函数，变量，和它们的值。不需要区分功能，只需要对其进行评估。

下决心

也许不是最好的方法，但有效。我从(a1+a2+a3)*q中将函数设为a1+a2+a3，然后通过q将其区分开来。现在，我的导数，如果需要的话，我现在可以用汤姆的方法来计算。:)

不管怎样，谢谢。如果有些人有更好的方法，我就在这里。

Answer 3

我有点晚了，但是。

如果我想告诉你关于MathParseKit的事。https://github.com/B3rn475/MathParseKit

它是一个C++库，可用于解析和解决函数。

在所有功能中，允许您通过变量派生函数。