Wie man eine hartcodierte Differentialgleichung durch Runge-Kutta 4 führt
Ich versuche, Runge-Kutta zu implementieren, zum Beispiel Probleme dy / dt = y - t ^ 2 + 1 und dy / dt = t * y + t ^ 3 in C #, und ich kann nicht die erwartete Ausgabe erhalten . Ich habe mein Programm in mehrere Klassen aufgeteilt, um zu versuchen, die Arbeit individuell zu betrachten. Ich glaube, mein Hauptfehler liegt darin, dass ich mit einem Delegaten eine Methode durch den Runge-Kutta-Prozess als Variable übergeben möchte.
Gleichungsklasse:
namespace RK4
{
public class Eqn
{
double t;
double y;
double dt;
double b;
public Eqn(double t, double y, double dt, double b)
{
this.t = t;
this.y = y;
this.dt = dt;
this.b = b;
}
public void Run1()
{
double temp;
int step = 1;
RK4 n = new RK4();
while (t < b)
{
temp = n.Runge(t, y, dt, FN1);
y = temp;
Console.WriteLine("At step number {0}, t: {1}, y: {2}", step, t, y);
t = t + dt;
step++;
}
}
public void Run2()
{
int step = 1;
RK4 m = new RK4();
while (t < b)
{
y = m.Runge(t, y, dt, FN2);
Console.WriteLine("At step number {0}, t: {1}, y: {2}", step, t, y);
t = t + dt;
step++;
}
}
public static double FN1(double t, double y)
{
double x = y - Math.Pow(t, 2) + 1;
return x;
}
public static double FN2(double t, double y)
{
double x = t * y + Math.Pow(t, 3);
return x;
}
}
}
Dann Runge-Kutta 4 Klasse:
namespace RK4
{
class RK4
{
public delegate double Calc(double t, double y);
public double Runge(double t, double y, double dt, Calc yp)
{
double k1 = dt * yp(t, y);
double k2 = dt * yp(t + 0.5 * dt, y + k1 * 0.5 * dt);
double k3 = dt * yp(t + 0.5 * dt, y + k2 * 0.5 * dt);
double k4 = dt * yp(t + dt, y + k3 * dt);
return (y + (1 / 6) * (k1 + 2 * k2 + 2 * k3 + k4));
}
}
}
And my Program Class:
namespace RK4
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
RunProgram();
}
public static void RunProgram()
{
Console.WriteLine("*******************************************************************************");
Console.WriteLine("************************** Fourth Order Runge-Kutta ***************************");
Console.WriteLine("*******************************************************************************");
Console.WriteLine("\nWould you like to implement the fourth-order Runge-Kutta on:");
string Fn1 = "y' = y - t^2 + 1";
string Fn2 = "y' = t * y + t^3";
Console.WriteLine("1) {0}", Fn1);
Console.WriteLine("2) {0}", Fn2);
Console.WriteLine("Please enter 1 or 2");
switch (Int32.Parse(Console.ReadLine()))
{
case 1:
Console.WriteLine("\nPlease enter beginning of the interval (a):");
double a = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Please enter end of the interval (b):");
double b = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Please enter the step size (h) to be used:");
double h = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Please enter the inital conditions to satisfy y({0}) = d",a);
Console.WriteLine("d = ");
double d = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.Clear();
Console.WriteLine("Using the interval [{0},{1}] and step size of {2} and the inital condition of y({3}) = {4}:", a, b, h, a, d);
Console.WriteLine("With equation: {0}", Fn1);
Eqn One = new Eqn(a, d, h, b);
One.Run1();
Console.WriteLine("Press enter to exit.");
Console.ReadLine();
Environment.Exit(1);
break;
case 2:
Console.WriteLine("\nPlease enter beginning of the interval (a):");
a = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Please enter end of the interval (b):");
b = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Please enter the step size (h) to be used:");
h = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Please enter the inital conditions to satisfy y({0}) = d",a);
Console.WriteLine("d = ");
d = Double.Parse(Console.ReadLine());
Console.Clear();
Console.WriteLine("Using the interval [{0},{1}] and step size of {2} and the inital condition of y({3}) = {4}:", a, b, h, a, d);
Console.WriteLine("With equation: {0}", Fn1);
Eqn Two = new Eqn(a, d, h, b);
Two.Run2();
Console.WriteLine("Press enter to exit.");
Console.ReadLine();
Environment.Exit(1);
break;
default:
Console.WriteLine("Improper input, please press enter to exit.");
Console.ReadLine();
Environment.Exit(1);
break;
}
}
}
}
Das ist keineswegs elegantes Programmieren, aber ich habe nicht das nötige Wissen, um zu wissen, was ich an dieser Stelle falsch mache. Nach dem, was ich gelesen habe, dachte ich, dass der Delegierte in der RK4-Klasse in der Lage sein würde, meine fest codierte Diff-Gleichung zu durchlaufen.