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使用C++实现牛顿-拉弗森法求平方根函数
2023-07-05 13:50:12 深夜i     --     --
C++ 牛顿-拉弗森法 平方根函数 实现

牛顿-拉弗森法是一种非常高效的求函数零点的方法,同时也可以用来求平方根函数。使用C++实现该算法可以得到非常高效的计算平方根的程序。

首先,我们需要明确牛顿-拉弗森法的基本原理。该方法是首先选择一个近似的根,并通过迭代提高这个近似值,直到达到需要的精度。对于求平方根,我们选择 1 作为初值。然后,通过以下公式进行迭代,直到两次迭代的值差小于预设的精度。

其中 a 是需要开根号的数,xn 是第 n 次迭代的值,xn+1 是下一次迭代的值。这个公式的原理是通过将一个向量的中点与根连接,并以此作为下一迭代的近似值。

接下来,我们可以使用C++来实现这个算法。首先,我们需要定义一个函数,该函数将 a 作为参数,并返回这个数的平方根。


double sqrt_newton_raphson(double a) {

  double x = 1;  // initial guess

  double eps = 1e-8;  // set the precision

  while (fabs(x*x-a)>eps){

    x = (x+a/x)/2;

  }

  return x;

}

在这个函数中,我们定义了初值为 1,需要达到的精度为 1e-8,并使用 while 循环来进行迭代计算。其中 fabs 是一个浮点数绝对值函数。我们通过计算 x2 与 a 之间的差异,如果这个差异小于预设精度,我们就停止迭代并返回 x。否则,我们通过公式进行迭代计算。

在程序中,我们可以调用这个函数,将需要求平方根的数作为参数传入。函数将返回这个数的平方根。例如,我们可以这样使用这个函数:


double result = sqrt_newton_raphson(16);

这段代码将返回 4,因为 16 的平方根是 4。我们也可以将不同的值作为参数传入,例如:


double result1 = sqrt_newton_raphson(3);

double result2 = sqrt_newton_raphson(25);

double result3 = sqrt_newton_raphson(1024);

这个函数对于任何正数都可以进行运算,并且具有很高的精度。使用 C++ 实现牛顿-拉弗森法求平方根函数不仅学习 C++ 编程的方法,同时我们也了解了这一算法的原理和实现方式。

  
  

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