Форум программистов, компьютерный форум, киберфорум
C# для начинающих
Войти
Регистрация
Восстановить пароль
Карта форума Темы раздела Блоги Сообщество Поиск Заказать работу  
 
Рейтинг 4.62/13: Рейтинг темы: голосов - 13, средняя оценка - 4.62
70 / 57 / 31
Регистрация: 05.09.2013
Сообщений: 665
1

Реализация метода Рунге-Кутты для параллельного решения системы ОДУ

18.07.2016, 15:19. Показов 2503. Ответов 4

Author24 — интернет-сервис помощи студентам
Доброго времени суток. Коллеги, не найдется ли у кого реализации метода Рунге-Кутты для решения систем ОДУ на C#, который можно было бы распараллелить? Ну или просто реализации, а над параллельностью сам подумаю.
Заранее спасибо!)
0
Programming
Эксперт
94731 / 64177 / 26122
Регистрация: 12.04.2006
Сообщений: 116,782
18.07.2016, 15:19
Ответы с готовыми решениями:

Метод Рунге-Кутты для решения системы ОДУ
Не могу преобразовать систему в уравнения первого порядка. Помогите пожалуйста . Добавлено через...

Метод Рунге-Кутты для решения системы ОДУ
4 дня сижу и пытаюсь понять этот метод(

Разработать программу для решения системы дифференциальных уравнений с помощью метода рунге-кутты
Необходимо разработать программу для решения системы дифференциальных уравнений с помощью метода...

Решение системы ОДУ методом Рунге-Кутты 4 порядка с граничными условиями
Здравствуйте У меня есть система ОДУ, описывающих концентрацию кальция в различных отделах клетки....

4
Неадекват
1492 / 1230 / 246
Регистрация: 02.04.2010
Сообщений: 2,789
18.07.2016, 16:08 2
А что подразумевается под словом распараллелить? Если мне память не изменяет - это итерационный алгоритм и для каждой последующей итерации требуется значение предыдущей.
0
70 / 57 / 31
Регистрация: 05.09.2013
Сообщений: 665
18.07.2016, 16:15  [ТС] 3
Есть статья Ващенко, Новикова про "параллельную реализацию явных методов типа Рунге-Кутта". Нужно что-то вроде этого...

Добавлено через 2 минуты
Но, честно говоря, пока не очень представляю как применить эту статью...
0
Неадекват
1492 / 1230 / 246
Регистрация: 02.04.2010
Сообщений: 2,789
18.07.2016, 19:35 4
Ого, прочитал статью Ващенко, насколько понял он как то смог обеспечить выполнение стадий параллельно. Но моих познаний в математике явно не хватит, чтобы превратить эту статью в алгоритм, тут нужен матерый математик-программист.
0
1494 / 1209 / 821
Регистрация: 29.02.2016
Сообщений: 3,614
19.07.2016, 10:26 5
C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
   class Program
    {
        public delegate double Function(double x, double y);
 
        #region Ordinary Differential Equations - Methods
 
        public static double ODE_Euler(Function f, double x0, double y0, double h, double x)
        {
            double xnew, ynew, result = double.NaN;
            if (x <= x0)
                result = y0;
            else if (x > x0)
            {
                do
                {
                    if (h > x - x0) h = x - x0;
                    ynew = y0 + f(x0, y0) * h;
                    xnew = x0 + h;
                    x0 = xnew;
                    y0 = ynew;
                } while (x0 < x);
                result = ynew;
            }
            return result;
        }
 
        public static double ODE_RungeKutta2(Function f, double x0, double y0, double h, double x)
        {
            double xnew, ynew, k1, k2, result = double.NaN;
            if (x == x0)
                result = y0;
            else if (x > x0)
            {
                do
                {
                    if (h > x - x0) h = x - x0;
                    k1 = h * f(x0, y0);
                    k2 = h * f(x0 + 0.5 * h, y0 + 0.5 * k1);
                    ynew = y0 + k2;
                    xnew = x0 + h;
                    x0 = xnew;
                    y0 = ynew;
                } while (x0 < x);
                result = ynew;
            }
            return result;
        }
 
        public static double ODE_RungeKutta4(Function f, double x0, double y0, double h, double x)
        {
            double xnew, ynew, k1, k2, k3, k4, result = double.NaN;
            if (x == x0)
                result = y0;
            else if (x > x0)
            {
                do
                {
                    if (h > x - x0) h = x - x0;
                    k1 = h * f(x0, y0);
                    k2 = h * f(x0 + 0.5 * h, y0 + 0.5 * k1);
                    k3 = h * f(x0 + 0.5 * h, y0 + 0.5 * k2);
                    k4 = h * f(x0 + h, y0 + k3);
                    ynew = y0 + (k1 + 2 * k2 + 2 * k3 + k4) / 6;
                    xnew = x0 + h;
                    x0 = xnew;
                    y0 = ynew;                                        
                }while (x0 < x);
                result = ynew;
            }
            return result;
        }
 
        public static double ODE_RungeKuttaFehlberg(Function f, double x0, double y0, double x, double h, double tolerance)
        {
            double xnew, ynew, hnew, k1, k2, k3, k4, k5, k6;
            double hmin = 0.0001;
            double hmax = 0.5;
            if (h > hmax) h = hmax;
            if (h < hmin) h = hmin;
 
            while (x0 < x)
            {
                k1 = h * f(x0, y0);
                k2 = h * f(x0 + 0.25 * h, y0 + 0.25 * k1);
                k3 = h * f(x0 + 3 * h / 8, y0 + 3 * k1 / 32 + 9 * k2 / 32);
                k4 = h * f(x0 + 12 * h / 13, y0 + 1932 * k1 / 2197 - 7200 * k2 / 2197 + 7296 * k3 / 2197);
                k5 = h * f(x0 + h, y0 + 439 * k1 / 216 - 8 * k2 + 3680 * k3 / 513 - 845 * k4 / 4104);
                k6 = h * f(x0 + 0.5 * h, y0 - 8 * k1 / 27 + 2 * k2 - 3544 * k3 / 2565 + 1859 * k4 / 4104 - 11 * k5 / 40);
                double error = Math.Abs(k1 / 360 - 128 * k3 / 4275 - 2197 * k4 / 75240 + k5 / 50 + 2 * k6 / 55) / h;
                double s = Math.Pow(0.5 * tolerance / error, 0.25);
                if (error < tolerance)
                {
                    ynew = y0 + 25 * k1 / 216 + 1408 * k3 / 2565 + 2197 * k4 / 4104 - 0.2 * k5;
                    xnew = x0 + h;
                    x0 = xnew;
                    y0 = ynew; 
                }
                if (s < 0.1) s = 0.1;
                if (s > 4)   s = 4;
                hnew = h*s;
                h = hnew;
                if (h > hmax) h = hmax;
                if (h < hmin) h = hmin;
                if (h > x - x0) h = x - x0;
            } return y0;
        }
 
        #endregion
 
        #region Ordinary Differential Equations - Test functions
 
        static double f(double x, double y)
        {
            return y*Math.Cos(x);
        }
 
        static double dx(double x, double y, double z)
        { return 10.0 * (y - x); }
 
        static double dy(double x, double y, double z)
        { return x * (28.0 - z) - y; }
 
        static double dz(double x, double y, double z)
        { return x * y - 8.0 * z / 3.0; }
 
        static void TestEuler()
        {
            double h = 0.001;
            double x0 = 0.0;
            double y0 = 1.0;
            Console.WriteLine("\n Results from Euler's method with h = {0}\n", h);
            double result = y0;
            for (int i = 0; i < 11; i++)
            {
                double x = 0.1 * i;
                result = ODE_Euler(f, x0, result, h, x);
                double exact = Math.Exp(Math.Sin(x));
                if (i % 5 == 0)
                Console.WriteLine(" x = {0:n1}, y = {1:e12}, exact = {2:e12}", x, result, exact);
                x0 = x;
            }
        }
        
        static void TestRungeKutta2()
        {
            double h = 0.001;
            double x0 = 0.0;
            double y0 = 1.0;
            Console.WriteLine("\n Results from the 2nd-order Runge-Kutta method with h = {0}\n", h);
            double result = y0;
            for (int i = 0; i < 11; i++)
            {
                double x = 0.1 * i;
                result = ODE_RungeKutta2(f, x0, result, h, x);
                double exact = Math.Exp(Math.Sin(x));
                if (i % 5 == 0)
                Console.WriteLine(" x = {0:n1}, y = {1:e12}, exact = {2:e12}", x, result, exact);
                x0 = x;
            }
        }
 
        static void TestRungeKutta4()
        {
            double h = 0.001;
            double x0 = 0.0;
            double y0 = 1.0;
            Console.WriteLine("\n Results from the 4th-order Runge-Kutta method with h = {0}\n", h);
            double result = y0;
            for (int i = 0; i < 11; i++)
            {
                double x = 0.1 * i;
                result = ODE_RungeKutta4(f, x0, result, h, x);
                double exact = Math.Exp(Math.Sin(x));
                if (i % 5 == 0)
                Console.WriteLine(" x = {0:n1}, y = {1:e12}, exact = {2:e12}", x, result, exact);
                x0 = x;
            }
        }
 
        static void TestRungeKuttaFehlberg()
        {
            double h = 0.2;
            double x0 = 0.0;
            double y0 = 1.0;
            Console.WriteLine("\n Results from the fourth-order Runge-Kutta-Fehlberg method with h = {0}\n", h);
            double result = y0;
            for (int i = 0; i < 11; i++)
            {
                double x = 0.1 * i;
                result = ODE_RungeKuttaFehlberg(f, x0, result, x, h, 1e-8);
                double exact = Math.Exp(Math.Sin(x));
                if (i%5==0)
                Console.WriteLine(" x = {0:n1}, y = {1:e12}, exact = {2:e12}", x, result, exact);
                x0 = x;
            }
        }
 
        static void TestEulerCoupledODE()
        {
            double x = 0.0, y = 5.0, z = 10.0;  //initial conditions
            double dt = 0.001;                  //step size
 
            Console.WriteLine("\n Results from a coupled ODE using Euler's method\n");
 
            for (int i = 0; i < 100; i++)
            {
                double xnew = x + dx(x, y, z) * dt;
                double ynew = y + dy(x, y, z) * dt;
                double znew = z + dz(x, y, z) * dt;
                x = xnew;
                y = ynew;
                z = znew;
                Console.WriteLine(" x = {0:n1}, y = {1:e12}, z = {2:e12}", x, y, z);
            }
        }
        #endregion
        
        static void Main(string[] args)
        {
            TestEuler();
            TestRungeKutta2();
            TestRungeKutta4();
            TestRungeKuttaFehlberg();
            TestEulerCoupledODE();
            Console.ReadLine();
        }
    }
0
19.07.2016, 10:26
IT_Exp
Эксперт
87844 / 49110 / 22898
Регистрация: 17.06.2006
Сообщений: 92,604
19.07.2016, 10:26
Помогаю со студенческими работами здесь

Решение задач Коши для СИСТЕМ ОДУ методом Рунге-Кутты 4-го порядка
Помогите составить программный модуль по этой теме. Все формулы и формулировки вы можете посмотреть...

Решить дифур второго порядка, представив его в виде системы ОДУ первого порядка (метод Рунге-Кутты-Мерсона)
Господа, прошу помощи. Ибо уже все перепробовал. Есть система диф.уравнений. А точнее один дифур...

ОДУ Рунге-Кутты
function =two(f,y0,a,b,eps) % f - имя функции системы % y0 - начальные условия % a,b - интервал...

ОДУ методом Рунге-Кутты
y&quot;-4y`+ 5y = 3x y(0)=1.48 y`(0)=3.6 Точн. значение e^2x(cosx+sinx)+3x/5+12/25 Помогите...


Искать еще темы с ответами

Или воспользуйтесь поиском по форуму:
5
Ответ Создать тему
КиберФорум - форум программистов, компьютерный форум, программирование
Powered by vBulletin
Copyright ©2000 - 2024, CyberForum.ru