Вычисления

#include <QApplication>
#include<utility>
#include<math.h>
#include<QVBoxLayout>
#include<QHBoxLayout>
#include<QLineEdit>
#include<QString>
#include<QPushButton>
#include<QRadioButton>
#include<QLabel>
class Seeker_of_Roots{
    float low_verge;        //Нижняя граница
    float high_verge;       //Верхняя граница
    short int iter_val;     //Количество итераций
    const static float eps;     //Точность
    pair<float,float> *koef_mass;       //Массив коэффициентов
public:
    Seeker_of_Roots():low_verge(0),high_verge(0),iter_val(0)
    {
        koef_mass=new pair<float,float>[8];
        for(int i=0;i<8;i++)
            koef_mass[i].first=koef_mass[i].second=0;
    }
    short Get_iter_val()const{return iter_val ;}
    void Set_Verges(float a,float b){low_verge=a;high_verge=b;}
    void Set_Koefs(pair<float,float> *mass)
    {
        for(int i=0;i<8;i++)
            koef_mass[i]=mass[i];
    }
private:
    float funct(float);             //Вычисление функции
    bool sign_double_diff_funct(float);     //Знак второй производной
    float diff_funct(float);            //Вычисление производной
public:
    float Bisection();              //Метод бисекции
    float Step();                   //Шаговый метод
    float Iter();                   //Метод простых итераций
    float Niuton();                 //Метод касательных(Ньютона)
};
class MyWindow:public QDialog{
    Q_OBJECT
public:
    MyWindow(QWidget* prnt=0);
private:
    Seeker_of_Roots Seek;
    QLabel *Result_Window;
    QRadioButton *Step;
    QRadioButton *Bisection;
    QRadioButton *Iter;
    QRadioButton *Niuton;
    QLineEdit **Lines;
    QLineEdit **Verges;
private slots:
    void calculate();
 
};
MyWindow::MyWindow(QWidget *prnt):QDialog(prnt)
{
    QLabel *start=new QLabel("Выберите формулу:");
    Step=new QRadioButton("Шаговый метод");
    Bisection=new QRadioButton("Метод бисекции");
    Iter=new QRadioButton("Метод простых итераций");
    Niuton=new QRadioButton("Метод касательных(Ньютона)");
    Step->setChecked(true);
 
    QLabel* l=new QLabel("Задайте границы поиска:");
    Verges=new QLineEdit*[2];
    Verges[0]=new QLineEdit;
    Verges[0]->setFixedWidth(50);
    Verges[0]->setText("0");
    Verges[1]=new QLineEdit;
    Verges[1]->setFixedWidth(50);
    Verges[1]->setText("0");
    QHBoxLayout *Box0=new QHBoxLayout;
 
    Box0->addWidget(Verges[0]);
    Box0->addWidget(Verges[1]);
    QVBoxLayout *Box=new QVBoxLayout;
    Box->addWidget(l);
    Box->addLayout(Box0);
    Box->addWidget(start);
    Box->addWidget(Step);
    Box->addWidget(Bisection);
    Box->addWidget(Iter);
    Box->addWidget(Niuton);
 
    Lines=new QLineEdit*[16];
    QLabel **Labels=new QLabel*[15];
 
    Lines[0]=new QLineEdit;
    Lines[0]->setFixedWidth(50);
    Lines[0]->setText("0");
    Labels[0]=new QLabel("sin(");
 
    Lines[1]=new QLineEdit;
    Lines[1]->setFixedWidth(50);
    Lines[1]->setText("0");
    Labels[1]=new QLabel("*x)+");
 
    Lines[2]=new QLineEdit;
    Lines[2]->setFixedWidth(50);
    Lines[2]->setText("0");
    Labels[2]=new QLabel("cos(");
 
    Lines[3]=new QLineEdit;
    Lines[3]->setFixedWidth(50);
    Lines[3]->setText("0");
    Labels[3]=new QLabel("*x)+");
 
    Lines[4]=new QLineEdit;
    Lines[4]->setFixedWidth(50);
    Lines[4]->setText("0");
    Labels[4]=new QLabel("tg(");
 
    Lines[5]=new QLineEdit;
    Lines[5]->setFixedWidth(50);
    Lines[5]->setText("0");
    Labels[5]=new QLabel("*x)+");
 
    Lines[6]=new QLineEdit;
    Lines[6]->setFixedWidth(50);
    Lines[6]->setText("0");
    Labels[6]=new QLabel("ln(");
 
    Lines[7]=new QLineEdit;
    Lines[7]->setFixedWidth(50);
    Lines[7]->setText("0");
    Labels[7]=new QLabel("*x)+");
 
    Lines[8]=new QLineEdit;
    Lines[8]->setFixedWidth(50);
    Lines[8]->setText("0");
    Labels[8]=new QLabel("log10(");
 
    Lines[9]=new QLineEdit;
    Lines[9]->setFixedWidth(50);
    Lines[9]->setText("0");
    Labels[9]=new QLabel("*x)+");
 
    Lines[10]=new QLineEdit;
    Lines[10]->setFixedWidth(50);
    Lines[10]->setText("0");
    Labels[10]=new QLabel("x^2+");
 
    Lines[11]=new QLineEdit;
    Lines[11]->setFixedWidth(50);
    Lines[11]->setText("0");
    Labels[11]=new QLabel("x^3+");
 
    Lines[12]=new QLineEdit;
    Lines[12]->setFixedWidth(50);
    Lines[12]->setText("0");
    Labels[12]=new QLabel("x^4+");
 
    Lines[13]=new QLineEdit;
    Lines[13]->setFixedWidth(50);
    Lines[13]->setText("0");
    Labels[13]=new QLabel("x^5+");
 
    Lines[14]=new QLineEdit;
    Lines[14]->setFixedWidth(50);
    Lines[14]->setText("0");
    Labels[14]=new QLabel("x+");
 
    Lines[15]=new QLineEdit;
    Lines[15]->setFixedWidth(50);
    Lines[15]->setText("0");
 
    QHBoxLayout *Box2=new QHBoxLayout;
    for(int i=0;i<8;i++)
    {
        Box2->addWidget(Lines[i]);
        Box2->addWidget(Labels[i]);
    }
    QHBoxLayout *Box3=new QHBoxLayout;
    for(int i=8;i<15;i++)
    {
        Box3->addWidget(Lines[i]);
        Box3->addWidget(Labels[i]);
    }
     Box3->addWidget(Lines[15]);
    Box->addLayout(Box2);
    Box->addLayout(Box3);
 
    QPushButton *Calculate=new QPushButton("Посчитать");
    Calculate->setMaximumWidth(100);
    connect(Calculate,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(calculate()));
    Box->addWidget(Calculate);
    setLayout(Box);
 
}
void MyWindow::calculate()
{
    Result_Window=new QLabel;
    pair<float,float> *mass=new pair<float,float>[8];
    for(int i=0;i<8;i++)
    {
        mass[i].first=Lines[i]->text().toDouble();
        mass[i].second=Lines[i+1]->text().toDouble();
    }
    Seek.Set_Koefs(mass);
    delete[] mass;
    Seek.Set_Verges(Verges[0]->text().toInt(),Verges[1]->text().toInt());
    float result(0);
    int iter;
 
    if(Step->isChecked())
        result=Seek.Step();
 
    else if(Bisection->isChecked())
        result=Seek.Bisection();
    else if(Iter->isChecked())
        result=Seek.Iter();
    else if(Niuton->isChecked())
        result=Seek.Niuton();
    iter=Seek.Get_iter_val();
 
    QString str("Корень:");
    str+=QString::number(result);
    str+="\nКоличество итераций:";
    str+=QString::number(iter);
    str+="\n";
    QPushButton *ok=new QPushButton("OK");
    connect(ok,SIGNAL(clicked()),Result_Window,SLOT(close()));
    QLabel *Label=new QLabel(str);
    QVBoxLayout *box=new QVBoxLayout;
    box->addWidget(Label);
    box->addWidget(ok);
    Result_Window->setLayout(box);
    Result_Window->resize(200,100);
    Result_Window->setWindowTitle("Результат");
    Result_Window->show();
}
float Seeker_of_Roots::Bisection()
{
    iter_val=0;
    while((high_verge-low_verge)>eps)
    {
        iter_val++;
        float half=(high_verge+low_verge)/2;
        float val_a=funct(low_verge);
        float val_half=funct(half);
        if(val_a*val_half>0)
            low_verge=half;
        else if(val_a*val_half<0)
            high_verge=half;
        else
            low_verge=low_verge=half;
    }
    return (high_verge+low_verge)/2;
 
}
float Seeker_of_Roots::Step()
{
    float step(1.);
    float prev(1.);
    iter_val=0;
    while((high_verge-low_verge)>eps)
    {
        float temp=low_verge;
        int i;
        prev=1;
        iter_val++;
        for(i=0;i<(high_verge-low_verge)/step;i++)
        {
            if(funct(temp)*funct(prev) < 0 && i!=0)
                break;
            else
                prev=temp;
            temp+=step;
        }
        low_verge=prev;
        high_verge=temp;
        step/=10;
    }
    return (high_verge+low_verge)/2;
}
float Seeker_of_Roots::Iter()
{
    iter_val=0;
    float lyambda=1/max(diff_funct(low_verge),diff_funct(high_verge));
    float xi1,xi;
    xi=low_verge;
    while(true)
    {
        iter_val++;
        xi1=xi-lyambda*(funct(xi));
        if(fabs(xi-xi1)<eps)
            break;
        xi=xi1;
    }
    return (xi+xi1)/2;
}
float Seeker_of_Roots::Niuton()
{
    iter_val=0;
    float xi1,xi;
    bool sign=(funct(low_verge)<0 ? false:true);
    if(sign==sign_double_diff_funct(low_verge))
        xi=low_verge;
    else
        xi=high_verge;
    while(true)
    {
        iter_val++;
        xi1=xi-funct(xi)/diff_funct(xi);
        if(fabs(xi-xi1)<eps)
            break;
        xi=xi1;
    }
    return (xi+xi1)/2;
}
float Seeker_of_Roots::funct(float x)
{
    return koef_mass[0].first*sin(koef_mass[0].second*x)+koef_mass[1].first*cos(koef_mass[1].second*x)
            +koef_mass[2].first*tan(koef_mass[2].second*x)+koef_mass[3].first*log(koef_mass[3].second*x)+
            koef_mass[4].first*log10(koef_mass[4].second*x)+koef_mass[5].first*pow(x,float(2))+koef_mass[5].second*
            pow(x,float(3))+koef_mass[6].first*pow(x,float(4))+koef_mass[6].second*pow(x,float(5))+
            koef_mass[7].first*x+koef_mass[7].second;
 
}
float Seeker_of_Roots::diff_funct(float x)
{
    return koef_mass[0].first*koef_mass[0].second*cos(koef_mass[0].second*x)-
        koef_mass[1].first*koef_mass[1].second*sin(koef_mass[1].second*x)+
        koef_mass[2].first*koef_mass[2].second/pow(cos(koef_mass[2].second*x),float(2))+
        koef_mass[3].first*koef_mass[3].second/(koef_mass[3].second*x)+
        koef_mass[4].first*koef_mass[4].second/(koef_mass[4].second*x*log(float(10)))+
        2*koef_mass[5].first*x+3*koef_mass[5].second*pow(x,float(2))+
        4*koef_mass[6].first*pow(x,float(3))+5*koef_mass[6].second*pow(x,float(4))+
        koef_mass[7].first;
}
 
bool Seeker_of_Roots::sign_double_diff_funct(float x)
{
    return (-koef_mass[0].first*koef_mass[0].second*koef_mass[0].second*sin(koef_mass[0].second*x)-
        koef_mass[1].first*koef_mass[1].second*koef_mass[1].second*cos(koef_mass[1].second*x)+2*
        koef_mass[2].first*koef_mass[2].second*koef_mass[2].second*sin(koef_mass[2].second*x)/pow(cos(koef_mass[2].second*x),float(3))
        -koef_mass[3].first/pow(x,float(2))-koef_mass[4].first/(pow(x,float(2))*log(float(10)))+
        2*koef_mass[5].first+6*koef_mass[5].second*x+12*koef_mass[6].first*pow(x,float(2))+
        20*koef_mass[6].second*pow(x,float(3)) < 0 ? false:true);
}
const float Seeker_of_Roots::eps=0.0005;
using namespace std;
int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication *a=new QApplication(argc, argv);
    setlocale(LC_ALL,"rus");
    MyWindow *Window=new MyWindow;
    Window->setWindowTitle("Методы решения нелинейных уравнений");
    Window->show();
    return a->exec();
}