java语言实现插值法计算库容量相关信息

插值法计算库容相关信息，是常见的业务之一，用Float数组数据的形式分别输入原始数据的X值和Y值，随后输入需要预测数值的数据，随即以数组的形式输出数据，今天我们分析测试一下：

1、业务逻辑概述

寻找最接近的两个点：遍历xianYouShuJuYi列表，找到与输入值inputValue最接近的两个x值及其索引位置。

2、插值计算

使用线性插值公式：

如果两个索引值相同，直接返回第一个y值。 

3、更新数据

如果输入值不在已有数据中，则将inputValue和计算出的结果添加到数据列表中。

4、结果校验

如果计算结果为NaN（非数字），则返回0.00f；否则返回计算出的结果。

5、核心测试代码

public static float ydChaZhi(float inputValue, List<Float> liShiShuJuRz, List<Float> liShiShuJuW) {

        // 定义用于存储插值计算所需的临时变量
        float firstxValue;  // 第一个x值
        float secondxValue; // 第二个x值
        float firstyValue;  // 第一个y值
        float secondyValue; // 第二个y值
        float outputValue;  // 输出的插值结果

        // 初始化差值变量，存储输入值与已有数据之间的差值
        Float chaZhiYi = null; // 用于保存距离最接近的x值之间的差值
        Float chaZhiEr = null; // 用于保存第二接近的x值之间的差值

        // 用于存储找到的两个最接近输入值的索引位置
        int chaZhiWeiZhiYi = 0;
        int chaZhiWeiZhiEr = 0;

        // 遍历现有的x数据，找到与输入值最接近的x值及其索引位置
        for (int i = 0; i < liShiShuJuRz.size(); i++) {
            firstxValue = liShiShuJuRz.get(i);  // 获取当前的x值
            if (chaZhiYi == null) {
                // 初始化chaZhiYi，保存第一个差值及其索引位置
                chaZhiYi = Math.abs(inputValue - firstxValue);
                chaZhiWeiZhiYi = i;
            } else if (Math.abs(inputValue - firstxValue) <= chaZhiYi) {
                // 更新最接近的差值和索引位置
                chaZhiYi = Math.abs(inputValue - firstxValue);
                chaZhiWeiZhiYi = i;
            }
        }

        // 遍历现有的x数据，找到与输入值第二接近的x值及其索引位置
        for (int j = 0; j < liShiShuJuRz.size(); j++) {
            secondxValue = liShiShuJuRz.get(j);  // 获取当前的x值
            if (chaZhiEr == null) {
                chaZhiEr = chaZhiYi;  // 初始化chaZhiEr为第一个最小差值
            }
            // 如果找到的x值与第一个最接近的x值不同，并且差值更小，则更新
            if (Math.abs(inputValue - secondxValue) < chaZhiEr &&
                    secondxValue != liShiShuJuRz.get(chaZhiWeiZhiYi)) {
                chaZhiEr = Math.abs(inputValue - secondxValue);
                chaZhiWeiZhiEr = j;
            }
        }

        // 获取最接近的两个x值和对应的y值
        firstyValue = liShiShuJuW.get(chaZhiWeiZhiYi);
        secondyValue = liShiShuJuW.get(chaZhiWeiZhiEr);
        firstxValue = liShiShuJuRz.get(chaZhiWeiZhiYi);
        secondxValue = liShiShuJuRz.get(chaZhiWeiZhiEr);

        // 插值计算：使用线性插值公式计算输出值
        outputValue = (chaZhiWeiZhiYi == chaZhiWeiZhiEr)
                ? firstyValue  // 如果两个索引相同，则直接返回对应的y值
                : firstyValue + (secondyValue - firstyValue) *
                (inputValue - firstxValue) / (secondxValue - firstxValue);

        // 如果输入值不在已有数据中，将输入值和计算出的结果加入列表
        if (inputValue != firstxValue) {
            liShiShuJuRz.add(inputValue);
            liShiShuJuW.add(outputValue);
        }

        // 检查计算结果是否为NaN（非法数值），如果是，则返回0.00f，否则返回结果
        if (Float.isNaN(outputValue)) {
            return 0.00f;
        } else {
            return outputValue;
        }
    }

6、main方法测试

public static void main(String[] args) {
        //库水位
        List<Float> x = new ArrayList<>(Arrays.asList(
                114.0f,
                115.0f,
                116.0f,
                117.0f,
                118.0f,
                119.0f,
                120.0f,
                121.0f,
                122.0f,
                123.0f,
                124.0f,
                135.0f

        ));
        //水量
        List<Float> y = new ArrayList<>(Arrays.asList(
                0.18f,
                1.39f,
                4.67f,
                8.88f,
                13.53f,
                19.88f,
                26.22f,
                34.78f,
                45.28f,
                57.04f,
                70.55f,
                85.87f

        ));
        System.out.println(ydChaZhi(122.9f,x,y));//测试数据
    }

注意事项：
该代码默认输入值是浮点数，如果数据类型不一致可能导致错误。
若xianYouShuJuYi列表中没有足够的数据点或存在重复数据，可能会出现插值异常。

到此，插值法计算库容量相关信息分享完毕，下期更加精彩，敬请期待！