SimpleLinearInterpolation.java

package heyingzhe;

public class SimpleLinearInterpolation {

    // 计算欧氏距离
    public static double euclideanDistance(double x1, double y1, double x2, double y2) {
        return Math.sqrt(Math.pow(x2 - x1, 2) + Math.pow(y2 - y1, 2));
    }

    // 线性插值，计算目标点 (x, y) 的值
    public static double linearInterpolate(double x, double y, double x1, double y1, double z1,
                                           double x2, double y2, double z2) {
        // 计算权重
        double d1 = euclideanDistance(x, y, x1, y1);
        double d2 = euclideanDistance(x, y, x2, y2);

        // 使用反距离加权法进行线性插值
        return (z1 / d1 + z2 / d2) / (1 / d1 + 1 / d2);
    }

    // 对网格进行线性插值
    public static double[][] linearInterpolationGrid(double[][] grid) {
        int rows = grid.length;
        int cols = grid[0].length;

        // 遍历网格，插值所有零值
        for (int i = 0; i < rows; i++) {
            for (int j = 0; j < cols; j++) {
                if (grid[i][j] == 0.0) {
                    // 查找周围的四个已知点（上下左右）
                    if (i > 0 && i < rows - 1 && j > 0 && j < cols - 1) {
                        double f1 = grid[i-1][j]; // 左边
                        double f2 = grid[i+1][j]; // 右边
                        double f3 = grid[i][j-1]; // 上面
                        double f4 = grid[i][j+1]; // 下面

                        // 对于目标点 (i, j)，计算线性插值
                        double z = linearInterpolate(i, j, i-1, j, f1, i+1, j, f2);
                        double z2 = linearInterpolate(i, j, i, j-1, f3, i, j+1, f4);

                        // 对这两个方向的插值结果进行平均（可以根据需求选择不同的合成方法）
                        grid[i][j] = (z + z2) / 2.0;
                    }
                }
            }
        }
        return grid;
    }

    // 打印二维数组
    public static void printGrid(double[][] grid) {
        for (int i = 0; i < grid.length; i++) {
            for (int j = 0; j < grid[i].length; j++) {
                System.out.printf("%.2f ", grid[i][j]);
            }
            System.out.println();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 示例数据
        double[][] grid = new double[10][10]; // 创建一个10x10的网格
        // 给部分网格赋值降雨量数据
        grid[2][2] = 5.0;
        grid[5][5] = 10.0;
        grid[7][8] = 3.0;

        // 打印原始网格
        System.out.println("原始网格：");
        printGrid(grid);

        // 进行线性插值
        double[][] interpolatedGrid = linearInterpolationGrid(grid);

        // 输出插值后的网格
        System.out.println("\n插值后的网格：");
        printGrid(interpolatedGrid);
    }
}