常見演算法-多項式計算 1
阿新 • • 發佈:2018-11-12
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最近在學演算法,做做筆記,便於以後溫習。
學習資源:《常用演算法程式集》
一。多項式求值
1.一維多項式
問題描述:計算形如
的多項式在指定點x處的函式值。
問題分析:首先,將多項式表述成如下巢狀形式:
然後從裡往外一層一層地進行計算。其遞推計算公式如下:
最後得到的u即多項式值。
下面,通過程式碼計算此多項式:
#include <stdio.h>/* polynome_one函式介紹 功能:計算並返回一維多項式在指定點x處的函式值 引數: int n:多項式的項數 double x:指定的自變數的值 double *modulus_array:存放n-1次多項式的n個係數的陣列 */ double polynome_one(int n, double x, double *modulus_array){ int i; double result_; //利用推匯出的遞推公式進行計算 result_ = modulus_array[n-1]; for (i=n-2; i>=0; i--) { result_ = result_ * x + modulus_array[i]; } return result_; //返回多項式值}int main(){ int i; double modulus_array[7] = {-20.0, 7.0, -7.0, 1.0, 3.0, -5.0, 2.0}; //初始化係數陣列 double x[6] = {0.9, -0.9, 1.1, -1.1, 1.3, -1.3}; //初始化自變數x陣列 for (i=0; i<=5; i++) //列印每次x對應的結果。 { printf("x(%d) = %5.2lf p(x(%d)) = %13.7e\n", i, x[i], i, polynome_one(7, x[i], modulus_array)); } return 0;}//注:%e 是表示輸出的數字以科學計數顯示 如:7.234568e+003(即 7.234568*10^(+003) )/* ****************結果******************* x(0) = 0.90 p(x(0)) = -1.8562268e+01 x(1) = -0.90 p(x(1)) = -2.6715368e+01 x(2) = 1.10 p(x(2)) = -1.9556128e+01 x(3) = -1.10 p(x(3)) = -2.1513028e+01 x(4) = 1.30 p(x(4)) = -2.0875732e+01 x(5) = -1.30 p(x(5)) = -6.3404320e+00*/
2.二維多項式
問題描述: 計算形如的二維多項式在給定點(x,y)處的函式值
問題分析: 將二維多項式變形如下:
令:
則計算si的遞推公式如下:
最後計算得到的u即si
最後再將所有的si累加,即可得到最後的解。
下面通過程式碼計算此多項式
其中,係數矩陣為:
#include <stdio.h>/* polynome_two函式介紹 功能:計算並返回二維多項式在指定點x處的函式值 引數: int n:自變數y的最高次數為n-1 int m:自變數x的最高次數為m-1 double x:指定的自變數x的值 double y:指定的自變數y的值 double *modulus_array:存放二維多項式的係數 */double polynome_two(double *modulus_array, int m, int n, double x, double y){ int i, j; double result_, each_si, now_xi; result_ = 0.0; now_xi = 1.0; for (i=0; i<=m-1; i++) { each_si = modulus_array[i*n+n-1] * now_xi; for (j=n-2; j>=0; j--) { each_si = each_si * y + modulus_array[i*n+j] * now_xi; } result_ += each_si; now_xi = now_xi * x; } return result_;}int main(){ double result_; double modulus_array[4][5] = {{1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0}, {6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0}, {11.0, 12.0, 13.0, 14.0, 15.0}, {16.0, 17.0, 18.0, 19.0, 20.0}}; result_ = polynome_two(modulus_array, 4, 5, 0.6, -1.3); printf("p(0.6, -1.3) = %13.7e\n", result_); }//注:%e 是表示輸出的數字以科學計數顯示 如:7.234568e+003(即 7.234568*10^(+003) )/* ****************結果*******************
p(0.6, -1.3) = 3.9665544e+01
*/3.複數多項式
問題描述:計算形如
的複數多項式在給定複數z時的值。
問題分析:和上面的多項式分析一樣,巢狀進行,就不多重複了。關鍵在於cmul對每組複數相乘的計算過程。
下面通過程式碼,計算
在z=1+j時的函式值
#include <stdio.h>/* cuml函式介紹 功能:計算兩個複數乘積 即(a+bj)*(c+dj) = e+fj 引數: 對應複數中的各個值 結果: 對e,f分別計算求得值*/void cmul(double a, double b, double c, double d, double *e, double *f){ double p, q, s; p = a * c; q = b * d; s = (a+b) * (c+d); *e = p - q; *f = s - p - q;}/* polynome_z函式介紹 功能:計算複數多項式在給定複數z(x+yj)時的函式值 引數: double *modulus_r: 存放多項式的實部 double *modulus_r: 存放多項式的虛部 double x: 給定複數z的實部 double y: 給定複數z的虛部 double *u: 返回多項式值的實部 double *v: 返回多項式值的虛部 */void polynome_z(double *modulus_r, double *modulus_i, int n, double x, double y, double *u, double *v){ int i; double now_r, now_i; double p, q; now_r = modulus_r[n-1]; now_i = modulus_i[n-1]; for (i=n-2; i>=0; i--) { cmul(now_r, now_i, x, y, &p, &q); now_r = p + modulus_r[i]; now_i = q + modulus_i[i]; } *u = now_r; *v = now_i;}int main(){ double x, y, u, v; double modulus_r[4] = {2.0, 2.0, 1.0, 2.0}; double modulus_i[4] = {1.0, 1.0, 1.0, 2.0}; x = 1.0; y = 1.0; polynome_z(modulus_r, modulus_i, 4, x, y, &u, &v); printf("p(1.0+j) = %10.7lf+%10.7lfj", u, v); }//注:%e 是表示輸出的數字以科學計數顯示 如:7.234568e+003(即 7.234568*10^(+003) )//計算結果: p(1.0+j) = -7.0000000+ 6.0000000j
二。多項式乘法
1.多項式相乘(實數)
演算法本身沒什麼難度,兩個迴圈,遍歷p,q兩個多項式各個項的係數相乘,所得結果加到對應結果項上。
下面通過程式碼計算
#include <stdio.h>/* ***********polynome_mul函式功能介紹*************//* 函式功能:計算兩個多項式相乘 *//* 引數說明:*polynome_first,第一個多項式係數陣列 *//* *polynome_second,第二個多項式係數陣列 *//* *polynome_result,相乘結果多項式係數陣列 *//* num_first,num_second,num_result分別對應多項式項數*//* ******************************************** */void polynome_mul(double *polynome_first, double *polynome_second, double *polynome_result, int num_first, int num_second, int num_result){ int i, j; for (i=0; i<num_result; i++) //先初始化為0,(下面加法要用到,不初始化出錯) { polynome_result[i] = 0.0; } for (i=0; i<num_first; i++) { for (j=0; j<num_second; j++) //S(i+j) = S(i+j) + P(i)*p(j) 演算法核心 { polynome_result[i+j] = polynome_result[i+j] + polynome_first[i] * polynome_second[j]; } }}int main(){ int i; double polynome_first[6] = {4.0, -6.0, 5.0, 2.0, -1.0, 3.0}; double polynome_second[4] = {2.0, 3.0, -6.0, 2.0}; double polynome_result[9]; // 6+4-1 polynome_mul(polynome_first, polynome_second, polynome_result, 6, 4, 9); for (i=0; i<9; i++) { printf("S(%d) = %13.7e\n", i, polynome_result[i]); //列印結果為各個項的係數 }}//注:%e 是表示輸出的數字以科學計數顯示 如:7.234568e+003(即 7.234568*10^(+003) )/*計算結果: S(0) = 8.0000000e+00 S(1) = 0.0000000e+00 S(2) = -3.2000000e+01 S(3) = 6.3000000e+01 S(4) = -3.8000000e+01 S(5) = 1.0000000e+00 S(6) = 1.9000000e+01 S(7) = -2.0000000e+01 S(8) = 6.0000000e+00 */