快速傅里叶变换（FFT）详解

快速傅里叶变换（FFT）详解

　　（这是我第一次写博，不喜勿喷...r）

　　关于FFT已经听闻已久了，这次终于有机会在Function2的介绍下来了解一下FFT了。

　　快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation)简称FFT。在各大OI竞赛中也常有用到，也是一个十分优秀的可以装逼的好算法

　　在这篇blog中，有大量数学推导，因为我懒得写公式（好复杂，逃），所以用图片代替了╮(╯▽╰)╭，如有不适，望见谅（逃~~）。

 基础知识：

多项式的度数：

多项式的线性空间

系数表达

向量的卷积

 

分治乘法（如果你急着和MM约会或机房要关门了，那跳过也无妨）

点值表达

 

插值

 

点值计算分析

 单位复数根

 

单位复数根的性质

1. 消去引理

　　　　

　　2.折半引理

　　　　

　　3.求和引理

　　　　

铺垫都铺完了，让我们一起进入DFT,FFT,IDFT的美妙世界吧！

离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform 简称DFT）

 快速傅里叶变换（FFT）（终于等到你~~）

逆离散傅里叶变换（Inverse Discrete Fourier Transform 简称IDFT）

 FFT的迭代实现

我们类似于需要像这样实现FFT：

知识点终于讲完了，接下来我们就要开始写板子了

板子题：uoj #34

代码附上~~

 1 #include<cstdio>
 2 #include<iostream>
 3 #include<cmath>
 4 #include<cstring>
 5 #include<algorithm>
 6 #include<cstdlib>
 7 using namespace std;
 8 const int mod=1e9+7;
 9 const double pi=acos(-1);
10 struct cn
11 {
12     double x,y;
13     cn (double x=0,double y=0):x(x),y(y) {}
14 }a[300005],b[300005],c[300005];
15 cn operator + (const cn &a,const cn &b) {return cn(a.x+b.x,a.y+b.y);}
16 cn operator - (const cn &a,const cn &b) {return cn(a.x-b.x,a.y-b.y);}
17 cn operator * (const cn &a,const cn &b) {return cn(a.x*b.x-a.y*b.y,a.x*b.y+a.y*b.x);}
18 void fft(cn a[],int n,int l,int f)                                   
19 {                                                                                
20     int rev[n+5];
21     rev[0]=0;
22     for (int i=1; i<n; i++){
23         rev[i]=(rev[i>>1]>>1)|((i&1)<<l-1);
24         if (i<rev[i]) swap(a[i],a[rev[i]]);
25     }
26     for (int i=1; i<n; i<<=1){
27         cn wi(cos(pi/i),f*sin(pi/i));
28         for (int j=0; j<n; j+=i*2){
29             cn w(1,0);
30             for (int k=0; k<i; k++){
31                 cn x=a[j+k],y=w*a[j+k+i];
32                 a[j+k]=x+y;
33                 a[j+k+i]=x-y;
34                 w=w*wi;
35             }
36         }
37     }
38     if (f==-1)
39         for (int i=0; i<n; i++){
40             a[i].x/=n; a[i].y/=n;
41         }
42 }
43 int main()
44 {
45     int n,m;
46     scanf("%d%d",&n,&m); n++; m++;
47     for (int i=0; i<n; i++) scanf("%lf",&a[i].x);
48     for (int i=0; i<m; i++) scanf("%lf",&b[i].x);
49     int l=0,N=1;
50     while (N<n+m-1) N<<=1,l++;
51     fft(a,N,l,1);
52     fft(b,N,l,1);
53     for (int i=0; i<N; i++) c[i]=a[i]*b[i];
54     fft(c,N,l,-1);
55     for (int i=0; i<n+m-1; i++) printf("%d ",(int)(c[i].x+0.5));
56     return 0;
57 }

鸣谢：LLX大佬