שאלת מבחן באלגוריתמים - האוניברסיטה הפתוחה 2020 - הפרד ומשול

נביט בפולינום . הציגו את כל החישובים מעל שדה המרוכבים (לרבות הקריאות הרקורסיביות) במסגרת הרצת FFT מסדר 4 (הרצת FFT על מקדמי הפולינום) (22 נק'). בדקו את תשובתכם ע"י הצבה ישירה של הערכים המתאימים בפולינום (3 נק').
העתק שאלה
שתף שאלה
סמן כחשוב
סמן כבוצע
האוניברסיטה הפתוחהמועד ב · 2020 · סמסטר א
★★★★★
הפרד ומשולרקורסיהמעקב אחר אלגוריתםהתמרת פורייה מהירה
התחילו על ידי חלוקת וקטור המקדמים של הפולינום לשני תת-וקטורים, אחד עבור המקדמים במקומות הזוגיים ואחד עבור המקדמים במקומות האי-זוגיים, והפעילו רקורסיבית את אלגוריתם ה-FFT על כל אחד מהם.
מטרתנו היא לחשב את התמרת פורייה הבדידה (DFT) של וקטור מקדמי הפולינום . וקטור המקדמים הוא . חישוב ה-DFT שקול להערכת הפולינום בשורשי היחידה מסדר 4: .

אלגוריתם FFT (Fast Fourier Transform) מבצע זאת ביעילות באמצעות גישת הפרד ומשול.

שלב 1: הפרד (Divide)
נחלק את וקטור המקדמים
לשני תת-וקטורים:
  • וקטור המקדמים במקומות הזוגיים:
  • וקטור המקדמים במקומות האי-זוגיים:


שלב 2: כבוש (Conquer) - קריאות רקורסיביות
נחשב את ה-FFT רקורסיבית עבור כל תת-וקטור. מדובר ב-DFT מסדר 2. שורשי היחידה מסדר 2 הם
.

חישוב :



לכן, .

חישוב :



לכן, .

שלב 3: אמזג (Combine)
נשלב את התוצאות מהשלב הרקורסיבי. שורשי היחידה מסדר 4 הם
.
נוסחאות השילוב עבור
הן:



עבור :



עבור :



התוצאה הסופית של ה-FFT היא הווקטור:



בדיקת התשובה
נבדוק את התוצאה על ידי הצבה ישירה של שורשי היחידה מסדר 4 בפולינום
.
  • :
. תואם ל-.
  • :
. תואם ל-.
  • :
. תואם ל-.
  • :
. תואם ל-.

הבדיקה מאשרת את נכונות התוצאה.