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:
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 .
הבדיקה מאשרת את נכונות התוצאה.
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 .
- :
- :
- :
- :
הבדיקה מאשרת את נכונות התוצאה.