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C++实现快速傅里叶算法
2023-07-04 03:51:40 深夜i     --     --
C++ 快速傅里叶算法 实现

快速傅里叶算法(Fast Fourier Transform, FFT)是一种高效的计算离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform, DFT)的算法,它可以在O(NlogN)的时间复杂度内完成DFT计算,相对于传统的DFT算法,FFT算法速度要快得多。

C++是一门常用的编程语言,它支持多种算法和数据结构,包括FFT算法。在C++中,有两种常用的FFT库:FFTWT和FFTW,其中FFTW是最流行的FFT库之一,它提供了一系列高效的FFT算法以及相应的接口,方便使用者进行快速傅里叶变换计算。

通过FFTW库,我们可以很容易地实现FFT算法。首先需要在代码中引入FFTW头文件,并使用FFTW库中的函数来构建离散傅里叶变换对象(Plan)。接下来,我们可以使用这个离散傅里叶变换对象来进行FFT计算。

假设我们有一个长度为N的数据序列x[],我们可以使用FFTW库将其进行FFT变换。具体的代码实现如下:

  #include

  #include

  using namespace std;

  int main()

  {

    int N = 4; // 数据序列的长度

    double* x = new double[N]; // 数据序列

    fftw_complex* y = new fftw_complex[N]; // 存储FFT结果

    fftw_plan plan = fftw_plan_dft_r2c_1d(N, x, y, FFTW_ESTIMATE); // 建立离散傅里叶变换对象

    fftw_execute(plan); // 执行FFT计算

    for(int i = 0; i < N; i++)

    {

      cout << y[i][0] << "+" << y[i][1] << "i" << endl; // 输出FFT结果

    }

    fftw_destroy_plan(plan); // 销毁离散傅里叶变换对象

    delete[] x;

    delete[] y;

    return 0;

  }

上述代码中,fftw_plan_dft_r2c_1d()函数用于建立离散傅里叶变换对象,它接收四个参数:数据序列长度N、数据序列x[]、存储FFT结果的数组y[]、和计算FFT的标志(在本例中使用FFT_ESTIMATE)。fftw_execute()函数用于执行FFT计算,它接受一个离散傅里叶变换对象作为参数,计算结果存储在y[]数组中。最后,我们可以使用for循环输出FFT结果,然后销毁离散傅里叶变换对象,并释放内存。

总体而言,使用C++实现快速傅里叶算法并不难,只需要学会如何使用FFTW库,以及它提供的相关函数。掌握了这些知识后,我们就可以使用FFT算法来加速信号处理、图像处理、音频处理等应用程序的计算速度。

  
  

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