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C++ FFT算法简介
2023-07-08 08:17:42 深夜i     --     --
C++ FFT算法 简介

C++ FFT(快速傅里叶变换)算法是一种高效的方法,用于将一个函数从时间域转换到频率域。在数字信号处理中,FFT算法是一种十分常用的算法,它可以将任意长度的离散序列转换为同样长度的复数序列,这种算法的复杂度为O(n log n)。

FFT算法的实现需要使用复数运算,C++标准库提供了complex库用于支持复数运算,因此能够方便地实现FFT算法。可以使用递归或迭代的方法来实现FFT算法,下面是迭代版本的C++代码:


#include<cmath>

#include<complex>

const double PI = acos(-1);

void FFT(std::vector<std::complex<double>>& a, bool invert) {

  int n = a.size();

  for (int i = 1, j = 0; i < n; i++) {

    int bit = n >> 1;

    for (; j >= bit; bit >>= 1) j -= bit;

    j += bit;

    if (i < j) std::swap(a[i], a[j]);

  }

  for (int len = 2; len <= n; len <<= 1) {

    double ang = 2 * PI / len * (invert ? -1 : 1);

    std::complex<double> wlen(cos(ang), sin(ang));

    for (int i = 0; i < n; i += len) {

      std::complex<double> w(1);

      for (int j = 0; j < len / 2; j++) {

        std::complex<double> u = a[i + j], v = a[i + j + len / 2] * w;

        a[i + j] = u + v;

        a[i + j + len / 2] = u - v;

        w *= wlen;

      }

    }

  }

  if (invert){

    for (int i = 0; i < n; i++)

      a[i] /= n;

  }

}

该代码中,std::complex 用于存储复数,FFT函数使用变量invert进行判断,判断进行正向FFT变换或反向FFT变换,通过计算angle确定每个分段的角度,使用wlen进行变换分段处理。

FFT算法在数字信号处理中广泛应用,具有极高的效率和应用场景。使用C++实现FFT算法,不仅方便了程序员的开发工作,同时也提供了新的思路和方法,为相应的研究领域提供了更精细的解决办法。

  
  

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