Главная » Просмотр файлов » Arndt - Algorithms for Programmers

Arndt - Algorithms for Programmers (523138), страница 18

Файл №523138 Arndt - Algorithms for Programmers (Arndt - Algorithms for Programmers) 18 страницаArndt - Algorithms for Programmers (523138) страница 182013-09-15СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

[FXT: slant inwalsh/slant.cc]The inverse transform is:void inverse_slant(double *f, ulong ldn)// inverse of slant(){ulong n = 1UL<<ldn;ulong ldm=ldn-2;do{ulong m = 1UL<<ldm; // m = n/4, n/2, ..., 4, 2, 1double N = m*2, N2 = N*N;double a = sqrt(3.0*N2/(4.0*N2-1.0));double b = sqrt(1.0-a*a); // == sqrt((N2-1)/(4*N2-1));for (ulong j=m; j<n-1; j+=4*m){ulong t1 = j;ulong t2 = j + m;double f1 = f[t1], f2 = f[t2];f[t1] = b * f2 + a * f1;f[t2] = a * f2 - b * f1;}}while ( ldm-- );walsh_wak(f, ldn);}A sequency ordered version of the transform can be implemented as follows:void slant_seq(double *f, ulong ldn)// sequency ordered slant transform{slant(f, ldn);ulong n = 1UL<<ldn;inverse_gray_permute(f, n);unzip_rev(f, n);revbin_permute(f, n);}This implementation could be optimized by fusing the involved permutations, cf.

[40].The inverse is trivially derived by calling the inverse operations in reversed order:void inverse_slant_seq(double *f, ulong ldn)// inverse of slant_seq(){ulong n = 1UL<<ldn;revbin_permute(f, n);zip_rev(f, n);gray_permute(f, n);inverse_slant(f, ldn);}TBD: figure: slant basis funcsCHAPTER 5. THE WALSH TRANSFORM AND ITS RELATIVES5.899The Reed-Muller transform (RMT)How to make a Reed-Muller transform out of a Walsh transform:‘Replace u+v by u and u-v by u XOR v, done.’0:1:2:3:4:5:6:7:8:9:10:11:12:13:14:15:16:17:18:19:20:21:22:23:24:25:26:27:28:29:30:31:[* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *][ ****************][* ** ** ** ** ** ** ** *][********][* * * ** * * ** * * ** * * *][********][* ** ** ** *][****][* * * * * * * ** * * * * * * *][********][* ** ** ** *][****][* * * ** * * *][****][* ** *][**][* * * * * * * * * * * * * * * *][********][* ** ** ** *][****][* * * ** * * *][****][* ** *][**][* * * * * * * *][****][* ** *][**][* * * *][**][* *][*]Figure 5.8: Basis functions for the Reed-Muller transform (RMT).

Asterisks denote positions where thefunctions are equal to one. Blank entries correspond to zero.There we go:template <typename Type>void word_reed_muller_dif2(Type *f, ulong ldn)// Reed-Muller Transform// Type must have the XOR operator.// decimation in frequency (DIF) algorithm// self-inverse{const ulong n = (1UL<<ldn);for (ulong ldm=ldn; ldm>=1; --ldm){const ulong m = (1UL<<ldm);const ulong mh = (m>>1);for (ulong r=0; r<n; r+=m){ulong t1 = r;ulong t2 = r+mh;for (ulong j=0; j<mh; ++j, ++t1, ++t2){Type u = f[t1];Type v = f[t2];f[t1] = u;f[t2] = u ^ v;}CHAPTER 5. THE WALSH TRANSFORM AND ITS RELATIVES}}100}[FXT: word reed muller dif2 in walsh/reedmuller.h].This routine is almost identical to [FXT: walsh wak dif2 in walsh/walshwak.h].

The only changes arewalshwalshreedmullerreedmullerf[t1]f[t2]f[t1]f[t2]====u + v;u - v;u;u ^ v;The decimation in time algorithm can be obtained from [FXT: walsh wak dit2 in walsh/walshwak.h]by the very same changes.As given, the transforms work word-wise, if the bit-wise transform is wanted usetemplate <typename Type>inline void bit_reed_muller(Type *f, ulong ldn){word_reed_muller_dif2(f, ldn);ulong n = 1UL << ldn;for (ulong k=0; k<n; ++k) f[k] = yellow_code(f[k]);}The yellow_code (see section 8.23) can also be applied before the main loop. In fact, the yellow code isthe Reed-Muller transform (RMT) on a binary word.The other ‘color-transforms’ of section 8.23 lead to variants of the RMT, the blue-code gives anotherself-inverse transform, the red-code and the cyan-code give transforms R and C so thatRRRCCCRC===idR−1 = R R = CidC −1 = C C = RC R = id(5.40)(5.41)(5.42)In fact, all relations given in the referenced section hold.As can be seen from the ‘atomic’ matrices (relations 8.40 .

. . 8.43) the four transforms corresponding tothe ‘color-codes’ are obtained byWalsh:B:Y:R:C:f[t1]f[t1]f[t1]f[t1]f[t1]=====u + v;u ^ v;u;v;u ^ v;f[t2]f[t2]f[t2]f[t2]f[t2]=====u - v;v;u ^ v;u ^ v;u;(Reed-Muller transform)The blue-code equivalent leads to a basis that is obtained by transposing the shown one, the red- andcyan- variants are the mutually inversered11111111111111111.1.1.1.1.1.1.1.11..11..11..11..1...1...1...1...1111....1111....1.1.....1.1.....11......11......1.......1.......11111111........1.1.1.1.........11..11..........1...1...........1111............1.1.............11..............1...............cyan...............1..............11.............1.1............1111...........1...1..........11..11.........1.1.1.1........11111111.......1.......1......11......11.....1.1.....1.1....1111....1111...1...1...1...1..11..11..11..11.1.1.1.1.1.1.1.11111111111111111CHAPTER 5.

THE WALSH TRANSFORM AND ITS RELATIVES101The symbolic powering idea from section 8.23 leads to transforms with bases (using eight element arrays):1........1........1........1........1........1........1........1x=01...1....1...1....1...1....1...1....1........1........1........1x=11.1......1.1......1........1........1.1......1.1......1........1x=21.1.1.1..1.1.1.1..1...1....1...1....1.1......1.1......1........1x=311.......1........11.......1........11.......1........11.......1x=411..11...1...1....11..11...1...1....11.......1........11.......1x=51111.....1.1......11.......1........1111.....1.1......11.......1x=611111111.1.1.1.1..11..11...1...1....1111.....1.1......11.......1x=7[FXT: file demo/bitxtransforms-demo.cc] gives the list for 32-bit words.[FXT: file aux1/wordgray.h] contains some functions that are the Gray code equivalents for GF (2n ):template <typename Type>void word_gray(Type *f, ulong ldn){ulong n = 1UL<<ldn;for (ulong k=0; k<n-1; ++k) f[k] ^= f[k+1];}template <typename Type>void inverse_word_gray(Type *f, ulong ldn){ulong n = 1UL<<ldn;for (ulong s=1; s<n; s*=2){// word_gray ** s:for (ulong k=0, j=k+s; j<n; ++k,++j)}}f[k] ^= f[j];As one might suspect, these are related to the Reed-Muller transform.

Writing Y (‘yellow’) for the RMT,g for the word- Gray code and Sk for the cyclic shift by k words (word zero is moved to position k) onehasY S+1 YY S−1 YY Sk Y===gg −1gk(5.43)(5.44)(5.45)These are exactly the relations 8.32 given on page 196 for the bit-wise transforms.For k >= 0 the operator Sk corresponds to the shift toward element zero (use [FXT: rotate sgn inperm/rotate.h]).The power of the word-wise Gray code is perfectly equivalent to the bit-wise version:template <typename Type>void word_gray_pow(Type *f, ulong ldn, ulong x){ulong n = 1UL<<ldn;x &= (n-1); // modulo nfor (ulong s=1; s<n; s*=2){if ( x & 1){// word_gray ** s:for (ulong k=0, j=k+s; j<n; ++k,++j)}x >>= 1;}}f[k] ^= f[j];With e be the green code operator, then for the ‘blue-variant’:B S+1 BB S−1 B==e−1e(5.46)(5.47)B Sk B=e−k(5.48)CHAPTER 5.

THE WALSH TRANSFORM AND ITS RELATIVES102Further,C Sk RC ek R==ekSk(5.49)(5.50)The transforms as Kronecker products (all operations are modulo two):·B2=·Y2=·R2=·C2=1011110101111110¸log2 (n)Bn =OB2(5.51)Y2(5.52)k=1¸log2 (n)Yn =Ok=1¸log2 (n)Rn =OR2(5.53)C2(5.54)k=1¸log2 (n)Cn =Ok=1A function that computes the k-th base function of the word-wise transform istemplate <typename Type>inline void word_reed_muller_basefunc(Type *f, ulong n, ulong k){for (ulong i=0; i<n; ++i){ulong x = (n-1-i) & (k);f[i] = ( 0==x ? +1 : 0 );}}[FXT: word reed muller basefunc in walsh/reedmuller.h]5.9The arithmetic transformHow to make a arithmetic transform out of a Walsh transform:‘Forward: replace u+v by u and u-v by v-u. Backward: replace u+v by u and u-v by u+v.’On to the code:template <typename Type>void arith_transform_plus(Type *f, ulong ldn)// Arithmetic Transform// Decimation In Frequency (DIF) algorithm{const ulong n = (1UL<<ldn);for (ulong ldm=ldn; ldm>=1; --ldm){const ulong m = (1UL<<ldm);const ulong mh = (m>>1);for (ulong r=0; r<n; r+=m){ulong t1 = r;ulong t2 = r+mh;for (ulong j=0; j<mh; ++j, ++t1, ++t2){Type u = f[t1];Type v = f[t2];f[t1] = u;f[t2] = u + v;CHAPTER 5.

THE WALSH TRANSFORM AND ITS RELATIVES0:1:2:3:4:5:6:7:8:9:10:11:12:13:14:15:16:17:18:19:20:21:22:23:24:25:26:27:28:29:30:31:[ + - - + - + + - - + + - + - - + - + + - + - - + + - - + - + + [++++++++[+ - +- ++ - ++ + - +[++++[+ - - +- + + - + + + - - +[++++[+ - +- ++ [++[+ - - + - + + - + + - + - - +[++++[+ - +- ++ [++[+ - - +- + + [++[+ - +[+[+ - - + - + + - - + + - + - - +[++++[+ - +- ++ [++[+ - - +- + + [++[+ - +[+[+ - - + - + + [++[+ - +[+[+ - - +[+[+ [+103]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]Figure 5.9: Basis functions for the Arithmetic transform (A− , the one with the minus sign). The valuesare ±1, blank entries denote 0.}}}}andtemplate <typename Type>void arith_transform_minus(Type *f, ulong ldn)// Inverse of arith_transform_plus{-- snip -f[t1] = u;f[t2] = v - u;-- snip -}The length-2 transforms can be written as·¸·¸·¸+1 0aa+A2 v ==+1 +1ba+b·¸·¸·¸+1 0aa−A2 v ==−1 +1bb−a(5.55)(5.56)That the one with the minus is called the forward transform is tradition.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
1,52 Mb
Тип материала
Учебное заведение
Неизвестно

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6314
Авторов
на СтудИзбе
312
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее