Главная » Просмотр файлов » Arndt - Algorithms for Programmers

Arndt - Algorithms for Programmers (523138), страница 20

Файл №523138 Arndt - Algorithms for Programmers (Arndt - Algorithms for Programmers) 20 страницаArndt - Algorithms for Programmers (523138) страница 202013-09-15СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 20)

Only the sign of the basisfunctions is shown. At the blank entries the functions are zero.template <typename Type>void transposed_haar_inplace_nn(Type *f, ulong ldn){ulong n = 1UL<<ldn;for (ulong js=n; js>=2; js>>=1){for (ulong j=0, t=js>>1; j<n; j+=js, t+=js){Type x = f[j];Type y = f[t];f[j] = x + y;f[t] = x - y;}}}CHAPTER 6. THE HAAR TRANSFORM113[FXT: transposed haar inplace nn in haar/transposedhaarnn.h]template <typename Type>void inverse_transposed_haar_inplace_nn(Type *f, ulong ldn){ulong n = 1UL<<ldn;for (ulong js=2; js<=n; js<<=1){for (ulong j=0, t=js>>1; j<n; j+=js, t+=js){Type x = f[j] * 0.5;Type y = f[t] * 0.5;f[j] = x + y;f[t] = x - y;;}}}6.40:1:2:3:4:5:6:7:8:9:10:11:12:13:14:15:16:17:18:19:20:21:22:23:24:25:26:27:28:29:30:31:The reversed Haar transform[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[+ + + + + + ++ - + - + - +++++++++++++++++ + + + + + +- + - + - + ++++++++-+ + + + + + ++ - + - + - ++++++++++++++ + + + + + +- + - + - + +++++++-+ + + + ]+ - + - ]+]+- ]]]]- ]]]]]]+]+]++- ]+]+]+]+]+]+]+]+]+]+]+]+]+]+]+]+- ]Figure 6.6: Basis functions for the reversed Haar transform.

Only the sign of the non-zero entries isshown.Let Hni denote the non-normalized in-place Haar transform (haar_inplace_nn), Let Htni denote thetransposed non-normalized in-place Haar transform (transposed_haar_inplace_nn), R the revbin-CHAPTER 6. THE HAAR TRANSFORM114permutation, H̄ the reversed Haar transform and H̄t the transposed reversed Haar transform. ThenH̄H̄tH̄ −1H̄t−1====R Hni RR Htni R−1R HniR−1R Htni R(6.3)(6.4)(6.5)(6.6)Code for the reversed Haar transform:template <typename Type>void haar_rev_nn(Type *f, ulong ldn){//const ulong n = (1UL<<ldn);for (ulong ldm=ldn; ldm>=1; --ldm){const ulong m = (1UL<<ldm);const ulong mh = (m>>1);ulong r = 0;//for (ulong r=0; r<n; r+=m) // almost walsh_wak_dif2(){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 + v;f[t2] = u - v;}}}}[FXT: haar rev nn in haar/haarrevnn.h] Note that this is almost the DIF implementation for theWalsh transform (Wk implemented as walsh_wak_dif2): The only thing that changed is that the linefor (ulong r=0; r<n; r+=m) was replaced by ulong r = 0.The transposed transform is:template <typename Type>void transposed_haar_rev_nn(Type *f, ulong ldn){for (ulong ldm=1; ldm<=ldn; ++ldm){const ulong m = (1UL<<ldm);const ulong mh = (m>>1);ulong r = 0;//for (ulong r=0; r<n; r+=m) // almost walsh_wak_dit2(){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 + v;f[t2] = u - v;}}}}[FXT: transposed haar rev nn in haar/transposedhaarrevnn.h] With the identical change as abovethis is almost the DIT implementation for the Walsh transform (Wk implemented as walsh_wak_dit2).The inverse transforms aretemplate <typename Type>CHAPTER 6.

THE HAAR TRANSFORM115void inverse_haar_rev_nn(Type *f, ulong ldn){for (ulong ldm=1; ldm<=ldn; ++ldm){const ulong m = (1UL<<ldm);const ulong mh = (m>>1);ulong r = 0;//for (ulong r=0; r<n; r+=m) // almost walsh_wak_dit2(){ulong t1 = r;ulong t2 = r + mh;for (ulong j=0; j<mh; ++j, ++t1, ++t2){Type u = f[t1] * 0.5;Type v = f[t2] * 0.5;f[t1] = u + v;f[t2] = u - v;}}}}andtemplate <typename Type>void inverse_transposed_haar_rev_nn(Type *f, ulong ldn){//const ulong n = (1UL<<ldn);for (ulong ldm=ldn; ldm>=1; --ldm){const ulong m = (1UL<<ldm);const ulong mh = (m>>1);ulong r = 0;//for (ulong r=0; r<n; r+=m) // almost walsh_wak_dif2(){ulong t1 = r;ulong t2 = r + mh;for (ulong j=0; j<mh; ++j, ++t1, ++t2){Type u = f[t1] * 0.5;Type v = f[t2] * 0.5;f[t1] = u + v;f[t2] = u - v;}}}}6.56.5.1Relations between Walsh- and Haar- transformsWalsh transforms from Haar transformsA length-n Walsh transform can be obtained from one length-n Haar transform, one transform of lengthnnnn2 , two transforms of length- 4 , four transforms of length- 8 , .

. . and 4 transforms of length-2. Using thereversed Haar transform the implementation is most straightforward: A Walsh transform (Wk , the onewith the Walsh Kronecker base) can be implemented as// algorithm WH1:ulong n = 1UL<<ldn;haar_rev_nn(f, ldn);for (ulong ldk=ldn-1; ldk>0; --ldk){ulong k = 1UL << ldk;for (ulong j=k; j<n; j+=2*k) haar_rev_nn(f+j, ldk);}The idea can be drawn symbolically as in figure 6.5.1.Equivalently, one can compute Wk using the transposed version:CHAPTER 6.

THE HAAR TRANSFORMHaar transforms:H(16)AAAAAAAAaaaaaaaaAAAAaaaaAAaaAa116H(8)BBBBbbbbBBbbBbH(4)CCccCcH(2)DdWalsh(16) =^= 1*H(16) + 1*H(8) + 2*H(4) + 4*H(2)AAAAAAAAaaaaaaaaAAAAaaaaBBBBbbbbAAaaCCccBBbbCCccAaDdCcDdBbDdCcDdFigure 6.7: Symbolic description of how to build a Walsh transform from Haar transforms.Transposed Haar transforms:H(16)H(8)AaAAaaBbAAAAaaaaBBbbAAAAAAAAaaaaaaaaBBBBbbbbH(4)H(2)CcCCccDdWalsh(16) =^= 1*H(16) + 1*H(8) + 2*H(4) + 4*H(2)AaDdCcDdBbDdCcDdAAaaCCccBBbbCCccAAAAaaaaBBBBbbbbAAAAAAAAaaaaaaaaFigure 6.8: Symbolic description of how to build a Walsh transform from Haar transforms, transposedversion.// algorithm WH1T:ulong n = 1UL<<ldn;for (ulong ldk=1; ldk<ldn; ++ldk){ulong k = 1UL << ldk;for (ulong j=k; j<n; j+=2*k) transposed_haar_rev_nn(f+j, ldk);}transposed_haar_rev_nn(f, ldn);The symbolic scheme is obtained by reversing the lines in the non-transposed scheme, this is shown infigure 6.5.1.Moreover, the inverse Walsh transform (Wk−1 =1nWk ) can be computed as// algorithm WH2T:ulong n = 1UL<<ldn;inverse_transposed_haar_rev_nn(f, ldn);for (ulong ldk=ldn-1; ldk>0; --ldk){ulong k = 1UL << ldk;for (ulong j=k; j<n; j+=2*k) inverse_transposed_haar_rev_nn(f+j, ldk);}or as// algorithm WH2:ulong n = 1UL<<ldn;for (ulong ldk=1; ldk<ldn; ++ldk)CHAPTER 6.

THE HAAR TRANSFORM{ulong k = 1UL << ldk;for (ulong j=k; j<n; j+=2*k)}inverse_haar_rev_nn(f, ldn);6.5.2inverse_haar_rev_nn(f+j, ldk);Haar transforms from Walsh transformsWalsh transform:W(16)AaDdCcDdBbDdCcDdAAaaCCccBBbbCCccAAAAaaaaBBBBbbbbAAAAAAAAaaaaaaaaInverse (or transposed) Walsh transforms:W(8):W(4):W(2):BBBBbbbbCCccDdBBbbCCccCcDdBbDdCcDdAaAAaaAAAAaaaaAAAAAAAAaaaaaaaaHaar(16)=^=BBBBbbbbCCccBBbbCCccDdCcDdBbDdCcDdAaDdCcDdBbDdCcDdAAaaCCccBBbbCCccAAAAaaaaBBBBbbbbAAAAAAAAaaaaaaaaW(16) + W(8) + W(4) + W(2)Figure 6.9: Symbolic description of how to build a Haar transform from Walsh transforms.The non-normalized transposed reversed Haar transform can (up to normalization) be obtained via// algorithm HW1: transposed_haar_rev_nn(f, ldn); =^=for (ulong ldk=1; ldk<ldn; ++ldk){ulong k = 1UL << ldk;walsh_wak(f+k, ldk);}walsh_wak(f, ldn);and its inverse as// algorithm HW1I: inverse_transposed_haar_rev_nn(f, ldn); =^=walsh_wak(f, ldn);for (ulong ldk=1; ldk<ldn; ++ldk){ulong k = 1UL << ldk;walsh_wak(f+k, ldk);}The non-normalized transposed Haar transform can (again, up to normalization) be obtained via// algorithm HW2: transposed_haar_nn(f, ldn); =^=for (ulong ldk=1; ldk<ldn; ++ldk){ulong k = 1UL << ldk;117CHAPTER 6.

THE HAAR TRANSFORMwalsh_pal(f+k, ldk);}walsh_pal(f, ldn);and its inverse as// algorithm HW2I: inverse_transposed_haar_nn(f, ldn); =^=walsh_pal(f, ldn); // =^= revbin_permute(f, n); walsh_wak(f, ldn);for (ulong ldk=1; ldk<ldn; ++ldk){ulong k = 1UL << ldk;walsh_pal(f+k, ldk);}The symbolic scheme is given in figure 6.5.2.6.6Integer to integer Haar transformCode 6.1 (integer to integer Haar transform)procedure int_haar(f[], ldn)// real f[0..2**ldn-1] // input, result{n := 2**nreal g[0..n-1] // workspacefor m:=n to 2 div_step 2{mh = m/2k := 0for j=0 to m-1 step 2{x := f[j]y := f[j+1]d := x - ys := y + floor(d/2) // == floor((x+y)/2)g[k]:= sg[mh+k] := dk := k + 1}copy g[0..m-1] to f[0..m-1]m := m/2}}Omit floor() with integer types.

[FXT: haar i2i in haar/haari2i.cc]Code 6.2 (inverse integer to integer Haar transform)procedure inverse_int_haar(f[], ldn)// real f[0..2**ldn-1] // input, result{n := 2**nreal g[0..n-1] // workspacefor m:=2 to n mul_step 2{mh := m/2k := 0for j=0 to m-1 step 2{s := f[k]d := f[mh+k]y := s - floor(d/2)118CHAPTER 6. THE HAAR TRANSFORMx := dg[j]g[j+1]k := k}}+ y // == s+floor((d+1)/2):= x:= y+ 1}copy g[0..m-1] to f[0..m-1]m := m * 2[FXT: inverse haar i2i in haar/haari2i.cc]119Chapter 7Permutations7.10:1:2:3:4:5:6:7:8:9:10:11:12:13:14:15:The revbin permutation[ *[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*]]]]]]]]]]]]]]]]0:1:2:3:4:5:6:7:[ *[*[*[*[*[*[*[*]]]]]]]]0:1:2:3:[ *[*[*[*]]]]Figure 7.1: Permutation matrices of the revbin-permutation for sizes 16, 8 and 4.

The permutation isself-inverse.The procedure revbin_permute(a[], n) used in the DIF and DIT FFT algorithms rearranges the arraya[] in a way that each element ax is swapped with ax̃ , where x̃ is obtained from x by reversing its binarydigits. For example if n = 256 and x = 4310 = 001010112 then x̃ = 110101002 = 21210 . Note that x̃depends on both x and on n.7.1.1A naive versionA first implementation might look likeprocedure revbin_permute(a[], n)// a[0..n-1] input,result{for x:=0 to n-1{r := revbin(x, n)if r>x then swap(a[x], a[r])}}The condition r>x before the swap() statement makes sure that the swapping isn’t undone later whenthe loop variable x has the value of the present r. The function revbin(x, n) shall return the reversed120CHAPTER 7.

PERMUTATIONS0:1:2:3:4:5:6:7:8:9:10:11:12:13:14:15:16:17:18:19:20:21:22:23:24:25:26:27:28:29:30:31:[ *[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*[*121]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]Figure 7.2: Permutation matrix of the revbin-permutation for size 32.bits of x:function revbin(x, n){j := 0ldn := log2(n) // is an integerwhile ldn>0{j := j << 1j := j + (x & 1)x := x >> 1ldn := ldn - 1}return j}This version of the revbin_permute-routine is pretty inefficient (even if revbin() is inlined and ldn isonly computed once). Each execution of revbin() costs proportional ldn operations, giving a total ofproportional n2 log2 (n) operations (neglecting the swaps for the moment).

Характеристики

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

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
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
6309
Авторов
на СтудИзбе
313
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее