Основные алгоритмы компьютерной графики   БПФ   КГ   ДМ   ТПОИ   Теория сигналов

# Листинг программы на C++ (N - четное)

## fft.h

```/*
Fast Fourier Transformation
====================================================
Coded by Miroslav Voinarovsky, 2002
This source is freeware.
*/

#ifndef FFT_H_
#define FFT_H_

struct Complex;
struct ShortComplex;

/*
Fast Fourier Transformation
x: x - array of items
N: N - number of items in array. Must be odd
complement: false - normal (direct) transformation, true - reverse transformation
*/
void fft2(ShortComplex *x, int N, bool complement);

struct ShortComplex
{
double re, im;
inline void operator=(const Complex &y);
};

struct Complex
{
long double re, im;
inline void operator= (const Complex &y);
inline void operator= (const ShortComplex &y);
};

inline void ShortComplex::operator=(const Complex &y)    { re = (double)y.re; im = (double)y.im;  }
inline void Complex::operator= (const Complex &y)       { re = y.re; im = y.im; }
inline void Complex::operator= (const ShortComplex &y)  { re = y.re; im = y.im; }

#endif
```

## fft.cpp

```/*
Fast Fourier Transformation for even N
====================================================
Coded by Miroslav Voinarovsky, 2004
This source is freeware.
*/
#include "fft.h"
#include <math.h>

// This array contains values from 0 to 255 with reverse bit order
static unsigned char reverse256[]= {
0x00, 0x80, 0x40, 0xC0, 0x20, 0xA0, 0x60, 0xE0,
0x10, 0x90, 0x50, 0xD0, 0x30, 0xB0, 0x70, 0xF0,
0x08, 0x88, 0x48, 0xC8, 0x28, 0xA8, 0x68, 0xE8,
0x18, 0x98, 0x58, 0xD8, 0x38, 0xB8, 0x78, 0xF8,
0x04, 0x84, 0x44, 0xC4, 0x24, 0xA4, 0x64, 0xE4,
0x14, 0x94, 0x54, 0xD4, 0x34, 0xB4, 0x74, 0xF4,
0x0C, 0x8C, 0x4C, 0xCC, 0x2C, 0xAC, 0x6C, 0xEC,
0x1C, 0x9C, 0x5C, 0xDC, 0x3C, 0xBC, 0x7C, 0xFC,
0x02, 0x82, 0x42, 0xC2, 0x22, 0xA2, 0x62, 0xE2,
0x12, 0x92, 0x52, 0xD2, 0x32, 0xB2, 0x72, 0xF2,
0x0A, 0x8A, 0x4A, 0xCA, 0x2A, 0xAA, 0x6A, 0xEA,
0x1A, 0x9A, 0x5A, 0xDA, 0x3A, 0xBA, 0x7A, 0xFA,
0x06, 0x86, 0x46, 0xC6, 0x26, 0xA6, 0x66, 0xE6,
0x16, 0x96, 0x56, 0xD6, 0x36, 0xB6, 0x76, 0xF6,
0x0E, 0x8E, 0x4E, 0xCE, 0x2E, 0xAE, 0x6E, 0xEE,
0x1E, 0x9E, 0x5E, 0xDE, 0x3E, 0xBE, 0x7E, 0xFE,
0x01, 0x81, 0x41, 0xC1, 0x21, 0xA1, 0x61, 0xE1,
0x11, 0x91, 0x51, 0xD1, 0x31, 0xB1, 0x71, 0xF1,
0x09, 0x89, 0x49, 0xC9, 0x29, 0xA9, 0x69, 0xE9,
0x19, 0x99, 0x59, 0xD9, 0x39, 0xB9, 0x79, 0xF9,
0x05, 0x85, 0x45, 0xC5, 0x25, 0xA5, 0x65, 0xE5,
0x15, 0x95, 0x55, 0xD5, 0x35, 0xB5, 0x75, 0xF5,
0x0D, 0x8D, 0x4D, 0xCD, 0x2D, 0xAD, 0x6D, 0xED,
0x1D, 0x9D, 0x5D, 0xDD, 0x3D, 0xBD, 0x7D, 0xFD,
0x03, 0x83, 0x43, 0xC3, 0x23, 0xA3, 0x63, 0xE3,
0x13, 0x93, 0x53, 0xD3, 0x33, 0xB3, 0x73, 0xF3,
0x0B, 0x8B, 0x4B, 0xCB, 0x2B, 0xAB, 0x6B, 0xEB,
0x1B, 0x9B, 0x5B, 0xDB, 0x3B, 0xBB, 0x7B, 0xFB,
0x07, 0x87, 0x47, 0xC7, 0x27, 0xA7, 0x67, 0xE7,
0x17, 0x97, 0x57, 0xD7, 0x37, 0xB7, 0x77, 0xF7,
0x0F, 0x8F, 0x4F, 0xCF, 0x2F, 0xAF, 0x6F, 0xEF,
0x1F, 0x9F, 0x5F, 0xDF, 0x3F, 0xBF, 0x7F, 0xFF,
};

//This is minimized version of type 'complex'. All operations is inline
static long double temp;
inline void operator+=(ShortComplex &x, const Complex &y)        { x.re += (double)y.re; x.im += (double)y.im; }
inline void operator-=(ShortComplex &x, const Complex &y)        { x.re -= (double)y.re; x.im -= (double)y.im; }
inline void operator*=(Complex &x,        const Complex &y)        { temp = x.re; x.re = temp * y.re - x.im * y.im; x.im = temp * y.im + x.im * y.re; }
inline void operator*=(Complex &x,        const ShortComplex &y)    { temp = x.re; x.re = temp * y.re - x.im * y.im; x.im = temp * y.im + x.im * y.re; }
inline void operator/=(ShortComplex &x, double div)                { x.re /= div; x.im /= div; }

//This is array exp(-2*pi*j/2^n) for n= 1,...,32
//exp(-2*pi*j/2^n) = Complex( cos(2*pi/2^n), -sin(2*pi/2^n) )
static Complex W2n[32]={
{-1.00000000000000000000000000000000,  0.00000000000000000000000000000000}, // W2 calculator (copy/paste) : po, ps
{ 0.00000000000000000000000000000000, -1.00000000000000000000000000000000}, // W4: p/2=o, p/2=s
{ 0.70710678118654752440084436210485, -0.70710678118654752440084436210485}, // W8: p/4=o, p/4=s
{ 0.92387953251128675612818318939679, -0.38268343236508977172845998403040}, // p/8=o, p/8=s
{ 0.98078528040323044912618223613424, -0.19509032201612826784828486847702}, // p/16=
{ 0.99518472667219688624483695310948, -9.80171403295606019941955638886e-2}, // p/32=
{ 0.99879545620517239271477160475910, -4.90676743274180142549549769426e-2}, // p/64=
{ 0.99969881869620422011576564966617, -2.45412285229122880317345294592e-2}, // p/128=
{ 0.99992470183914454092164649119638, -1.22715382857199260794082619510e-2}, // p/256=
{ 0.99998117528260114265699043772857, -6.13588464915447535964023459037e-3}, // p/(2y9)=
{ 0.99999529380957617151158012570012, -3.06795676296597627014536549091e-3}, // p/(2y10)=
{ 0.99999882345170190992902571017153, -1.53398018628476561230369715026e-3}, // p/(2y11)=
{ 0.99999970586288221916022821773877, -7.66990318742704526938568357948e-4}, // p/(2y12)=
{ 0.99999992646571785114473148070739, -3.83495187571395589072461681181e-4}, // p/(2y13)=
{ 0.99999998161642929380834691540291, -1.91747597310703307439909561989e-4}, // p/(2y14)=
{ 0.99999999540410731289097193313961, -9.58737990959773458705172109764e-5}, // p/(2y15)=
{ 0.99999999885102682756267330779455, -4.79368996030668845490039904946e-5}, // p/(2y16)=
{ 0.99999999971275670684941397221864, -2.39684498084182187291865771650e-5}, // p/(2y17)=
{ 0.99999999992818917670977509588385, -1.19842249050697064215215615969e-5}, // p/(2y18)=
{ 0.99999999998204729417728262414778, -5.99211245264242784287971180889e-6}, // p/(2y19)=
{ 0.99999999999551182354431058417300, -2.99605622633466075045481280835e-6}, // p/(2y20)=
{ 0.99999999999887795588607701655175, -1.49802811316901122885427884615e-6}, // p/(2y21)=
{ 0.99999999999971948897151921479472, -7.49014056584715721130498566730e-7}, // p/(2y22)=
{ 0.99999999999992987224287980123973, -3.74507028292384123903169179084e-7}, // p/(2y23)=
{ 0.99999999999998246806071995015625, -1.87253514146195344868824576593e-7}, // p/(2y24)=
{ 0.99999999999999561701517998752946, -9.36267570730980827990672866808e-8}, // p/(2y25)=
{ 0.99999999999999890425379499688176, -4.68133785365490926951155181385e-8}, // p/(2y26)=
{ 0.99999999999999972606344874922040, -2.34066892682745527595054934190e-8}, // p/(2y27)=
{ 0.99999999999999993151586218730510, -1.17033446341372771812462135032e-8}, // p/(2y28)=
{ 0.99999999999999998287896554682627, -5.85167231706863869080979010083e-9}, // p/(2y29)=
{ 0.99999999999999999571974138670657, -2.92583615853431935792823046906e-9}, // p/(2y30)=
{ 0.99999999999999999892993534667664, -1.46291807926715968052953216186e-9}, // p/(2y31)=
};

#define M_2PI (6.283185307179586476925286766559)

inline void complex_mul(ShortComplex *z, const ShortComplex *z1, const Complex *z2)
{
z->re = (double)(z1->re * z2->re - z1->im * z2->im);
z->im = (double)(z1->re * z2->im + z1->im * z2->re);
}

static ShortComplex *createWstore(unsigned int L, bool complement)
{
unsigned int N, Skew, Skew2;
ShortComplex *Wstore, *Warray, *WstoreEnd;
Complex WN, *pWN;

Skew2 = L >> 1;
Wstore = new ShortComplex[Skew2];
WstoreEnd = Wstore + Skew2;
Wstore[0].re = 1.0;
Wstore[0].im = 0.0;

for(N = 4, pWN = W2n + 1, Skew = Skew2 >> 1; N <= L; N += N, pWN++, Skew2 = Skew, Skew >>= 1)
{
//WN = W(1, N) = exp(-2*pi*j/N)
WN= *pWN;
if (complement)
WN.im = -WN.im;
for(Warray = Wstore; Warray < WstoreEnd; Warray += Skew2)
complex_mul(Warray + Skew, Warray, &WN);
}
return Wstore;
}

bool fft_step(ShortComplex *x, unsigned int T, unsigned int M, const ShortComplex *Wstore)
{
unsigned int L, I, J, MI, MJ, ML, N, Nd2, k, m, Skew, mpNd2;
unsigned char *Ic = (unsigned char*) &I;
unsigned char *Jc = (unsigned char*) &J;
ShortComplex S;
const ShortComplex *Warray;
Complex Temp;

L = 1 << T;
ML = M * L;

//first interchanging
for(I = 1, MI = M; I < L - 1; I++, MI += M)
{
Jc[0] = reverse256[Ic[3]];
Jc[1] = reverse256[Ic[2]];
Jc[2] = reverse256[Ic[1]];
Jc[3] = reverse256[Ic[0]];
J >>= (32 - T);
if (I < J)
{
MJ = M * J;
S = x[MI];
x[MI] = x[MJ];
x[MJ] = S;
}
}

//main loop
for(Nd2 = M, N = M + M, Skew = L >> 1; N <= ML; Nd2 = N, N += N, Skew >>= 1)
{
for(Warray = Wstore, k = 0; k < Nd2; k += M, Warray += Skew)
{
for(m = k; m < ML; m += N)
{
Temp = *Warray;
mpNd2= m + Nd2;
Temp *= x[mpNd2];
x[mpNd2] = x[m];
x[mpNd2] -= Temp;
x[m] += Temp;
}
}
}

return true;
}

/*
x: x - array of items
N: N - number of items in array. Must be odd
complement: false - normal (direct) transformation, true - reverse transformation
*/
void fft2(ShortComplex *x, int N, bool complement)
{
int r, sL, m, rpsL, mprM, widx, step, step2, h, L, T, M;

//N is odd: decrease sequence
if (N & 1)
{
N--;
x[0].im = x[0].re = 0.0;
}

//find L, M and T
for(L = 1, T = 0; L < N && N % L == 0; L += L, T++)
{
}

if (L != N)
{
L >>= 1;
T--;
}

//find M
M = N / L;

//find rotation multipliers
ShortComplex *Wstore= createWstore(L, complement);

//make usual FFT
for (h = 0; h < M; h++)
fft_step(x + h, T, M, Wstore);

//remove multipliers
delete [] Wstore;

if (M != 1)
{
//allocate temporary array
ShortComplex *X = new ShortComplex[N];

Complex one;
long double arg;

//rotation multiplier array allocation
ShortComplex *mult = new ShortComplex[N];
ShortComplex *multEnd = mult + N;
ShortComplex *multPtr;
mult[0].re= 1.0;
mult[0].im= 0.0;

//step2 is
for(step2 = 1; step2 < N; step2 += step2)
{
}

//rotation multiplier array evaluation
for(step = step2 >> 1; step > 0; step2 = step, step >>= 1)
{
arg= (complement ? M_2PI : -M_2PI) * step / N;
one.re= cosl(arg);
one.im= sinl(arg);
for(multPtr = mult + step; multPtr < multEnd; multPtr += step2)
complex_mul(multPtr, multPtr - step, &one);
}

ShortComplex *pX;
for(pX = X, rpsL = sL = 0; sL < N; sL += L)
{
for(r = 0; r < L; r++, rpsL++, pX++)
{
mprM = r*M;
*pX = x[mprM++];
widx = rpsL;
for(m = 1; m < M; m++, mprM++, widx += rpsL)
{
if (widx >= N)
widx -= N;
one = mult[widx];
one *= x[mprM];
*pX += one;
}
}
}

delete  mult;

//copy result from temporary array and free it
for (h = 0; h < N; h++)
x[h] = X[h];
delete [] X;
}

if (complement)
{
for( h= 0; h < N; h++)
x[h] /= N;
}
}

```
Основные алгоритмы компьютерной графики   БПФ   КГ   ДМ   ТПОИ   Теория сигналов

Дядя Вова, ты - герой! Нищета, коррупция.. стабильность. Выборы 2018

ВСЕ ВИДЕО
Знаете ли Вы, что абстракция через спецификацию - это прием программирования, позволяющий абстрагироваться от процесса вычислений описанных в теле процедуры, до уровня знания того, что данная процедура делает. Это достигается путем задания спецификации, описывающей эффект ее работы, после чего смысл обращения к данной процедуре становится ясным через анализ этой спецификации, а не самого тела процедуры. Мы пользуемся абстракцией через спецификацию всякий раз, когда связываем с процедурой некий комментарий, достаточно информативный для того, чтобы иметь возможность работать без анализа тела процедуры. Абстракция через спецификацию позволяет абстрагироваться от процесса вычислений описанных в теле процедуры, до уровня знания того, что данная процедура делает. Это достигается путем задания спецификации, описывающей эффект ее работы, после чего смысл обращения к данной процедуре становится ясным через анализ этой спецификации, а не самого тела процедуры. Мы пользуемся абстракцией через спецификацию всякий раз, когда связываем с процедурой некий комментарий, достаточно информативный для того, чтобы иметь возможность работать без анализа тела процедуры.

 НОВОСТИ ФОРУМАРыцари теории эфира 20.04.2018 - 20:37: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.28.03.2018 - 18:15: СОВЕСТЬ - Conscience -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.22.03.2018 - 09:33: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.04.10.2017 - 15:26: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.04.10.2017 - 05:02: Беседка - Chatter -> "Зенит"ы с "Протон"ами будут падать - Карим_Хайдаров.03.10.2017 - 18:16: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.03.10.2017 - 07:24: ЦИТАТЫ ЧУЖИХ ФОРУМОВ - Outside Quotings -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.03.10.2017 - 05:48: Беседка - Chatter -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров.02.10.2017 - 19:04: АСТРОФИЗИКА - Astrophysics -> Апериодическая комета C/2014 Q2 Lovejoy - Карим_Хайдаров.02.10.2017 - 14:57: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.01.10.2017 - 13:58: Беседка - Chatter -> ЭПИСТОЛЯРНАЯ ФИЗИКА - Карим_Хайдаров.01.10.2017 - 07:23: СОВЕСТЬ - Conscience -> НАСАтые астропиндосы - Карим_Хайдаров.