国产的GPT知多少--通义千问

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 楼主| 发表于 2023-8-15 09:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
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问题:帮我用C语言写一个FFT。
通义千问:以下是一个基于C语言的FFT实现,用于计算一个长度为N的复数序列的FFT。

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <complex.h>

  3. #define PI 3.14159265358979323846

  4. // 定义复数结构体
  5. typedef struct {
  6.     double real;
  7.     double imaginary;
  8. } Complex;

  9. // 计算两个复数的加法
  10. Complex operator+(Complex a, Complex b) {
  11.     Complex c;
  12.     c.real = a.real + b.real;
  13.     c.imaginary = a.imaginary + b.imaginary;
  14.     return c;
  15. }

  16. // 计算两个复数的减法
  17. Complex operator-(Complex a, Complex b) {
  18.     Complex c;
  19.     c.real = a.real - b.real;
  20.     c.imaginary = a.imaginary - b.imaginary;
  21.     return c;
  22. }

  23. // 计算两个复数的乘法
  24. Complex operator*(Complex a, Complex b) {
  25.     Complex c;
  26.     c.real = a.real * b.real - a.imaginary * b.imaginary;
  27.     c.imaginary = a.real * b.imaginary + a.imaginary * b.real;
  28.     return c;
  29. }

  30. // 计算复数的模
  31. double abs(Complex a) {
  32.     return sqrt(a.real * a.real + a.imaginary * a.imaginary);
  33. }

  34. // 计算复数的辐角
  35. double angle(Complex a) {
  36.     return atan2(a.imaginary, a.real);
  37. }

  38. // FFT算法
  39. void fft(Complex *a, int n, int inverse) {
  40.     int i, j, k;
  41.     Complex w, w0, w1, w2, w3;

  42.     // Bit-reverse permutation
  43.     for (i = 1, j = 0; i < n; ++i) {
  44.         if (i > j) {
  45.             Complex temp = a[i];
  46.             a[i] = a[j];
  47.             a[j] = temp;
  48.         }
  49.         k = n >> 1;
  50.         while (k >= 2 && j >= k) {
  51.             j -= k;
  52.             k >>= 1;
  53.         }
  54.         j += k;
  55.     }

  56.     // Power-of-2 FFT
  57.     for (int len = 2; len <= n; len <<= 1) {
  58.         double angle = 2 * PI / len * inverse;
  59.         Complex wlen(cos(angle), sin(angle));
  60.         for (i = 0; i < n; i += len) {
  61.             w = 1;
  62.             for (j = 0; j < len / 2; ++j) {
  63.                 w1 = w * a[i + j + len / 2];
  64.                 w2 = w * a[i + j];
  65.                 a[i + j] = w1 + w2;
  66.                 a[i + j + len / 2] = w1 - w2;
  67.                 w *= wlen;
  68.             }
  69.         }
  70.     }

  71.     // Bit-reverse permutation
  72.     for (i = 1, j = 0; i < n; ++i) {
  73.         if (i > j) {
  74.             Complex temp = a[i];
  75.             a[i] = a[j];
  76.             a[j] = temp;
  77.         }
  78.         k = n >> 1;
  79.         while (k >= 2 && j >= k) {
  80.             j -= k;
  81.             k >>= 1;
  82.         }
  83.         j += k;
  84.     }
  85. }

  86. // 计算复数序列的IFFT
  87. void ifft(Complex *a, int n) {
  88.     fft(a, n, 1);
  89.     for (int i = 0; i < n; ++i) {
  90.         a[i].real /= n;
  91.         a[i].imaginary /= n;
  92.     }
  93. }

  94. int main() {
  95.     int n = 8;
  96.     Complex a[n] = { {0, 1}, {2, 3}, {4, 5}, {6, 7}, {8, 9}, {10, 11}, {12, 13}, {14, 15} };
  97.     fft(a, n, 0);
  98.     for (int i = 0; i < n; ++i) {
  99.         printf("(%f + %fi) ", a[i].real, a[i].imaginary);
  100.     }
  101.     printf("
  102. ");
  103.     return 0;
  104. }
在上面的代码中,我们首先定义了一个复数结构体,包含实部和虚部两个成员。然后实现了加法、减法和乘法三个复数运算函数。接下来,我们实现了计算复数模和辐角的函数。接着,我们实现了FFT算法,包括位反转、长度为2的FFT和长度为N的FFT三个部分。最后,我们实现了IFFT算法,并在主函数中演示了如何使用FFT算法计算一个复数序列的FFT。

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