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上传用户:lchaihui
上传日期:2022-07-24
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源码类别:

数学计算

开发平台:

Visual C++

  1. #include <math.h>
  2. #define DOUBLE_PI   6.283185307179586476925286766559
  3. // 快速傅里叶变换
  4. // data 长度为 (2 * 2^n), data 的偶位为实数部分, data 的奇位为虚数部分
  5. // isInverse表示是否为逆变换
  6. void FFT(double * data, int n, bool isInverse = false)
  7. {
  8.     int mmax, m, j, step, i;
  9.     double temp;
  10.     double theta, sin_htheta, sin_theta, pwr, wr, wi, tempr, tempi;
  11.     n = 2 * (1 << n);
  12.     int nn = n >> 1;
  13.     // 长度为1的傅里叶变换, 位置交换过程
  14.     j = 1;
  15.     for(i = 1; i < n; i += 2)
  16.     {
  17.         if(j > i)
  18.         {
  19.             temp = data[j - 1];
  20.             data[j - 1] = data[i - 1];
  21.             data[i - 1] = temp;
  22.             data[j] = temp;
  23.             data[j] = data[i];
  24.             data[i] = temp;
  25.         }
  26.         // 相反的二进制加法
  27.         m = nn;
  28.         while(m >= 2 && j > m)
  29.         {
  30.             j -= m;
  31.             m >>= 1;
  32.         }
  33.         j += m;
  34.     }
  35.     // Danielson - Lanczos 引理应用
  36.     mmax = 2;
  37.     while(n > mmax)
  38.     {
  39.         step = mmax << 1;
  40.         theta = DOUBLE_PI / mmax;
  41.         if(isInverse)
  42.         {
  43.             theta = -theta;
  44.         }
  45.         sin_htheta = sin(0.5 * theta);
  46.         sin_theta = sin(theta);
  47.         pwr = -2.0 * sin_htheta * sin_htheta;
  48.         wr = 1.0;
  49.         wi = 0.0;
  50.         for(m = 1; m < mmax; m += 2)
  51.         {
  52.             for(i = m; i <= n; i += step)
  53.             {
  54.                 j = i + mmax;
  55.                 tempr = wr * data[j - 1] - wi * data[j];
  56.                 tempi = wr * data[j] + wi * data[j - 1];
  57.                 data[j - 1] = data[i - 1] - tempr;
  58.                 data[j] = data[i] - tempi;
  59.                 data[i - 1] += tempr;
  60.                 data[i] += tempi;
  61.             }
  62.             sin_htheta = wr;
  63.             wr = sin_htheta * pwr - wi * sin_theta + wr;
  64.             wi = wi * pwr + sin_htheta * sin_theta + wi;
  65.         }
  66.         mmax = step;
  67.     }
  68. }
  69.     输入数据为data,data是一组复数,偶数位存储的是复数的实数部分,奇数位存储的是复数的虚数部分。data的长度与n相匹配。注意:这里的n并非是data的长度,data的实际长度为(2 * 2^n),存储了N = 2^n个复数。
  70.     输出也存放在data中。
  71.     以正向傅里叶变换为例,作为输入data中存储的是以delta为时间间隔时域函数的振幅抽样值。经过函数计算后data中存放输出,存储的是以1/(N * delta)为频率间隔频域像函数值。频率范围为0Hz,1/(N * delta),2/(N * delta) ... (N / 2 - 1) / N * delta, +/- 1 / delta, -(N / 2 - 1) / N * delta ... -2/(N * delta), -1/(N * delta)。注意这是一个中间大两边小的排列。
  72.     如果将isInverse设置为true则计算逆傅里叶变换。