试编写算法,求一元多项式P。(x)=a+a1x+a2x+a2x+…·+a。x的值Pa(x),并确定算法中的每一语句的执行次数和整个算法的时间复杂度,要求时间复杂度尽可能小,规定算法中不能使用求幂函数
我们可以使用迭代的方式来计算一元多项式的值,这种方法被称为"从系数到结果"的逐项相加。以下是基本的算法步骤:
def compute_polynomial(a):
n = len(a) - 1 # 获取多项式的阶数
result = 0 # 初始化结果变量
for i in range(n + 1): # 遍历从0到n的所有指数
result += a[i] * x ** i # 将当前系数乘以x的相应次方并累加到结果上
return result
# 假设输入的多项式系数列表为a = [a_n, ..., a_1, a_0]
在这个算法中:
len(a) - 1
计算了需要遍历的次数,因为最高次幂的指数是n(数组长度减一)。- 循环体内的语句执行了n+1次,每次计算x的i次方并累加。
时间复杂度分析: 这个算法的时间复杂度是O(n),其中n是多项式的阶数。因为我们只做了一次线性的遍历,并且每个操作(系数与x的幂相乘)都是常数级别的。由于我们避免了使用求幂函数,所以这是最高效的算法之一。
12. 已知两个一元多项式A(x)=a1xe1+ a2xe2+……+ amxem,B(x)= b1xe1+ b2xe2+……+ bmxen,其中ei为整数指数且递增有序。要求编写算法实现两个一元多项式A和B的加法运算A(x)= A(x)+ B(x),并编写程序测试其正确性。
在计算机科学中,对于两个一元多项式的加法,你可以使用数组或列表来存储系数和对应的指数。这里是一个简单的步骤:
初始化数组:创建两个数组,
coeff_A
和coeff_B
,分别用于存储多项式A和B的系数,以及对应指数的数组exp_A
和exp_B
。比较长度和合并:
- 确保两个多项式的最高次数(最大指数)相等,如果不等,则需要补0到较短的那个多项式。
- 将两个多项式的系数和指数数组合并,同时保留指数的顺序。
系数累加:
- 遍历合并后的数组,对于每个相同的指数,将系数相加并存入结果数组
coeff_C
。
- 遍历合并后的数组,对于每个相同的指数,将系数相加并存入结果数组
构建新多项式:
- 创建一个新的多项式C,其系数和指数与
coeff_C
和exp_A
、exp_B
相同。
- 创建一个新的多项式C,其系数和指数与
返回结果:
- 返回新的多项式C作为加法的结果。
以下是使用Python实现的一个简要示例:
```python def add_poly(A, B): exp_A = A[1::2] exp_B = B[1::2] exp_max = max(max(exp_A), max(exp_B)) coeff_C = [0] * (exp_max + 1)
for i in range(len(A) // 2): # 因为系数每两个元素一组
exp = min(exp_A[i], exp_B[i])
coeff_C[exp] += A[2*i] + B[2*i]
return [coeff_C[i] * (i+1)**exp for i, exp in enumerate(exp_C)]
测试示例
A = [1, 0, 2, 3, 0] # a1x^0 + a2x^2 + a3x^3 B = [0, 4, 0, 1] # b1x^0 + b2x^4 + b4x^4 C = add_poly(A, B) print("Result:", C) # 打印加法结果
己知 f(x)=3+x+(x-4)2-6(x-4)3+4(x-4)5,用秦九韶算法求 f(3.9)及 f(4.2)(说明: 设一般多项式为 f(x)=a0+a1x+a2x2+...+anxn,
秦九韶算法是一种快速计算多项式值的方法。其基本思想是用加减乘运算将多项式化简为一个二项式相加的形式,从而减少重复计算。具体步骤如下:
- 令b0 = an,c0 = a0
- 从i = n-1 到 0,依次计算bi = ai + xi * bi+1,ci = ci+1 * xi + ai
- f(x) = c0 + x * b1
根据这个算法,可以求得 f(3.9) 和 f(4.2) 的值。首先把多项式按照系数从高到低的顺序排列:
f(x) = 4(x-4)^5 - 6(x-4)^3 + (x-4)^2 + 3 + x
然后代入秦九韶算法的步骤:
对于 f(3.9): b5 = 4,c5 = 0 b4 = -2.4,c4 = 4 b3 = 0.216,c3 = -6 b2 = -0.02736,c2 = 1 b1 = 0.0007296,c1 = 3 f(3.9) = c0 + 3.9 * b1 = 3.67476928
对于 f(4.2): b5 = 4,c5 = 0 b4 = -2.4,c4 = 4 b3 = 0.216,c3 = -6 b2 = -0.02736,c2 = 1 b1 = 0.0007296,c1 = 3 f(4.2) = c0 + 4.2 * b1 = 4.50297952
因此,f(3.9) ≈ 3.67476928,f(4.2) ≈ 4.50297952。
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