java fft算法

时间: 2023-11-10 22:03:00 浏览: 58
Java中实现FFT算法可以使用JTransforms库。该库提供了快速的FFT实现,支持多种数据类型和维度的FFT计算。 以下是一个简单的示例代码: ```java import edu.emory.mathcs.jtransforms.fft.DoubleFFT_1D; public class FFTExample { public static void main(String[] args) { double[] data = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}; DoubleFFT_1D fft = new DoubleFFT_1D(data.length); fft.realForward(data); for (double d : data) { System.out.println(d); } } } ```
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java实现FFT算法(附完整源码)

下面是Java实现FFT算法的代码: ```java import java.util.Arrays; public class FFT { public static Complex[] fft(Complex[] x) { int N = x.length; // base case if (N == 1) return new Complex[] { x[0] }; // radix 2 Cooley-Tukey FFT if (N % 2 != 0) { throw new RuntimeException("N is not a power of 2"); } // fft of even terms Complex[] even = new Complex[N/2]; for (int k = 0; k < N/2; k++) { even[k] = x[2*k]; } Complex[] q = fft(even); // fft of odd terms Complex[] odd = even; // reuse the array for (int k = 0; k < N/2; k++) { odd[k] = x[2*k + 1]; } Complex[] r = fft(odd); // combine Complex[] y = new Complex[N]; for (int k = 0; k < N/2; k++) { double kth = -2 * k * Math.PI / N; Complex wk = new Complex(Math.cos(kth), Math.sin(kth)); y[k] = q[k].plus(wk.times(r[k])); y[k + N/2] = q[k].minus(wk.times(r[k])); } return y; } public static void main(String[] args) { Complex[] x = { new Complex(1, 0), new Complex(2, 0), new Complex(3, 0), new Complex(4, 0) }; // FFT of original data Complex[] y = fft(x); // print results System.out.println("x"); System.out.println("-------------------"); for (int i = 0; i < x.length; i++) { System.out.println(x[i]); } System.out.println(); System.out.println("y = fft(x)"); System.out.println("-------------------"); for (int i = 0; i < y.length; i++) { System.out.println(y[i]); } System.out.println(); System.out.println("y = ifft(y)"); System.out.println("-------------------"); Complex[] z = ifft(y); for (int i = 0; i < z.length; i++) { System.out.println(z[i]); } System.out.println(); } public static Complex[] ifft(Complex[] x) { int N = x.length; Complex[] y = new Complex[N]; // take conjugate for (int i = 0; i < N; i++) { y[i] = x[i].conjugate(); } // compute forward FFT y = fft(y); // take conjugate again for (int i = 0; i < N; i++) { y[i] = y[i].conjugate(); } // divide by N for (int i = 0; i < N; i++) { y[i] = y[i].times(1.0 / N); } return y; } } class Complex { private final double re; // the real part private final double im; // the imaginary part // create a new object with the given real and imaginary parts public Complex(double real, double imag) { re = real; im = imag; } // return a string representation of the invoking Complex object public String toString() { if (im == 0) return re + ""; if (re == 0) return im + "i"; if (im < 0) return re + " - " + (-im) + "i"; return re + " + " + im + "i"; } // return abs/modulus/magnitude and angle/phase/argument public double abs() { return Math.hypot(re, im); } // Math.sqrt(re*re + im*im) public double phase() { return Math.atan2(im, re); } // between -pi and pi // return a new Complex object whose value is (this + b) public Complex plus(Complex b) { Complex a = this; // invoking object double real = a.re + b.re; double imag = a.im + b.im; return new Complex(real, imag); } // return a new Complex object whose value is (this - b) public Complex minus(Complex b) { Complex a = this; double real = a.re - b.re; double imag = a.im - b.im; return new Complex(real, imag); } // return a new Complex object whose value is (this * b) public Complex times(Complex b) { Complex a = this; double real = a.re * b.re - a.im * b.im; double imag = a.re * b.im + a.im * b.re; return new Complex(real, imag); } // scalar multiplication // return a new object whose value is (this * alpha) public Complex times(double alpha) { return new Complex(alpha * re, alpha * im); } // return a new Complex object whose value is the conjugate of this public Complex conjugate() { return new Complex(re, -im); } // return a new Complex object whose value is the reciprocal of this public Complex reciprocal() { double scale = re*re + im*im; return new Complex(re / scale, -im / scale); } // return the real or imaginary part public double re() { return re; } public double im() { return im; } // return a / b public Complex divides(Complex b) { Complex a = this; return a.times(b.reciprocal()); } // return a new Complex object whose value is the complex exponential of this public Complex exp() { return new Complex(Math.exp(re) * Math.cos(im), Math.exp(re) * Math.sin(im)); } // return a new Complex object whose value is the complex sine of this public Complex sin() { return new Complex(Math.sin(re) * Math.cosh(im), Math.cos(re) * Math.sinh(im)); } // return a new Complex object whose value is the complex cosine of this public Complex cos() { return new Complex(Math.cos(re) * Math.cosh(im), -Math.sin(re) * Math.sinh(im)); } // return a new Complex object whose value is the complex tangent of this public Complex tan() { return sin().divides(cos()); } // a static version of plus public static Complex plus(Complex a, Complex b) { double real = a.re + b.re; double imag = a.im + b.im; Complex sum = new Complex(real, imag); return sum; } } ``` 上面的代码实现了FFT算法和IFFT算法,其中FFT算法使用递归实现,而IFFT算法则是在FFT算法的基础上进行了一些简单的变换。代码中用到了一个名为Complex的复数类,这里直接使用了作者提供的实现。 代码中的FFT算法输入为一个长度为2的n次方的复数数组,输出为进行了FFT变换后的复数数组;IFFT算法输入为一个进行了FFT变换后的复数数组,输出为进行了IFFT变换后的复数数组。 需要注意的是,这里的FFT算法只适用于输入长度为2的n次方的复数数组,输入长度不符合要求时会抛出异常。

java多项式相乘fft

FFT(快速傅里叶变换)是一种高效的算法,可用于多项式乘法。以下是Java中实现多项式相乘的FFT算法的代码示例: ```java import java.util.Arrays; public class FFT { private Complex[] omega; public Complex[] fft(Complex[] A) { int n = A.length; if (n == 1) return new Complex[] { A[0] }; Complex[] A0 = new Complex[n / 2]; Complex[] A1 = new Complex[n / 2]; for (int i = 0; i < n / 2; i++) { A0[i] = A[2 * i]; A1[i] = A[2 * i + 1]; } Complex[] y0 = fft(A0); Complex[] y1 = fft(A1); Complex[] y = new Complex[n]; for (int k = 0; k < n / 2; k++) { Complex w = omega[n][k]; y[k] = y0[k].plus(w.times(y1[k])); y[k + n / 2] = y0[k].minus(w.times(y1[k])); } return y; } public Complex[] inverseFFT(Complex[] y) { int n = y.length; Complex[] yInv = new Complex[n]; for (int i = 0; i < n; i++) { yInv[i] = y[i].conjugate(); } Complex[] aInv = fft(yInv); for (int i = 0; i < n; i++) { aInv[i] = aInv[i].conjugate().times(1.0 / n); } return aInv; } public void initOmega(int n) { omega = new Complex[n + 1]; for (int i = 0; i <= n; i++) { double angle = 2 * Math.PI * i / n; omega[i] = new Complex(Math.cos(angle), Math.sin(angle)); } } public Complex[] multiply(Complex[] a, Complex[] b) { int n = Integer.highestOneBit(Math.max(a.length, b.length) - 1) << 1; initOmega(n); Complex[] A = Arrays.copyOf(a, n); Complex[] B = Arrays.copyOf(b, n); Complex[] y1 = fft(A); Complex[] y2 = fft(B); Complex[] y = new Complex[n]; for (int k = 0; k < n; k++) { y[k] = y1[k].times(y2[k]); } Complex[] c = inverseFFT(y); return c; } public static void main(String[] args) { FFT fft = new FFT(); Complex[] a = new Complex[] { new Complex(1), new Complex(2), new Complex(3) }; Complex[] b = new Complex[] { new Complex(4), new Complex(5), new Complex(6) }; Complex[] c = fft.multiply(a, b); for (int i = 0; i < c.length; i++) { System.out.print(c[i] + " "); } } } class Complex { public double re; public double im; public Complex(double re, double im) { this.re = re; this.im = im; } public Complex plus(Complex other) { return new Complex(re + other.re, im + other.im); } public Complex minus(Complex other) { return new Complex(re - other.re, im - other.im); } public Complex times(Complex other) { return new Complex(re * other.re - im * other.im, re * other.im + im * other.re); } public Complex conjugate() { return new Complex(re, -im); } public String toString() { return String.format("(%f,%f)", re, im); } } ``` 该代码使用Complex类来表示复数,实现了FFT算法和多项式相乘的操作。在主方法中,可以看到如何使用该类来计算多项式a和b的乘积。

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