劉瀚文
摘要: 本文針對低階多項的多項式累加和問題∑〖DD(〗n〖〗k=1〖DD)〗f(k),其中f(x)=c0+c1x+…+cm-1xm-1+cmxm,當(dāng)多項式冪次m較小,累加項數(shù)n較大的情況下,根據(jù)二分求解思想,設(shè)計了一種高效的遞推求解方法,其時間復(fù)雜度為O(m2log n),而采用Horner格式計算多項式在每點的取值,再進行累加的樸素算法時間復(fù)雜度為O(mn),從而解決了在n[JP8]>>[JP]m時,大大提高了低階多項的多項式累加求和的效率。
關(guān)鍵詞: 多項式求值; 多項式累加和問題; Horner格式; 冪和問題
中圖分類號:TP391.7
文獻標志碼: A
文章編號: 2095-2163(2017)05-0073-04
引言
在數(shù)論的世界中,對于多項式的相關(guān)性質(zhì)研究是一個亙古不變的課題,吸引著一代又一代的專家和學(xué)者對其展開求知與探索。多項式求和問題是數(shù)論中的基礎(chǔ)問題,在氣象預(yù)報、生物計算等許多場景中有著重要應(yīng)用。本文針對低階多項的多項式累加和問題,即當(dāng)多項式冪次m較小,累加項數(shù)n較大的情況下,根據(jù)二分求解思想,設(shè)計了一種高效的遞推求解方法,重點解決了當(dāng)n[JP8]>>[JP]m時,關(guān)于低階多項的多項式累加求和的效率能夠獲得大幅提升的問題。而且仿真運行結(jié)果表明,該方法要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的Horner算法。
方向進行推算,因此問題的空間復(fù)雜性為O(m);[JP]而基于上述分析,可知對于任意給定的正整數(shù)n,上述折半方式的遞推次數(shù)為O(log n),因此,∑〖DD(〗n〖〗k=1〖DD)〗f(k)的計算可以在O(m2log n)時間內(nèi)完成。而通用的Horner樸素算法時間復(fù)雜度為O(mn),這就解決了當(dāng)n[JP8]>>[JP]m時,大大提高了低階多項的多項式累加求和效率的研究課題。
[參考文獻
BARBEAU E J. Polynomials[M]. New York: Springer-Verlag, 1989.
[2] KNUTH D E. The art of computer programming(Sorting and Searching)[M]. 2nd ed. New Jersey:Addison-Wesley professional, 1998.
[3] Wikipedia. Polynomial[EB/OL]. [2017-08-21]. https://en.wikipedia.org/wiki/Polynomial.
[4] SAUER T. 數(shù)值分析[M]. 2版. 裴玉茹, 馬賡宇,譯. 北京:機械工業(yè)出版社,2014.
[5] GREENBAUM A, CHARTIER T P. 數(shù)值方法:設(shè)計、分析和算法實現(xiàn)[M]. 吳兆金,王國英,范紅軍,譯. 北京:機械工業(yè)出版社,2016.
[6] HORN R A, JOHNSON C R. 矩陣分析[M]. 2版. 張明堯, 張凡,譯. 北京:機械工業(yè)出版社,2014.endprint